练习
本课程每讲都配有一组练习。有些给出明确任务，有些是开放题，比如「试试使用 X 和 Y 工具」。我们非常鼓励你亲自上手。
这些练习暂无标准答案。如果被某个问题卡住了，欢迎在 Discord 的 #missing-semester-forum 发帖，或邮件告诉我们你已经尝试了什么，我们会尽力帮忙。 这些练习也很适合作为与 LLM 交流的起点，让你以交互方式深入探索。练习的真正价值在于「探索答案的过程」，而不只是答案本身。我们鼓励你在做题时顺着分支问题继续深挖，多问「为什么」，而不是只追求最短路径。
- 本课程要求你使用类 Unix 的 Shell，如 Bash 或 ZSH 。若你在 Linux 或 macOS 上，无需额外设置。若你在 Windows 上，请确认你用的不是
cmd.exe或PowerShell；你可以使用 Windows Subsystem for Linux 或 Linux 虚拟机来获得 Unix 风格的命令行工具。要确认当前 Shell 是否合适，可运行echo $SHELL；若输出类似/bin/bash或/usr/bin/zsh，就说明没问题。 ls的-l选项（flag）作用是什么？运行ls -l /并观察输出。每一行最前面的 10 个字符分别代表什么？（提示：man ls）- 在命令
find ~/Downloads -type f -name "*.zip" -mtime +30中，*.zip是一个 「glob」。什么是 glob？新建一个测试目录并创建一些文件，试试ls *.txt、ls file?.txt、ls {a,b,c}.txt等模式。参见 Bash 手册中的 Pattern Matching。 '单引号'、"双引号"和$'ANSI 引号'有什么区别？写一条命令，输出一个同时包含字面量$、!和换行符的字符串。参见 Quoting。- Shell 有三条标准流：stdin（0）、stdout（1）、stderr（2）。运行
ls /nonexistent /tmp，把 stdout 和 stderr 分别重定向到两个文件。你将如何把两者都重定向到同一个文件？参见 Redirections。 $?保存上一条命令的退出状态（0 表示成功）。&&仅在前一条成功时执行后一条；||仅在前一条失败时执行后一条。写一个一行命令：仅当/tmp/mydir不存在时才创建它。参见 Exit Status。- 为什么
cd必须是 Shell 内建命令，而不能是独立程序？（提示：想想子进程能影响和不能影响父进程的哪些状态。） - 写一个脚本，接收文件名参数（
$1），用test -f或[ -f ... ]检查该文件是否存在，并根据结果输出不同提示。参见 Bash Conditional Expressions。 - 把上一题完成的脚本保存为文件（如
check.sh）。先运行./check.sh somefile，会发生什么？然后执行chmod +x check.sh再试一次。为什么这一步是必须的？（提示：比较chmod前后的ls -l check.sh输出） - 在脚本的
set选项（flag）里加入-x会发生什么？写个简单脚本试试并观察输出。参见 The Set Builtin。 - 写一条命令，把文件复制为带当天日期的备份文件名（例如
notes.txt→notes_2026-01-12.txt）。（提示：$(date +%Y-%m-%d)）参见 Command Substitution。 - 修改讲义中的「复现偶尔才会失败的测试」脚本（flaky test），使它能够从命令行参数接收测试命令，而不是在脚本中写死
cargo test my_test。（提示：$1或$@）参见 [Special Parameters](https://www.gnu.org/software/bash/manual/html_node/Special-Parameters.html）。 - 使用管道找出你「home 目录」中最常见的 5 种文件扩展名。（提示：组合
find、grep/sed/awk、sort、uniq -c以及head） xargs会把 stdin 的每一行转换为命令参数。结合find和xargs（不要用find -exec），找出目录中所有.sh文件，并用wc -l统计每个文件行数。加分项：正确处理文件名中的空格。（提示：-print0和-0）参见man xargs。- 使用
curl获取 课程网站 的 HTML，并通过grep统计列出了多少讲。（提示：找出每讲课程名称在那份 HTML 中的共性；用curl -s关闭进度输出。） jq是处理 JSON 的强大工具。用 curl 获取示例数据 https://microsoftedge.github.io/Demos/json-dummy-data/64KB.json，再用 jq 提取 version 大于 6 的人员姓名。（提示：先jq .看结构；再试jq '.[] | select(...) | .name'）awk可以按列值过滤行并改写输出。例如，awk '$3 ~ /pattern/ {$4=""; print}'会只输出第三列匹配pattern的行，并省略第四列。请写一个awk命令：只输出第二列大于 100 的行，并交换第一列和第三列。可用这条命令测试：printf 'a 50 x\nb 150 y\nc 200 z\n'- 拆解讲义中的 SSH 日志处理管道：每一步分别做了什么？然后仿照它构建一个管道，从
~/.bash_history（或~/.zsh_history）中找出你最常使用的 Shell 命令。
练习答案
1. 选择类 Unix Shell
类 Unix Shell 是指像 Bash、Zsh 这样的命令行解释器，它们在 Linux、macOS 或 WSL 中运行。Windows 自带的 cmd.exe 和 PowerShell 不是类 Unix Shell，它们的语法和行为与 Bash/Zsh 不完全相同。
如果你在 Windows 上，推荐使用：
- WSL（Windows Subsystem for Linux）
- Linux 虚拟机
- Git Bash 或 MSYS2（作为简易替代）
要检查当前 Shell 是否是类 Unix Shell，运行：
echo $SHELL
如果输出类似 /bin/bash、/usr/bin/zsh、/usr/bin/fish，说明你已经在合适的 Shell 里。
2. ls -l 的作用和前 10 个字符含义
ls -l 是 ls 的“长格式”选项，它会显示更多信息：文件类型、权限、硬链接数、所有者、所属组、大小、修改时间、文件名等。
每一行最前面的 10 个字符表示：
- 第 1 个字符：文件类型
- 接下来的 9 个字符：权限，分成 3 组，每组 3 个字符
- 第 2-4：所有者权限
- 第 5-7：所属组权限
- 第 8-10：其他用户权限
常见字符含义：
- 第 1 个字符：
-：普通文件d：目录l：符号链接c：字符设备b：块设备
- 权限字符：
r：可读w：可写x：可执行-：没有该权限
例如：
-rw-r--r--
表示：普通文件，所有者可读可写，组用户可读，其他用户可读。
3. 什么是 glob
Glob 是 shell 用来匹配文件名的通配符模式。Shell 会在命令执行前把 glob 模式展开成匹配的文件名。
常见 glob 语法：
*：匹配任意数量的任意字符?：匹配单个任意字符[abc]：匹配方括号中的任意一个字符[!abc]：匹配不在方括号中的字符{a,b,c}：匹配大括号中的任意一个模式
例如：
mkdir -p ~/glob-test
cd ~/glob-test
printf '%s\n' a.txt b.txt c.log file1.txt fileA.txt > /dev/null
ls *.txt # 匹配所有以 .txt 结尾的文件
ls file?.txt # 匹配 file1.txt、fileA.txt，但不匹配 file10.txt
ls {a,b,c}.txt # 匹配 a.txt、b.txt、c.txt
注意：大括号 {a,b,c} 不是 glob 模式本身，而是 Bash 的 brace expansion，它在文件名展开阶段生成多个候选词。
4. 三种引号的区别和示例
Shell 中常用的 3 种引号：
- 单引号
'...'：完全原义，不进行变量替换、命令替换、转义处理。 - 双引号
"..."：保持大部分字符原义，但允许变量替换、命令替换和一些转义序列。 - ANSI-C 引号
$'...'：在双引号的基础上还支持\n、\t、\xHH等 ANSI C 风格的转义序列。
举例：
var=hello
echo '$var' # 输出 $var
echo "$var" # 输出 hello
要输出一个同时包含字面量 $、! 和换行符的字符串，推荐用 ANSI-C 引号：
echo $'$
!
'
这条命令会输出：
$- 换行
!- 换行
如果你想用 printf，也可以这样写：
printf '%s\n' '$' '!'
5. stdout 和 stderr 的重定向
Shell 中：
- stdin：文件描述符 0
- stdout：文件描述符 1
- stderr：文件描述符 2
运行：
ls /nonexistent /tmp >stdout.txt 2>stderr.txt
会把正常输出写入 stdout.txt，把错误输出写入 stderr.txt。
要把两者都写到同一个文件：
ls /nonexistent /tmp >all.txt 2>&1
解释：
>all.txt：把 stdout（1）写入all.txt2>&1：把 stderr（2）重定向到 stdout 当前的目标，也就是all.txt
顺序很重要：先重定向 stdout，然后再把 stderr 重定向到 stdout。
在 Bash 中，你也可以用简写：
ls /nonexistent /tmp &>all.txt
这两种写法最终效果相同。
6. &&、|| 与条件执行
在 Shell 中：
command1 && command2：只有command1成功（退出状态 0）时才执行command2command1 || command2：只有command1失败（非 0）时才执行command2
例如，要在 /tmp/mydir 不存在时才创建它：
[ ! -d /tmp/mydir ] && mkdir /tmp/mydir
或者：
test -d /tmp/mydir || mkdir /tmp/mydir
说明：
[ ! -d /tmp/mydir ]检查目录是否不存在。- 如果条件为真，
mkdir /tmp/mydir就会执行。
7. 为什么 cd 必须是 Shell 内建命令
cd 必须是 Shell 内建命令，因为它改变的是当前进程的工作目录。
如果 cd 是独立程序：
- Shell 会启动一个子进程来运行它
- 子进程改变自己的工作目录后退出
- 父 Shell 的工作目录不会改变
所以你仍然会留在原来的目录里，cd 的效果就不起作用了。
这也是为什么 cd、export、alias 这些命令通常都是 shell 内建命令。
8. 检查文件是否存在的脚本
下面是一个从零开始的脚本示例：
#!/usr/bin/env bash
if [ $# -eq 0 ]; then
echo "用法：$0 <文件名>"
exit 1
fi
if [ -f "$1" ]; then
echo "文件 '$1' 存在，且是普通文件。"
else
echo "文件 '$1' 不存在，或不是普通文件。"
fi
说明：
#!/usr/bin/env bash：告诉系统用 Bash 来运行这个脚本。if [ -f "$1" ]：判断第一个参数是否是普通文件。$1是脚本执行时传入的第一个位置参数。"$1"用双引号包起来，避免文件名中有空格出错。
9. chmod +x 为什么必须
假设你保存脚本为 check.sh，如果文件权限没有可执行位，直接运行：
./check.sh somefile
可能会得到“Permission denied”。
执行：
chmod +x check.sh
之后，再运行：
./check.sh somefile
就能正常执行。
chmod +x 的作用是为文件添加“可执行权限”。
用 ls -l check.sh 可以看到差别：
- 没加可执行权限前：
-rw-r--r-- - 加了可执行权限后：
-rwxr-xr-x
如果你不想加可执行权限，也可以用：
bash check.sh somefile
这条命令是让 Bash 这个程序去读取脚本并执行。
10. set -x 的作用
set -x 会打开 shell 的跟踪模式，它会在执行每条命令前把命令打印出来。这个功能非常适合调试脚本。
例如：
#!/usr/bin/env bash
set -x
echo "开始"
ls /tmp
运行结果会类似：
+ echo 开始
开始
+ ls /tmp
...
这能让你看到脚本执行时实际展开后的命令，帮助定位错误。
11. 用日期给文件做备份
最简单的命令是：
cp notes.txt "notes_$(date +%Y-%m-%d).txt"
解释：
$(date +%Y-%m-%d)会被替换成当天日期，例如2026-06-11"notes_$(...) .txt"会生成notes_2026-06-11.txt
如果你想让命令更通用，可以这样写：
orig=notes.txt
cp "$orig" "${orig%.txt}_$(date +%Y-%m-%d).txt"
这里的 ${orig%.txt} 会把字符串末尾的 .txt 删除。
12. 修改 flaky test 脚本
要让脚本从命令行接收要执行的测试命令，可以使用 $@ 来表示所有参数。
一个示例脚本：
#!/usr/bin/env bash
if [ $# -eq 0 ]; then
echo "用法：$0 <测试命令> [参数...]"
exit 1
fi
retry=3
for i in $(seq 1 $retry); do
echo "第 $i 次运行： $@"
"$@"
status=$?
if [ $status -eq 0 ]; then
echo "测试通过"
exit 0
fi
echo "测试失败，退出状态 $status"
sleep 1
done
exit 1
说明：
$@表示传入脚本的所有参数，保留原始分隔。"$@"可以正确处理参数中的空格。status=$?保存上一个命令的退出状态。
13. 找出 home 目录最常见的 5 种扩展名
一种常见写法：
find ~ -type f -name '*.*' -print0 \
| awk -v RS='\0' -F. '{print $NF}' \
| sort \
| uniq -c \
| sort -rn \
| head -5
说明：
find ~ -type f -name '*.*' -print0：查找带点的文件名，并用 NUL 分隔，避免空格问题。awk -v RS='\0' -F. '{print $NF}'：按点分割，并打印最后一列，也就是扩展名。sort | uniq -c | sort -rn | head -5：统计并按次数降序取前 5 个。
如果不需要处理空格：
find ~ -type f -name '*.*' | sed 's|.*/||; s/.*\.//' | sort | uniq -c | sort -rn | head -5
14. find 和 xargs 结合统计 .sh 文件行数
要正确处理文件名中的空格，推荐这样写：
find . -name '*.sh' -print0 | xargs -0 wc -l
如果你想让每个文件单独统计一行：
find . -name '*.sh' -print0 | xargs -0 -n1 wc -l
说明：
find . -name '*.sh' -print0：找到所有.sh文件，并用 NUL 字符分隔文件名。xargs -0：从 NUL 分隔的输入中读取参数，避免空格问题。wc -l：统计行数。
15. 用 curl 和 grep 统计课程网站讲数
这个问题的关键是先观察网页 HTML，找出每一讲标题的共同模式。一个常见做法是：
curl -s https://missing.csail.mit.edu/ | grep -o 'Lecture [0-9]\+' | sort -u | wc -l
如果网页是用 <h3> 或其他标签包裹讲名，也可以改成：
curl -s https://missing.csail.mit.edu/ | grep -o '<h3>[^<]*</h3>' | wc -l
重点是：先用 curl -s 获取 HTML，再用 grep 或 sed 提取对应的行或标记，最后统计数量。
16. 用 jq 处理 JSON
先查看 JSON 结构：
curl -s https://microsoftedge.github.io/Demos/json-dummy-data/64KB.json | jq .
如果结构是一个数组，每个元素有 version 和 name，那么可以这样筛选：
curl -s https://microsoftedge.github.io/Demos/json-dummy-data/64KB.json \
| jq -r '.[] | select(.version > 6) | .name'
说明：
.[]：遍历数组中的每个对象。select(.version > 6)：只保留version大于 6 的对象。.name：输出名称。-r：去掉 jq 默认的双引号，直接打印纯文本。
17. awk 输出第二列大于 100，并交换第一列和第三列
你可以这样写：
printf 'a 50 x\nb 150 y\nc 200 z\n' | awk '$2 > 100 {print $3, $1}'
解释：
awk按空白字符拆分列。$2 > 100：只处理第二列大于 100 的行。print $3, $1：输出第三列和第一列，顺序对调。
这条命令会打印：
y b
z c
18. 拆解 SSH 日志处理管道，并统计常用命令
一个典型的 SSH 日志处理管道会做这些事：
- 读取日志文件，比如
/var/log/auth.log或/var/log/secure。 - 用
grep sshd筛选出与 SSH 相关的行。 - 用
awk、cut、sed等工具提取感兴趣的字段，例如远程 IP、用户名、登录结果。 - 用
sort | uniq -c | sort -rn统计每种结果的出现次数。
例如：
grep sshd /var/log/auth.log | awk '{print $1,$2,$3,$11}' | sort | uniq -c | sort -rn | head
要从历史文件统计最常使用的命令，可以这样做：
- 对 Bash：
cat ~/.bash_history | awk '{print $1}' | sort | uniq -c | sort -rn | head -20
- 对 Zsh：
cat ~/.zsh_history | sed 's/^:[0-9]*:[0-9];//' | awk '{print $1}' | sort | uniq -c | sort -rn | head -20
说明：
- Bash 历史文件通常每行就是一个命令。
- Zsh 历史文件可能包含时间戳前缀，需要先用
sed删除。 awk '{print $1}'取每行的第一个单词，也就是命令名称。sort | uniq -c | sort -rn统计出现次数并按多到少排序。head -20只取最常用的前 20 个命令。