Așa cum spuneam mai devreme, marele avantaj al utilizării terminalului este că ne ajută să rezolvăm sarcini foarte rapid. Rezolvăm sarcini folosind utilitarele pe care le avem disponibile în linia de comandă, fie că acestea fac parte din sistemul nostru sau le-am instalat.

Cel mai important utilitar pe care îl avem la dispoziție este man. Utilitarul man ne deschide pagina de manual în care este documentat un alt utilitar pe care dorim să-l folosim.

student@uso:~$ man
What manual page do you want?

Putem consulta însăși pagina de manual a utilitarului man

student@uso:~$ man man

Vom fi întâmpinați de următorul program interactiv:

MAN(1)                        Manual pager utils                        MAN(1)
 
NAME
       man - an interface to the on-line reference manuals
 
SYNOPSIS
       man  [-C  file]  [-d]  [-D]  [--warnings[=warnings]]  [-R encoding] [-L
       locale] [-m system[,...]] [-M path] [-S list]  [-e  extension]  [-i|-I]
       [--regex|--wildcard]   [--names-only]  [-a]  [-u]  [--no-subpages]  [-P
       pager] [-r prompt] [-7] [-E encoding] [--no-hyphenation] [--no-justifi‐
       cation]  [-p  string]  [-t]  [-T[device]]  [-H[browser]] [-X[dpi]] [-Z]
       [[section] page[.section] ...] ...
       man -k [apropos options] regexp ...
       man -K [-w|-W] [-S list] [-i|-I] [--regex] [section] term ...
       man -f [whatis options] page ...
       man -l [-C file] [-d] [-D] [--warnings[=warnings]]  [-R  encoding]  [-L
       locale]  [-P  pager]  [-r  prompt]  [-7] [-E encoding] [-p string] [-t]
       [-T[device]] [-H[browser]] [-X[dpi]] [-Z] file ...
       man -w|-W [-C file] [-d] [-D] page ...
       man -c [-C file] [-d] [-D] page ...
       man [-?V]
 
 Manual page man(1) line 1 (press h for help or q to quit)

Observăm că ultima linie din terminal, Manual page man(1) line 1 (press h for help or q to quit), ne oferă mai multe informații:

• Ne aflăm pe prima linie din prima pagină a manualului
• Putem apăsa tasta h pentru a acesa meniul de ajutor
• Putem apăsa tasta q pentru a ieși din manual

Navigăm cu câte o linie de terminal în joș și în sus folosind folosind tastele Ctrl+n și Ctrl+p. Putem folosi tastele Ctrl+f și Ctrl+b pentru a naviga, cu câte un ecran de terminal, în jos și în sus în pagină. Mai simplu, putem folosi tasta Enter pentru a naviga cu câte o linie în jos și tasta Space pentru a naviga cu câte un ecran în jos. Navigăm la începutul paginii folosind tasta g. Navigăm la sfârșit paginii folosind tasta G.

Folosim man ca să vedem dacă un utilitar oferă o anumită funcționaltiate. Citim întreaga pagină de manual ca să vedem toate funcționalitățile sau căutăm o funcționalitate folosind cuvinte cheie. Pașii pentru căutarea unui cuvânt cheie sunt următorii:

1. Pentru a porni funcția de căutare apăsăm tasta / în sesiunea interactivă din man.
2. În continuare vom introduce textul pe care dorim să-l căutăm: poate să fie un cuvântul cheie pe care îl știm deja sau orice text care sperăm că ne duce la rezultatul dorit.
3. Acum apăsăm tasta Enter. Vom fi duși la primul rezultat care se potrivește căutării, dacă acesta există.
4. Dacă vrem să navigăm la următorul rezultat apăsăm tasta n. Dacă vrem să navigăm la un rezultat anterior apăsăm tasta N.

Căutarea¹⁾ are loc de la poziția curentă în pagină către sfârșitul paginii. Dacă am navigat deja în interiorul paginii, trebuie să avem în vedere că rezultatul de interes al căutării noastre se poate alfa undeva între începutul paginii și poziția noastră curentă²⁾.

La o primă vedere, textul paginii de manual poate fi intimidant; unele utilitare au mai multe opțiuni și argumente, unele opționale, altele nu. O să trecem prin sintaxă și o să vedem că lucrurile sunt mult mai simple decât par. Să analizăm pagina de manual a utilitarului ls; man ls:

LS(1)                            User Commands                           LS(1)
 
NAME
       ls - list directory contents
 
SYNOPSIS
       ls [OPTION]... [FILE]...
 
DESCRIPTION
       List  information  about  the FILEs (the current directory by default).
       Sort entries alphabetically if none of -cftuvSUX nor --sort  is  speci‐
       fied.
 
       Mandatory  arguments  to  long  options are mandatory for short options
       too.
 
       -a, --all
              do not ignore entries starting with .
 
       -A, --almost-all
              do not list implied . and ..
 
       --author
 Manual page ls(1) line 1 (press h for help or q to quit)

• Prima secțiune care ne interesează este “DESCRIPTION”. Citim descrierea și ne dăm seama dacă utilitarul ne va ajuta în rezolvarea sarcinii pe care o avem. În cazul utilitarului ls, descrierea ne informează că acesta afișează informații despre fișierele din calea indicată, sau din directorul curent atunci când nu specificăm o cale.
• Cea de-a doua secțiune care ne interesează este “SYNOPSIS”. Aceasta ne spune cum putem să rulăm utilitarul, ce opțiuni și argumente sunt opționale (pot lipsi) și ce opțiuni și argumente sunt obligatorii.

  <code bash>
  SYNOPSIS
         ls [OPTION]... [FILE]...
  </code>

Sintaxa [ ] ne spune că acea categorie este opțională. Astfel, pentru ls, deducem că atât opțiunile ([OPTION]...) cât și argumentele ([FILE]..., calea către fișiere sau directoare) sunt opționale. Cele trei puncte ... înseamnă mai multe din categoria precedentă: deci [OPTION]... înseamnă că nu suntem limitați la o singură opțiune, dar opțiunile pot să și lipsească în totalitate datorită [ ].

O comandă poate avea atât opțiuni, cât și argumente. Opțiunile îi spun unei comenzi cum să își modifice comportamentul, și de obicei sunt precedate de - (ex. -l, --verbose, etc.). Argumentele îi spun unei comenzi pe ce să acționeze.

În exemplul de mai jos:

student@uso:~$ ls -l Desktop/

Avem utilitarul ls care primește opțiunea -l și argumentul Desktop/.

• Ultima observație pe care o facem este că opțiunile unei comenzi pot avea o formă prescurtată, -a, sau o formă lungă, --all. Nu este obligatoriu ca o opțiune să expună ambele forme, deși majoritatea o fac. Opțiunile în formă prescurtată pot fi concatenate și precedate de un singur -, ca în exemplul de mai jos:

student@uso:~$ ls -la Desktop/

Deschideți pagina de manual a utilitarului ls.

1. Căutați opțiunea -a. Rulați comanda ls -a.
2. Căutați opțiunea -d. Rulați comanda ls -d.
3. Căutați opțiunea -F. Rulați comanda ls -F.
4. Căutați cuvântul cheie list. Treceți la următoarea apariție a cuvântului cheie până ajungeți la opțiunea -l.
5. Mergeți la finalul paginii folosind tasta G. Căutați cuvântul cheie color până ajungeți la opțiunea --color (Hint: ?).

Utilitarul tldr (too long, didn't read) oferă o versiune simplificată a paginilor de manual. Acesta ne va arăta un rezumat al utilizării unei comenzi cu opțiunile cele mai des folosite în comunitate.

student@uso:~$ tldr ls
ls
List directory contents.
 
 - List files one per line:
   ls -1
 
 - List all files, including hidden files:
   ls -a
 
 - Long format list (permissions, ownership, size and modification date) of all files:
   ls -la
 
 - Long format list with size displayed using human readable units (KB, MB, GB):
   ls -lh
 
 - Long format list sorted by size (descending):
   ls -lS
 
 - Long format list of all files, sorted by modification date (oldest first):
   ls -ltr

Instalați pachetul tldr pe mașina voastră.

1. Accesați pagina tldr a utilitarului ls.
2. Accesați pagina tldr a utilitarului zip.
3. Accesați pagina tldr a utilitarului tar.
4. Accesați pagina tldr a utilitarului git.
5. Accesați pagina tldr a utilitarului man.

Întotdeauna când deschidem un terminal o facem pentru că vrem să realizăm o sarcină: vrem să redenumim rapid ultimele poze făcute cu telefonul de la genericul DCIM1001 la ceva util Excursie Sinaia, Ian 2020, 1001, vrem să ne testăm proiectul și să urcăm modificările pe GitHub, etc.

Până acum am aplicat diferite comenzi fie pe fișiere individuale, fie pe întreg directorul. Foarte des vom avea nevoie de un mijloc prin care să putem selecta un număr variabil de fișiere care au un nume care corespunde unui tipar (pattern) comun.

Să revenim la scenariul prezentat anterior: vrem să selectăm pozele din excursia din Sinaia. În directorul în care avem pozele din excursie avem și alte poze de la alte evenimente. Știm că pozele din excursie încep toate cu numele DCIM și apoi sunt urmate de un număr. Ceea ce vrem să facem este să selectăm toate pozele al căror nume corespunde acestui tipar și să le mutăm într-un director separat. Pentru a face acest lucru, folosim globbing, ca în exemplul de mai jos:

student@uso:~/Pictures$ mv DCIM* excursie-Sinaia-2020/

Observăm argumentul pe care l-am dat comenzii mv, și anume DCIM*. Expresia DCIM* este un exemplu de globbing: adică o expresie care descrie un tipar prin folosirea unor caractere speciale, așa cum este caracterul *. În cazul de față, expresia DCIM* înseamnă orice fișier al cărui nume începe cu șirul de caractere DCIM.

În sintaxa globbing, caracterul * poate fi înlocuit cu orice caracter de oricâte ori, sau poate lipsi cu totul. În directorul nostru home (~), executăm următoarele comenzi:

student@uso:~$ ls
Desktop    Downloads  Pictures  Templates  examples.desktop  vm-actions-log.txt
Documents  Music      Public    Videos     uso.git           workspace
 
student@uso:~$ ls -d D*
Desktop  Documents  Downloads
 
student@uso:~$ ls -d Music*
Music

Observăm că în expresia D*, caracterul * înglobează toate caracterele care urmează literei D: “esktop”, “ocuments” și “ownloads”. Observăm că în cazul expresie Music*, * nu ține locul nici unui caracter.

În sintaxa globbing, caracterul ? înlocuiește exact un caracter, oricare ar fi acela. În directorul nostru home (~), executăm următoarele comenzi:

student@uso:~$ ls -d Musi?
Music
 
student@uso:~$ ls -d Mus??
Music
 
student@uso:~$ ls -d Music?
ls: cannot access 'Music?': No such file or directory

Observăm că expresiile Musi? și Mus?? s-au înlocuit cu succes cu numele directorului Music, dar expresia Music? a generat o eroare deoarece nu există nici un fișier Music urmat de un caracter.

În sintaxa globbing, folosim sintaxa [] pentru a defini o listă de caractere care pot fi folosite în înlocuire. Această sintaxă înlocuiește exact un caracter din lista oferită. În directorul nostru home (~), executăm următoarele comenzi:

student@uso:~$ ls -d Mus[ijk]c
Music
 
student@uso:~$ ls -d Mus[abc]c
ls: cannot access 'Mus[abc]c': No such file or directory

În expresia Musi[ijk]c, i-am “spus” shellului că al patrulea caracter poate să fie oricare din lista [ijk]. În acest context, globbing a găsit cu succes numele fișierului Music. În expresia Musi[abc]c, i-am “spus” shellului că al patrulea caracter poate să fie oricare din lista [abc]. Deoarece nu avem niciun fișier numit Musac, Musbc sau Muscc, comanda ne-a afișat mesajul de eroare corespunzător.

Sintaxa [] nu ne limitează la a oferi enumarații de caractere, așa cum am făcut cu [ijk] sau [abc]. Sintaxa accepta și intervale, cum observăm în exemplul de mai jos:

student@uso:~$ ls -d Mus[A-Za-z0-9]c
Music

Citim expresia [A-Za-z0-9] în următorul mod: această expresie înlocuiește un caracter din intervalul A-Z sau din intervalul a-z sau din intervalul 0-9; cu alte cuvinte înlocuiește un caracter alfa-numeric³⁾.

Tip

Folosind sintaxa [] putem rescrie mutarea pozelor a.î. să o facem mai precisă:

student@uso:~/Pictures$ mv DCIM[0-9][0-9][0-9][0-9].jpg excursie-Sinaia-2020/

Cu expresia de mai sus vom muta toate pozele din intervalul DCIM0000 - DCIM9999.

În sintaxa globbing, folosim sintaxa {} pentru a defini o listă de cuvinte (grupuri de caractere) care pot fi folosite în înlocuire. Această sintaxă înlocuiește exact un cuvânt din lista oferită. În directorul vostru home (~), executați următoarele comenzi:

student@uso:~$ ls -d {Downloads,Music}
Downloads  Music
 
student@uso:~$ ls -d {Down,Mus}*
Downloads  Music

Citim expresia {Downloads,Music}: în locul acestei expresii poate să existe cuvântul Downloads sau cuvântul Music. Observăm că putem să combinăm orice elemente de globbing, așa cum am făcut în expresia {Down,Mus}*.

Există cazuri când numele fișierelor conțin caractere speciale. Unele fișiere pot fi prefixate cu o categorie din care fac parte, ca în exemplul de mai jos:

student@uso:~$ ls Documents/uni
'[PC] Course 01.pdf'  '[USO] Course 01.pdf'  '[USO] Course 02.pdf'

În exemplul de mai sus, fișierele pdf de curs sunt prefixate cu numele materiei: [PC], [USO]. Vrem să îi spunem sintaxei de globbing că în acest caz, șirul [USO] nu trebuie tratat ca o expresie, ci ca un șir de caracter normale. Pentru a face acest lucru, încadrăm șirul între “:

student@uso:~$ ls Documents/uni/"[USO]"*
'Documents/uni/[USO] Course 01.pdf'  'Documents/uni/[USO] Course 02.pdf'

Citim expresia "[USO]"*: orice fișier al cărui nume începe cu șirul de caractere [USO] și este urmat de orice caracter. Operația prin care eliminăm semnificația specială a unui caracter poartă numele de escaping; cu alte cuvinte, informal, spunem că am făcut escaping semnificației speciale a sintaxei []. Termenul vine de la cuvântul escape (a scăpa), și exprimă că scăpăm de semnificația specială a unui caracter / set de caractere.

Pentru exercițiile următoare vom folosi fișierele din directorul de suport ~/uso-lab/labs/05-cli/support/support-globbing.

1. Creați un director numit pdfs. Mutați toate fișierele cu extensia .pdf din directorul ~/uso-lab/labs/05-cli/support/support-globbing în directorul pdfs.
2. Creați un director numit Excursie Brasov, 2020-2021. Mutați fișierele DCIM din intervalul 1400 - 1700 în directorul creat.
3. Creați un director numit cursuri/anul-I. Mutați toate fișierele care conțin cuvintele curs sau slide în directorul creat. Folosiți sintaxa *{curs,slide}*.

De multe ori ne aflăm în situația în care căutăm un fișier pe disc: ex. doar ce am clonat un proiect de pe GitHub și vrem să inspectăm fișierul Makefile pentru a vedea cum compilăm și rulăm proiectul. Un alt exemplu poate fi că vrem să vedem cum arată fișierele de test existente în proiect; de multe ori, ințelegem mai bine proiectul doar prin simpla inspectare a testelor.

Există două utilitare care ne permit să căutăm în cadrul sistemului de fișiere: locate și find.

Utilitarul locate folosește o bază de date pentru a căuta în fișierele de pe sistem. Inspectăm pagina de manual a utilitarului pentru a vedea cum îl putem folosi, folosind comanda man:

student@uso:~$ man locate
 
SYNOPSIS
       locate [OPTION]... PATTERN...

Observăm că locate primește ca argument un șir de caractere, PATTERN, care fac parte din numele fișierului pe care în căutăm, dar nu trebuie să-i dăm numele exact:

student@uso:~$ locate todos.txt
/home/student/Desktop/todos.txt
student@uso:~$ locate todos
/home/student/Desktop/todos.txt

Putem să folosim și sintaxa globbing pentru a descrie numele fișierului căutat:

student@uso:~$ locate "*.txt"
/home/student/vm-actions-log.txt
/home/student/.local/lib/python2.7/site-packages/Keras_Applications-1.0.8.dist-info/top_level.txt
/home/student/.local/lib/python2.7/site-packages/Keras_Preprocessing-1.1.2.dist-info/top_level.txt
/home/student/.local/lib/python2.7/site-packages/Markdown-3.1.1.dist-info/entry_points.txt
/home/student/.local/lib/python2.7/site-packages/Markdown-3.1.1.dist-info/top_level.txt
/home/student/.local/lib/python2.7/site-packages/Werkzeug-1.0.1.dist-info/top_level.txt

Căutările cu locate sunt foarte rapide. Acest lucru se datorează utilizării bazei de date pentru a indexa fișierele din sistem. Într-o configurație implicită (default), baza de date se reconstruiește periodic, o dată la 24h. Asta înseamnă că locate nu va găsi fișiere care au fost create după reconstrucția bazei de date. Dacă vrem să reconstruim baza de date, folosim comanda updatedb.

Hai să clonăm repository-ul TheAlgorithms/C. Acesta conține implementările diferitor algoritmi folosind limbajul de programare C.

student@uso:~$ cd workspace
student@uso:~/workspace$ git clone https://github.com/TheAlgorithms/C.git
student@uso:~/workspace$ cd C

Fiind vorba despre un repository care implementează algoritmi clasici, ne așteptăm să găsim și algoritmi de căutare, cum ar fi binary-search. Hai să căutăm după cuvântul cheie search.

student@uso:~/workspace$ locate search | grep workspace/C
student@uso:~/workspace$ 

Observăm că nu am găsit nici un rezultat. Cum spuneam mai devreme, trebuie să reconstruim baza de date pentru a căuta în fișierele nou create.

student@uso:~/workspace/C$ sudo updatedb
[sudo] password for student: 

Comanda updatedb trebuie executată în mod privilegiat, așa că folosim sudo. Parola utilizatorului student, pe mașina noastră virtuală, este student.

student@uso:~/workspace/C$ locate search | grep workspace/C
/home/student/workspace/C/searching
/home/student/workspace/C/data_structures/binary_trees/binary_search_tree.c
/home/student/workspace/C/searching/CMakeLists.txt
/home/student/workspace/C/searching/binary_search.c
/home/student/workspace/C/searching/fibonacci_search.c
/home/student/workspace/C/searching/interpolation_search.c
/home/student/workspace/C/searching/jump_search.c
/home/student/workspace/C/searching/linear_search.c
/home/student/workspace/C/searching/modified_binary_search.c
/home/student/workspace/C/searching/other_binary_search.c
/home/student/workspace/C/searching/pattern_search
/home/student/workspace/C/searching/ternary_search.c
/home/student/workspace/C/searching/pattern_search/CMakeLists.txt
/home/student/workspace/C/searching/pattern_search/boyer_moore_search.c
/home/student/workspace/C/searching/pattern_search/naive_search.c
/home/student/workspace/C/searching/pattern_search/rabin_karp_search.c

1. Folosind locate căutați fișierele care conțin șirul bubble_sort în nume.
2. Folosind locate căutați fișierele care conțin șirul quick_sort în nume.
3. Folosind locate căutați fișierele care conțin șirul merge_sort în nume.
4. Folosind locate căutați fișierele care conțin șirul sort în nume.

Utilitarul find îndeplinește același scop: căuta în fișierele de pe sistem. find este un utilitar mai complex decât locate. Acesta ne permite să căutăm fișiere după nume, permisiuni, tipul fișierelor, data ultimei modificări și multe altele. Inspectăm pagina de manual a utilitarului pentru a vedea cum îl putem folosi.

student@uso:~$ man find
 
SYNOPSIS
       find  [-H]  [-L]  [-P]  [-D  debugopts]  [-Olevel]  [starting-point...]
       [expression]

La o primă vedere, find poate părea complex și intimidant, dar lucrurile stau foarte simplu. Folosim find cu sintaxa find [starting-point] [expression], ca în exemplul de mai jos:

student@uso:~$ find . -name "*search*"
./C/searching
./C/searching/linear_search.c
./C/searching/other_binary_search.c
./C/searching/binary_search.c
./C/searching/modified_binary_search.c
./C/searching/jump_search.c
./C/searching/interpolation_search.c
./C/searching/fibonacci_search.c
./C/searching/ternary_search.c
./C/searching/pattern_searc h
./C/searching/pattern_search/naive_search.c
./C/searching/pattern_search/boyer_moore_search.c
./C/searching/pattern_search/rabin_karp_search.c
./C/data_structures/binary_trees/binary_search_tree.c

În exemplul de mai sus observă că am folosit ca starting-point . (căutarea pleacă din directorul curent), iar ca expression -name "*search*".

Utilitarul find folosește o expresie compusă pentru căutare. În exemplul anterior am folosit opțiunea -name PATTERN. Exact ca în cazul utilitarului locate, PATTERN poate folosi sintaxa globbing, așa cum am făcut în exemplul de mai sus "*search*".

Utilitarul find are o lungă listă de opțiuni pe care le putem folosi în expresii de căutare. Una din opțiunile mai cunoscute este -type care ne oferă posibilitatea de a căuta după tipul unui fișier:

student@uso:~$ find workspace/C -type f
workspace/C/leetcode/src/226.c
workspace/C/leetcode/src/700.c
workspace/C/leetcode/src/278.c
[...]

În exemplul de mai sus i-am transmis utilitarului find că vrem să căutăm în directorul ~/workspace/C toate fișierele text (regular file) -type f.

Exercițiu: Accesați pagina de manual a utilitarului find (man find) și căutați opțiunea -type. Căutați în directorul workspace/C după fiecare tip de fișier pentru care oferă suport opțiunea -type.

În cadrul unei căutări putem să combinăm opțiunile de căutare:

student@uso:~$ find workspace/C -type f -name "*search*"
workspace/C/searching/modified_binary_search.c
workspace/C/searching/ternary_search.c
workspace/C/searching/jump_search.c
workspace/C/searching/binary_search.c

În exemplul de mai sus căutăm toate fișierele text care conțin șirul search în nume.

Utilitarul find ne permite să executăm comenzi asupra rezultatelor căutării. Facem acest cu opțiunea -exec command {} ;. Atunci când folosim -exec, rezultatul căutării va înlocui șirul '{}' în textul comenzii; comanda de executat trebuie să se termine în caracterul ;.

Observăm exemplul de mai jos:

student@uso:~$ find workspace/C -type f -name "*search*" -exec ls -l {} \;
-rw-r--r-- 1 student student 3312 sep 17 19:20 workspace/C/searching/modified_binary_search.c
-rw-r--r-- 1 student student 1782 sep 17 19:20 workspace/C/searching/ternary_search.c
-rw-r--r-- 1 student student 1624 sep 17 19:20 workspace/C/searching/jump_search.c
-rw-r--r-- 1 student student 2799 sep 17 19:20 workspace/C/searching/binary_search.c
-rw-r--r-- 1 student student 867 sep 17 19:20 workspace/C/searching/other_binary_search.c

În exemplul de mai sus, argumetul opțiunii exec este ls -l {} \;. În cuvinte, pentru fiecare fișier text care conține șirul search vom afișa informații în format lung (ls -l {}). Observăm că -exec se încheie cu \;: este nevoie să escapăm caracterul ; pentru ca acesta să fie interpretat de către utilitarul find și nu de către terminalul în care rulăm, exact ca în cazul -name PATTERN.

În secțiunile ce urmează vom vedea cum ne folosim de opțiunea exec pentru a face recursiv search & replace în fișiere.

1. Folosind find căutați fișierele care conțin șirul bubble_sort în nume.
2. Folosind find căutați fișierele care conțin șirul quick_sort în nume.
3. Folosind find căutați fișierele care conțin șirul merge_sort în nume.
4. Folosind find căutați fișierele care conțin șirul sort în nume.

Note de subsol