终端（Terminal）

什么是终端？

我们知道，要让计算机执行计算，必须将指令和数据输入到计算机当中。

早期的计算机并没有鼠标、显示器等“高科技”产物，程序员需要将数据标记在卡片或磁带上，或者是是用电传打字机（teletype）输入进计算机进行计算。 上面的图片展示的设备叫做VT100，是一种具有显示器的终端，能够将使用者的输入传输进计算机、显示计算机的输出、并支持光标控制等多项任务。 当拥有图形界面的操作系统（如Windows）开始流行后，显示器被好看的图形界面所占用，终端则是以硬件模拟器（terminal emulator）的方式继续存在，如今大家使用的终端大多是在模拟VT100。

既然终端是一种硬件，我们在终端里究竟是和谁在交互？

操作系统为用户提供了一个“交互界面”，这个程序（软件）叫做壳层（shell）。在Windows中，图形用户界面由explorer.exe提供，命令行界面由powershell.exe或cmd.exe提供。在Unix系统中，命令行界面有sh、bash、zsh、fish等多种实现。未来我们提及终端的时候，更多指的是终端模拟器外加上操作系统壳层程序所组成的整体。

打开终端

点击菜单栏中的 终端--新建终端，或者按下Ctrl+Shift+`（ESC下面的键），或者在面板中点击加号打开一个新的终端。 VSCode的面板中可以左右分屏或创建多个终端，大家可以自己试试。

认识终端

我们首先来理解一下终端上显示的到底是什么，再来学习如何让终端执行我们的“命令”。

以Windows为例，当你打开终端后，你可能会看到终端上显示着类似于下面这样的文字（取决于大家Windows的版本，显示的实际内容可能会略有出入）：

Windows PowerShell
版权所有（C） Microsoft Corporation。保留所有权利。

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PS D:\sicp\lab00>

首先前面几行是关于微软的一些信息，我们不用管它。终端的最下面一行显示了这样一段文字：

PS D:\sicp\lab00>

我们把这串字符称为“提示符”（Prompt），它本身代表了一些当前系统的信息，并“提示”你，终端正在待命，你可以在光标处输入命令！ 那这串提示符的信息该怎么理解？我们可以把它分解为以下几个部分：

  • 第一部分是PS，表示当前终端使用的是Powershell，不同的终端可能会展示不同的内容。
  • 第二部分是D:\sicp\lab00，表示终端的“当前工作目录”。这个概念我们会在后面“文件查找与当前工作目录的切换”的部分会详细讲解。
  • 第三部分是>，提醒你可以在它后面输入命令了。

终端中的提示符的格式是可以自定义的。每个平台都可能有不同的格式。所以我们再以macOS为例，看看助教的笔记本终端长什么样。

可以看到，第一行仍然是操作系统相关的信息，但是提示符比较花哨，显示了三个部分：

  • 第一行左侧蓝色的~，表示当前的工作目录。
  • 第一行右侧淡蓝色的当前时间。
  • 第二行左侧绿色的>，表示可以在后面输入命令。

~是什么？

部分壳层程序提供波浪号扩展（Tilde Expansion）的功能，~将被展开成环境变量$HOME，也就是用户的“家目录”，类似于Windows的C:\User\YOURNAME。

我也用的macOS，为什么我的和助教的不一样？

macOS中的默认的提示符是$。 感兴趣的话，你可以抄助教的终端配方：

执行命令

现在，大家应该理解了“提示符”的含义。接下来我们就可以试试在终端上输入命令执行了。

我们首先输入一个简单的命令来看看Python是否安装成功！ 如下图所示，请大家向终端敲入命令：python3 --version，然后按下回车键。

使用Windows的同学：为什么我按下回车什么都不显示，或者是运行python3弹出了应用商店？

Windows和其他的操作系统有所不同，Windows下的安装的Python3程序叫做python，其他操作系统叫做python3，我们需要给python设置一个别名来消除不同操作系统之间的差别。

如果我们不进行这一步，我们在执行python3时会运行Windows提供的一个缺省程序，跳转到应用商店安装Python3。对于使用Windows的同学，我们建议大家正确配置别名，使得输入python3也能执行Python3，而不是打开Windows应用商店。

  1. 首先，在终端中执行以下指令：

    Set-ExecutionPolicy -Scope CurrentUser RemoteSigned

    这个指令的意思是，将当前用户的脚本执行策略设置为RemoteSigned，允许执行本地创建的脚本，以及从网络上下载下来且具有数字签名的脚本。 执行指令后，终端不会有任何输出。

  2. 接着，我们打开文件资源管理器，在“文档”文件夹下新建一个叫做WindowsPowerShell（注意大小写）的文件夹，并创建一个叫做Profile.ps1的文件。 用VSCode打开Profile.ps1，写入以下内容并保存：

    Set-Alias -Name python3 -Value python

    很显然，这个指令的意思是，将python3设置为python的别名。 别名只在当前终端会话中有效，因此我们要把它写入Profile.ps1，使得你每次启动终端都自动设置别名。

如果你的操作正确，此时开启一个新的终端，运行python3 --version将打印Python版本。

可以看到，终端（实际上是操作系统）执行了我们输入命令，并把结果"Python 3.10.7"输出到了终端中——这代表助教所安装的Python的版本是3.10.7。 大家看到的结果不必和助教这边显示的完全相同，只需要看到输出了你安装的Python版本号即可。

大家还可以看到，终端又在最下方输出了一行提示符，提示大家可以输入新的命令了！

到这里，大家已经用终端执行了第一个非常简单的指令。

在以后的课程讲义和各类沟通交流中，我们应当避免使用图片来显示命令的运行结果，倾向于使用文本的方式来进行展示。 根据习惯，我们使用$这一简短的符号来代替原本图片中一长串的提示符。未来大家会在网络上看到更多这样的表达。但是请大家注意，提示符是交互程序打印在终端上给你看的，在输入其他人给的命令时，不要把提示符也敲进去！

比如，查看Python版本号的例子可以用下面的文本进行描述：

$ python3 --version
Python 3.10.7