Linux 命令行入门学习资料 day_5
diff命令与命令行自动化比对
一、为什么学diff？—— 比对是调试和测试的核心
在编程学习或项目开发中，我们经常需要做一件事：检查程序的输出是不是和预期的一样。
- 你写了一个 C 程序，运行后输出一段文本，你想知道它和正确答案有没有区别。
- 你修改了代码，想确保修改后的输出和修改前完全一致（回归测试）。
- 你要批改作业或自动判题，需要让计算机自动比较结果。
diff就是 Linux 下用来逐行比较两个文件差异的标准工具。掌握了它，你就拥有了命令行自动化比对的能力。
二、diff是什么？—— 逐行比较的利器
diff是difference的缩写。它的作用是：
给定两个文件，找出它们有哪些行不同，并以一定的格式显示出来。
基本用法：
diff文件1 文件2如果两个文件完全相同，diff不会输出任何东西（静默）。
如果有差异，它会显示哪些行需要修改才能让文件1变成文件2。
三、最简单的例子：两个文本文件的比较
我们创建两个文件来感受一下。
echo"apple">a.txtecho"banana">b.txt然后比较：
diffa.txt b.txt输出：
1c1 < apple --- > banana解读：第一行1c1表示“文件1的第1行改变（c=change）成文件2的第1行”。<开头的是文件1的内容，>开头的是文件2的内容。
如果改成相同内容：
echo"apple">b.txtdiffa.txt b.txt没有任何输出，说明两文件完全相同。
四、把程序输出“抓”出来 —— 重定向与预期结果文件
自动化比对的关键一步是：把程序输出保存到文件里。
你之前学过运行程序用./hello，但输出只是显示在屏幕上。要想让diff比较，必须把它存成一个文件。
方法：输出重定向
./hello>my_output.txt# 将标准输出保存到 my_output.txt（覆盖）./hello>>my_output.txt# 追加到文件末尾预期结果文件：你事先准备好的、正确无误的输出文件，通常叫expected.txt。
比如：
echo"Hello, Linux!">expected.txt然后编译你的程序并运行，把实际输出保存：
gcc hello.c-ohello ./hello>actual.txt用diff比较：
diffexpected.txt actual.txt没有输出，说明程序输出完全符合预期。如果有差异，diff会打印出哪里不一样。
五、自动化比对的基础：diff的退出状态码
在自动化脚本里，我们不能用人眼去看有没有输出，而要通过程序的退出码来判断是否相同。
diff发现文件相同：退出码为 0diff发现文件不同：退出码为 1diff遇到错误（如文件不存在）：退出码为 2
查看退出码：
diffexpected.txt actual.txtecho$?# 显示上一条命令的退出码在 Shell 脚本里，我们可以这样用：
ifdiffexpected.txt actual.txt>/dev/null;thenecho"测试通过"elseecho"测试失败"fi> /dev/null是丢弃diff的输出，我们只关心退出码。
六、diff常用选项详解（打造你的比对工具箱）
1.-u—— 统一格式（Unified format）
这是最常用、最易读的格式，也是 Git 等工具使用的格式。
diff-u文件1 文件2输出会显示上下文，-号开头为旧文件行，+号开头为新文件行。
示例：
diff-uexpected.txt actual.txt--- expected.txt 2025-01-01 12:00:00 +++ actual.txt 2025-01-01 12:00:00 @@ -1 +1 @@ -Hello, Linux! +I can use gcc!一目了然：要变成 actual.txt，需要把“Hello, Linux!”替换为“I can use gcc!”。
2.-c—— 上下文格式（Context format）
类似-u，但风格不同，较早使用。
diff-cfile1 file23.-y—— 并排显示（Side by side）
将两个文件的内容左右并排显示，中间用符号指示差异。
diff-yfile1 file2|表示该行有差异<表示只在左边文件存在>表示只在右边文件存在
适合在宽终端下快速扫视。
4.-q—— 只报告是否相同（Quiet）
不显示具体差异，只根据退出码告诉你文件是否不同。
diff-qfile1 file2如果相同，无输出；如果不同，输出Files file1 and file2 differ。
5.-s—— 报告相同（Report identical）
当文件相同时，给出明确消息。常与-q组合用。
diff-sfile1 file2输出：Files file1 and file2 are identical。
6.-w—— 忽略空白差异
有时程序输出多了一些空格或空行，但实质没错。-w会忽略所有空白字符的差异。
diff-wfile1 file27.-B—— 忽略空行差异
忽略只包含空行的增删。
七、自动化比对实战：写一个测试脚本
假设我们的 C 程序add计算两个数的和，我们想自动测试多组数据。
目录结构：
test/ ├── add.c ├── add (编译好的可执行文件) ├── test.sh (自动化测试脚本) ├── tests/ │ ├── 1.in (输入文件) │ ├── 1.out (预期输出) │ ├── 2.in │ └── 2.out测试脚本test.sh示例：
#!/bin/bash# 自动化测试脚本PASS=0FAIL=0foriin12;doecho"Running test$i..."./add<tests/$i.in>tests/$i.actualifdiff-qtests/$i.out tests/$i.actual>/dev/null;thenecho"Test$iPASSED"PASS=$((PASS+1))elseecho"Test$iFAILED"echo"Expected:"cattests/$i.outecho"Got:"cattests/$i.actualFAIL=$((FAIL+1))fidoneecho"========================="echo"Results:$PASSpassed,$FAILfailed"解读：
< tests/$i.in将输入文件的内容重定向给程序（相当于你在键盘输入）。> tests/$i.actual保存实际输出。diff -q静默比较，只看退出码。- 如果失败，我们手动打印预期和实际，方便调试。
运行脚本：
chmod+x test.sh ./test.sh这就实现了一个最简单的自动化判题系统。
八、配合make或gcc进行全自动测试
在 Makefile 里也可以集成测试目标：
test: add @for i in 1 2; do \ ./add < tests/$$i.in > tests/$$i.actual; \ if diff -q tests/$$i.out tests/$$i.actual > /dev/null; then \ echo "Test $$i PASS"; \ else \ echo "Test $$i FAIL"; \ fi; \ done然后执行make test即可一键编译并测试。
九、练习题（分层，动手做）
基础篇
- 创建两个文件
a.txt（内容为“red\ngreen\nblue”）和b.txt（内容为“red\nyellow\nblue”），使用diff查看差异。再使用diff -u和diff -y分别查看，对比输出格式。 - 将
a.txt复制为c.txt，用diff a.txt c.txt验证它们相同，然后观察echo $?的返回值。 - 用
diff -s a.txt c.txt查看输出，理解-s的作用。
进阶篇：程序输出比对
- 编写一个简单的 C 程序
greet.c，输出Hello, World!。- 编译后用
./greet > output.txt保存输出。 - 手动创建
expected.txt，内容为Hello, World!。 - 用
diff output.txt expected.txt判断输出是否正确。 - 故意把
expected.txt内容改成Hello, Linux!，再次运行diff，观察差异。
- 编译后用
- 使用
diff -w比较两个内容相同但有多余空格或空行的文件，验证-w的忽略空白功能。
提高篇：自动化脚本
- 承接练习4，写一个
check.sh脚本，功能：- 编译
greet.c - 运行
./greet > output.txt - 用
diff比较output.txt与expected.txt - 如果相同，打印 “PASS”；否则打印 “FAIL” 并显示差异（用
-u格式）。
- 编译
- 设计一个包含多组测试数据的例子：编写程序
multiply，读取两个整数（从标准输入），输出乘积。- 准备至少 3 组测试输入文件
1.in、2.in、3.in和对应输出文件1.out、2.out、3.out。 - 编写自动化测试脚本
test_multiply.sh，循环运行并报告通过/失败情况，最后统计总数。
- 准备至少 3 组测试输入文件
十、答案与解析
基础篇
diff a.txt b.txt输出2c2之类的变化。diff -u会显示带-和+的统一格式。diff -y左右对照，中间会有|标记差异行。echo $?输出0。diff -s a.txt c.txt输出Files a.txt and c.txt are identical。
进阶篇
- 正确时
diff output.txt expected.txt无输出，$?为 0。改错后 diff 会显示差异。 - 准备两个文件，一个正常，一个行末多了空格或中间多了空行，
diff -w会认为它们相同。
提高篇
check.sh内容参考：#!/bin/bashgcc greet.c-ogreet ./greet>output.txtifdiff-qoutput.txt expected.txt>/dev/null;thenecho"PASS"elseecho"FAIL"diff-uexpected.txt output.txtfi- 输入输出文件示例：
1.in内容：3 5；1.out内容：152.in内容：0 10；2.out内容：0
脚本结构与第七节的test.sh类似，循环变量相应增加。
十一、✅diff命令速查卡
| 选项 | 作用 | 示例 |
|---|---|---|
| （无） | 默认输出差异行 | diff file1 file2 |
-u | 统一格式，最易读 | diff -u file1 file2 |
-y | 并排显示 | diff -y file1 file2 |
-q | 只报告是否不同，不看细节 | diff -q file1 file2 |
-s | 相同时打印消息 | diff -s file1 file2 |
-w | 忽略空白差异 | diff -w file1 file2 |
-B | 忽略空行差异 | diff -B file1 file2 |
-r | 递归比较目录 | diff -r dir1 dir2 |
自动化核心：利用退出码（0为相同，1为不同）在 Shell 脚本中判断。
十二、学习检查清单
diff的基本作用是什么？如果两个文件完全相同，diff会输出什么？- 如何把程序输出保存到文件？需要用到哪个符号？
diff -u和diff -y的输出分别有什么特点？- 在 Shell 脚本中，如何判断
diff发现文件不同？利用什么变量？ - 编写自动化测试脚本的一般步骤是什么？（编译、运行、重定向输出、比较、报告）
- 如果程序输出多了一些无害的空格，使用哪个选项可以让
diff忽略它们？