Linux シェルコマンド基礎

Last updated at 2025-01-22Posted at 2025-01-21

はじめに

コマンドを入力する
コマンドの実行結果を出力する

これらを行うためのインターフェースを提供するアプリケーションを端末エミュレータという。

端末エミュレータとしてよく知られているアプリケーションにはターミナルがある。

アプリケーションとしての「ターミナル」は、物理的な端末装置（terminal）とは別のものを指している。

端末は CUI（Character User Interface）または CLI（Command Line Interface）の形式で、ユーザーから入力されたコマンドをシェルに渡し、実行結果をシェルから受け取る。端末はユーザとシェルの仲介役に過ぎず、自身でコマンドをかいs実行しているわけではない。

コマンドは端末が解釈しているわけではない

端末

Terminal

キーボードとディスプレイから構成される物理的な「端末装置」のこと。

英訳が terminal なので混乱してしまうが、はソフトウェアのターミナルのことではなく、ハードウェアの端末装置を指す。

計算能力が無く、もともとは接続された大型計算機にデータを送受信するだけの役割を担っていた端末装置は、コンピュータが小型化して普及すると同時に、計算機自体に搭載された、物理的な端末装置を模倣した端末エミュレータと呼ばれるソフトウェアに置き換わっていった。

技術の発展により、物理的な端末装置は姿を消した。

端末エミュレータ

terminal emulator
端末装置をソフトウェアによって模倣（emulate）したもの。

具体的には MacOSのターミナル、Linuxの GNOME Terminal、Windowsのコマンドプロンプトや PowerShell などを指す。

各種製品が存在し、動作する環境や特徴が異なる。

端末エミュレータ	環境	特徴
ターミナル	MacOS	MacOS標準搭載 Bash や Zash などのシェルへアクセスできる
iTerm2	MacOS	サードパーティ製タブ分割、複数ペイン表示、ショートカットなどの機能があり、カスタマイズ性が豊富
xterm	X Window System	Unix系OS（特にLinux）で利用されるカスタマイズ性が低いが軽量で動作が軽く、基本機能に特化リソースが少ない環境や古いシステムでの使用に適している
GNOME Terminal	X Window System	GNOMEデスクトップ環境に標準搭載高度なカスタマイズ機能を持つ
Windows Terminal	Windows	Windows10から標準搭載
コマンドプロンプト / PowerShell	Windows	Windows標準搭載

端末エミュレータは、自身が動作する環境のカーネルにアクセスすることもあれば、ネットワーク上の他のコンピュータ（サーバ）のカーネルにアクセスするためにも利用される。

ターミナル

MacOSに標準搭載されている端末エミュレータ。

文脈によっては、端末エミュレータそのものを指す場合がある。

プロンプト `$` / `%` / `#`

prompt

端末エミュレータが提供するCLIにおいて、ユーザーに対して入力を促す文字列や記号。

prompt には「促す」と言う意味がある。

シェルの種類によって特別な意味を持つ場合がある。

プロンプト	意味
`$`	一般ユーザとしてログイン中であることを示す
`#`	スーパーユーザ（管理者）としてログイン中であることを示す
`%`	Zsh 等で利用される

シェル

コマンドを解釈して、カーネルに対するシステムコールを実行するソフトウェア。

GUIを持たず、端末エミュレータのCLIを介して利用することができる。

Windows の PowerShell のように、シェルが端末エミュレータと一体になっていて、明確に区別できない場合もある。

Bash、Zsh、sh など。

種類	特徴
Bash	Unix系システムで広く使用される
Zsh	高度な機能とカスタマイズ性を持つ
sh	古いUnixシェルの一つ
コマンドライン（`cmd.exe`）	Windowsコンソールホスト上で動作 MS-DOS由来のコマンドが多い
Power Shell	コマンドラインの後継 GUIを持つため、端末エミュレータでもあるオブジェクト指向

Bash

Bourne Again SHell

Unix系システムで広く使用されている標準シェル。

POSIX規格に準拠しており、ほとんどのUnix系システムで動作する。

`$ bash`

シェルとしての Bash を起動するためのコマンド。

新しいシェルセッションが開始される。

$ bash

$ bash

Zshを起動したターミナルから実行した場合、以下のような状態になる。

Bash を起動する

$ bash

The default interactive shell is now zsh.
To update your account to use zsh, please run `chsh -s /bin/zsh`.
For more details, please visit https://support.apple.com/kb/HT208050.
bash-3.2$  # ログインシェルがBashに切り替わる
bash-3.2$exit # 起動した Bash を終了する

引数に Bash で記述したスクリプトファイルを指定することで、指定したスクリプトを起動した Bash 上で実行することもできる。

スクリプトファイルを実行する

$ bash myscript.sh

Zsh

Z Shell

高度な機能とカスタマイズ性を持つシェル。Bashと同様にPOSIX規格に準拠している。

近年の MacOS のデフォルトシェル。

`$ zsh`

bash と同様に、新しいシェルセッションを開始する。

sh

Bourne Shell

古くから存在するUnixシェルの一つで、他の多くのシェル（Bash、Zshなど）の基礎となっている。

「sh」と言う用語は、シェルスクリプトやコマンドを示すための一般的な総称として使われることがあり、Bash、Zsh、sh で記述されたスクリプトファイルの拡張子には .sh が使用される。

ログイン中のシェルを知る方法

`$SHELL`

$SHELL にはユーザがデフォルトでログインするシェルへのパスが格納されている。

ログイン中のシェルを知る方法

$ echo $SHELL
/bin/zsh

`$0`

$0 には、現在実行中のシェルまたはコマンド名が格納されている。

ログイン中のシェルを知る方法

$ echo $0
-zsh

`$ ps`

process status

現在実行中のプロセスのIDや、CPUやメモリの使用状況、実行時間、実行されているコマンドの名前などを確認することができる。

単に $ psとした場合、現在のシェルで実行されているプロセスの一覧が表示される。

ログイン中のシェルを知る方法

$ ps
 PID TTY           TIME CMD
5766 ttys000    0:00.04 -zsh

項目	意味
`PID`	プロセスID
`TTY`	プロセスが紐づく端末（仮想端末名
`TIME`	プロセスがCPUを使用した時間
`CMD`	実行中のシェルもしくはコマンド
`PGID`	プロセスグループ

POSIX

Portable Operating System Interface

IEEE によって策定される Unix 系OS間での互換性を保つための規格。

開発者目線では、POSIX規格に従って開発することでプログラムが異なるOS間で移植可能になる。また、Windows OS は POSIX には準拠していない（WSL といった技術は提供されている）。

さまざまなサブ規格に分かれている。

カーネル

Kernel

主にプロセス、メモリ、デバイス、ファイルシステムの管理、アクセス制御などを行う OSの中核 部分を担うソフトウェア。

ハードウェアとソフトウェアの橋渡し的な役割を持つ。

通常、アプリケーション（プロセス）は、カーネルから提供されるインターフェースを介してのみ、デバイスへのアクセスが許されている。

この制限によって、デバイスに複数のプロセスが同時にアクセスする場合でも、カーネルが競合するアクセス要求を調停するため、アプリケーション間でリソースの競合が起きない仕組みになっている。

カーネルがアプリケーションに提供するインターフェースや、機能を利用するために呼び出す命令または関数をシステムコール、スーパーバイザコール（SVC：supervisor call）という。このインターフェースは、ハードウェアの仕様の違いに依存しないように抽象化されている。

カーネルモード / ユーザモード

CPUの動作モードには、カーネルモード と ユーザモード がある。

カーネルモードは、その名の通りカーネルや、デバイスドライバなどのプロセスが動作するモードで 特権モード とも呼ばれる。

カーネルモードのCPUは、メモリ、I/Oデバイスなどのハードウェアリソースに、制限なくアクセスを行うことができる。そのため、カーネルモードで不正な操作が行われたりバグが発生すると、メモリが破壊されたりデバイス動作が停止するといった、システム全体に影響が出る。

一方ユーザモードは、通常のアプリケーションプログラムが動作するモードであり、直接ハードウェアにアクセスを行うことができない。ユーザモードで動作するプロセスは、カーネルの提供するシステムコールを介してハードウェアにアクセスする。

システムコール

カーネルから提供される、プロセスがカーネルの特権的な機能を呼び出すためのインターフェース。

ユーザモードで動作中のCPUを、カーネルモードへ遷移させる手段でもある。

システムコールの実行が終了すると、CPUはカーネルモードから再びユーザモードに戻ってプロセスの実行を継続する。

以下のような種類がある。

ファイル操作： open, read, write
プロセス管理： fork, exec, kill
ネットワーク通信： socket, connect

システムコールを呼び出すことができるプログラミング言語は複数ある。

C言語
アセンブリ言語
Rust
Go
Python
C++
Perl
Ruby
AssemblyScript / WebAssembly

C言語やアセンブリ言語は、OSやカーネル開発において主要言語として採用されることが多い。一方、PythonやPerlなどはシステムコールを直接呼び出す用途ではなく、ラッパーやモジュール経由で利用することが多い。

C言語には、glibc と呼ばれる標準Cライブラリが存在し、この中にはシステムコールを内部的に呼び出すラッパー関数が含まれている。アセンブリ言語は直接システムコールを呼び出すことができるものの、アーキテクチャごとに存在するシステムコールを環境に応じて呼び分ける必要がある。C言語では glibc のようなラッパー関数がアーキテクチャごとの違いを吸収するため、呼び出し側はその違いを意識する必要がない。

例外

プロセスがシステムコールを発行すると、CPUにおいて例外が発生する。

この例外をトリガーにして、CPUはユーザモードからカーネルモードへ遷移し、システムコールの処理を行う。

システムコールの処理が終了すると、CPUは再びユーザモードに戻り、プロセスを継続する。

標準Cライブラリ

C言語に標準で付属しているライブラリ。システムコールのラッパー関数が含まれる。

入出力操作（例: printf, scanf）
メモリ管理（例: malloc, free）
ファイル操作（例: fopen, fread, fwrite）
システムコールのラップ（例: open, read, write）

システムコール	標準Cライブラリのラッパー関数	説明
`open`	`open`	ファイルを開く
`read`	`read`	ファイルやデバイスからデータを読み取る
`write`	`write`	ファイルやデバイスにデータを書き込む
`close`	`close`	ファイルを閉じる

コマンド

シェルに対する命令。端末エミュレータへの入力を介して実行する。

コマンドの実体は実行可能ファイルであり、実行可能ファイルにはバイナリ形式とスクリプト形式がある。

コマンドの実体は実行可能ファイル

またその他にも以下の形式のコマンドもある。

ビルトインコマンド
エイリアス
関数

実行可能ファイル（バイナリ形式）

ファイルシステム上に配置されたバイナリ形式の実行可能ファイルは、コマンドとして実行することができる。

呼び出したシェルとは別プロセスとして実行される。

例：ls、grep、cat

実体はそれぞれ、/bin/ls、/usr/bin/grep、/bin/cat などで、ファイルに拡張子は無い。

Linux ではバイナリ形式の実行可能ファイルに拡張子はつけない

which コマンドを使用することで、引数に与えたコマンドの実行可能ファイルを知ることができる。

$ which

$ which ls
/bin/ls

また、type コマンドでビルトインコマンドか、実行可能ファイルかがわかる。

$ type

$ type ls
ls is /bin/ls

$ type cd
cd is a shell builtin

バイナリ形式の実行可能ファイルは絶対パスで実行することもできるし、ファイル名だけでも実行できる。

絶対パス

$ /bin/ls

ファイル名

$ ls

ファイル名を与えただけでシェルがファイルを探し当てることができるのは、環境変数 $PATH の存在があるためである。

$ ls が実行された時、シェルはまず環境変数 $PATH から ls ファイルがないかを探している。

もし環境変数 $PATH に /bin が設定されていない場合には、シェルは ls ファイルを見つけることができず、ファイル名だけでコマンドを実行することはできない。

※ 正確には下記の順に検索が行われる

エイリアス
ビルトインコマンド
環境変数 $PATH

実行可能ファイル（スクリプト形式）

スクリプトファイルは実行権限を付与することで、スクリプトとしてシェルから実行することができる。

（コマンドの実体を理解するために、あえてバイナリ形式とスクリプト形に分類していますが、通常はコマンド実行者が「このコマンドはバイナリファイルなのか、スクリプトファイルなのか」などを気にする必要はありません。また、スクリプトファイルが実行権限エラーで実行できないと言う私自身の経験から権限の付与が必要であることを強調していますが、実行権限はバイナリファイルにも必要です。）

ビルトインコマンド

シェルに組み込まれたコマンド。

シェルによって直接実行されるため、呼び出したシェルのプロセス内で実行される。

cd、pwd、echo、alias、export など。

ビルトインコマンド

$ type cd
cd is a shell builtin

関数

シェルスクリプトで定義した関数はコマンドのように実行することができる。

関数

$ function say_hello { echo "hello world" }
$ say_hello
hello world

エイリアス

既存のコマンドには エイリアス と呼ばれる「別名」をつけて実行することができる。

登録済みエイリアスは $ alias で表示することができる。

エイリアス一覧

$ alias

新たにエイリアスを定義する際は、次のようにエイリアス名とコマンド名を = で指定する。

定義

$ alias エイリアス名=コマンド

例

$ alias hello='echo "hello world"'
$ hello
hello world

セミコロン ; を使うと、複数のコマンドを集約させることもできる。

複数のコマンドにエイリアスをつける

$ alias hello='echo "hello";echo "bye"'
$ hello
hello
bye

引数にエイリアス名を指定すると、エイリアスにしたコマンドを表示することができる。

指定されたエイリアスの中身を表示

$ alias エイリアス名

例

$ alias hello
hello='echo "hello world"'

$ alias コマンドで登録したエイリアスは、現在ログイン中のシェルセッションでのみ有効。永続的なエイリアスを登録したい場合、シェルの環境設定ファイルに定義を追加する。

Bash を使用している場合 ~/.bashrc （~ : ホームディレクトリ）という環境設定ファイルがシェル起動時に読み込まれているため、このファイルに以下の１行を追加しておくことで永続的なエイリアスを追加することができる。

~/.bashrc

alias hello='echo "hello world"'

編集した ~/.bashrc ファイルは端末エミュレータを再起動するか、source コマンドを使って、シェルに再読み込みさせることができる（source と bash の違い）。

環境設定ファイルを再読み込みさせる

$ source ~/.bashrc

エイリアスを削除する場合、$ unalias コマンドを使用する。

削除

$ unalias エイリアス名

変数

シェル変数

シェル上で使用できる変数。パスを格納する使い方が多く利用される。

宣言する

$ 変数名=値

で宣言し、

参照する

$ $変数名

で参照することができる。

例

$ hello=こんにちは
$ echo $hello
こんにちは

文字列中で変数を使用したい場合は、

文字列中でシェル変数を利用する

$ echo "$変数名"

もしくは

文字列中でシェル変数を利用する

$ "${変数名}"

とする。

特に、パスのようにスペースを開けずに変数を使用したい場合は ${変数名} を使用する。

シェル変数

$ hello=こんにちは

$ echo $hello
こんにちは

$ echo "$hello"
こんにちは

$ echo "$hello world"
こんにちは world

$ echo "$helloworld"
# 変数 helloworld が未定義のため、何も出力されない

$ echo "${hello}world"  # 変数に続いてスペースなしで文字列を使用する場合
こんにちはworld

set コマンドを使用すると、実行中のシェル環境内で定義された全ての変数（シェル変数、ビルトインシェル変数、環境変数）を表示することができる。

$ set

$ set

unset コマンドでシェル変数を削除できる。

$ unset

$ unset 変数名

ビルトインシェル変数

シェルであらかじめ宣言されている変数。

ビルトインシェル変数
`$?`	直前の実行コマンドの終了ステータス成功の場合は `0`、失敗の場合 `0` 以外の値が格納
`$0`	実行中のシェルの名前、もしくはコマンド名
`$#`	シェルスクリプト内で、スクリプトに渡された引数の数を取得
`$1`,`$2`,`$3`...	シェルスクリプト内もしくは関数内で、渡された引数が順に格納される（1番目は `$0` ではなく `$1`）
`$*`,`$@`	シェルスクリプト内で、スクリプトに渡されたすべての引数を取得 `$*`：一つの文字列として格納 `$@`：文字列の集合として格納
`$$`	実行中のシェルのプロセスID
`$!`	最後にバックグラウンドで実行されたコマンドのプロセスID
`$PATH`	実行可能ファイルの検索パス（複数のパスが`:`で区切られた文字列として格納される）
`$HOME`	ユーザのホームディレクトリのパス `~` でも取得可能
`$PWD`	現在の作業ディレクトリ
`$OLDPWD`	`$ cd` で移動する前の作業ディレクトリ
`$SHELL`	現在使用されているシェルのパス（`/bin/bash`、`/bin/zsh`など）

終了ステータス / `$?`

直前の実行コマンドの終了ステータス。0 ~ 255 が使用可能。

成功: 0
失敗: 0 以外

自作のスクリプトで終了ステータスを呼び出し元に返すには、exit コマンドを使用する。

終了ステータス

exit 0    # 正常終了（成功）
exit 1    # 異常終了（エラーなど）

これを利用して、異常が発生したらスクリプトを終了させることができる。

異常が発生したらスクリプトを終了させる

if [ $? != 0 ]; then 
    exit 1;
fi

エラー発生後に echo コマンドで $? を確認した場合、echo コマンドの成否が $? に再代入される点に注意。

続けて echo $? を実行した場合

$ cd not_exixts_directory
cd: no such file or directory: not_exixts_directory

#  $? には cd コマンドの終了ステータスが格納
$ echo $?
1

# $? には echo コマンドの終了ステータスが格納
$ echo $?
0

環境変数

シェルまたはシステム全体で使用される変数。

親プロセスから子プロセスに引き継がれるため、環境変数を介してプログラム間で情報を共有することもできる。

$ export を使用することで環境変数を設定し、子プロセスに引き継がせる。

$ export

$ export 環境変数名=値

例

$ export PATH="/some/directory:$PATH"

末尾の :$PATH は、a = 1 + a という形で既存の $PATH を上書きしないようにしている。

echo とリダイレクト演算子 >> を利用して追加することもできる。

Bash

$ echo 'export PATH="/some/directory:$PATH"' >> ~/.bashrc  # Bash
$ echo 'export PATH="/some/directory:$PATH"' >> ~/.zshrc   # Zsh

Zsh

$ export PATH="/some/directory:$PATH"

`$ printenv`

また、$ printenv で環境変数の一覧を表示する。

一覧を表示する

$ printenv

特定の環境変数を指定することもできる。

$ printenv

$ printenv 環境変数名

`$ env`

環境変数を表示したり、一時的な環境変数を設定しながら別のコマンドを実行する。

単に $ env とした場合、$ printenv と同様に環境変数の一覧が表示される。

一覧を表示する

$ env

下記のように記述すると、一時的に環境変数を設定してコマンドを実行することができる。

一時的に環境変数を設定してコマンド実行を行う

$ enc 環境変数名=値 コマンド

コマンド置換

コマンドの実行結果を文字列に変換して、別のコマンドの引数に渡す機能。

コマンド置換

`$(コマンド)`

もしくは

コマンド置換

`コマンド`

とすると、コマンドの実行結果が文字列に置換される（` はバックコーテーション）。

シングルコーテーションとダブルコーテーションの違いに注意。

$ alias hello="echo こんにちは"

$ echo "$(hello)"
こんにちは

$ echo '$(hello)'
$(hello) 　⬅️ コマンド置換されない

スクリプト

Bash
Zsh
Python
JavaScript
PHP
Perl
Ruby

などの他のソフトウェアの動作を制御するために使用されるプログラミング言語のをスクリプト言語と言う。

スクリプト言語で記述されたプログラムは スクリプト と呼ばれ、以下の拡張子が使用される。

.sh : Bash, Zsh など
.py : Python
.pl : Perl
.rb : Ruby
.js : JavaScript

また、OSの動作を制御するための Bash、 Zsh、 sh で記述されたスクリプトを特に シェルスクリプト と言う。Windows では、シェルスクリプトはバッチファイルと呼ばれる。

スクリプトはインタプリタによって逐次解釈・実行されるため、実行前にコンパイルを行う必要がない。スクリプトを実行させる場合、言語に対応するインタプリタを実行環境にインストールする必要があるが、Bash（言語）のようなシェルスクリプトはシェル（Bash）自身が解釈・実行する。

`$ source` / `$ .`

指定したファイル内にあるシェルスクリプトを現在のシェル環境で実行する。

$ source

$ source スクリプトファイル名

環境設定ファイルを編集した際に、シェルを再起動することなく反映させるために使用される。

例

$ source ~/.bashrc

$ source コマンドで読み込んだスクリプトは、現在起動しているシェルのプロセス内で実行されるため、環境変数やエイリアスなどを、起動中のシェル環境に適用させることができる。

ドット $ . もコマンドであり $ source と同じ機能を持つ。

source

$ . ファイル名

`$ source` と `$ bash` との違い

$ source

$ source スクリプトファイル名

$ source は呼び出したシェルプロセス内で実行される。

$ bash

$ bash コマンド名

一方、bash は呼び出し元のシェルが新しいシェルプロセスを起動し、引数に渡したコマンドは新たに起動したBashのプロセス上で実行される。

そのため、

$ bash ~/.bashrc

としても、設定の変更や変数の宣言は呼び出し元のシェルプロセスには反映されない。

`$ man`

manual

コマンドのマニュアルページを表示する。

マニュアルを表示する

$ man コマンド名

表示されたマニュアルは Q キーを押すことで終了する。

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Linux シェル コマンド 基礎

はじめに

端末

端末エミュレータ

ターミナル

プロンプト $ / % / #

シェル

Bash

$ bash

Zsh

$ zsh

sh

ログイン中のシェルを知る方法

$SHELL

$0

$ ps

POSIX

カーネル

カーネルモード / ユーザモード

システムコール

例外

標準Cライブラリ

コマンド

実行可能ファイル（バイナリ形式）

実行可能ファイル（スクリプト形式）

ビルトインコマンド

関数

エイリアス

変数

シェル変数

ビルトインシェル変数

終了ステータス / $?

環境変数

$ printenv

$ env

コマンド置換

スクリプト

$ source / $ .

$ source と $ bash との違い

$ man

Linux シェルコマンド基礎

プロンプト `$` / `%` / `#`

`$ bash`

`$ zsh`

`$SHELL`

`$0`

`$ ps`

終了ステータス / `$?`

`$ printenv`

`$ env`

`$ source` / `$ .`

`$ source` と `$ bash` との違い

`$ man`