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 0
• diff发现文件不同：退出码为 1
• diff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 file2

3.-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 file2

7.-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

1. 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。
2. 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。
3. 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

4. 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。
5. 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

6. 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）。
7. 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。

十、答案与解析

基础篇

1. 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。
2. echo $?输出0。
3. diff -s a.txt c.txt输出Files a.txt and c.txt are identical。

进阶篇

4. 正确时diff output.txt expected.txt无输出，$?为 0。改错后 diff 会显示差异。
5. 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

6. 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

7. 输入输出文件示例：
   1.in内容：3 5；1.out内容：15
2.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

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

1. 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？
2. 如何把程序输出保存到文件？需要用到哪个符号？
3. diff -u和diff -y的输出分别有什么特点？
4. 在 Shell 脚本中，如何判断diff发现文件不同？利用什么变量？
5. 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）
6. 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？