Windows 上的开源软件入门

西安邮电大学校内讲座的分享大纲

这是我于2024年9月21日在第21届国际软件自由日西邮站上的分享，主要面向大学新生。

手机用户可以通过右下角的按钮展开目录。

从程序讲起

在开发者的世界中，软件分为命令行程序和图形界面程序，并且前者的使用频率非常高。

命令行程序（CLI）

命令即程序

你也许在 Windows 上使用过 ping 命令检测网络连通性。

示例：ping 命令的输出

log

PS> ping baidu.com

正在 Ping baidu.com [110.242.68.66] 具有 32 字节的数据:
来自 110.242.68.66 的回复: 字节=32 时间=27ms TTL=48
来自 110.242.68.66 的回复: 字节=32 时间=28ms TTL=48
来自 110.242.68.66 的回复: 字节=32 时间=26ms TTL=48
来自 110.242.68.66 的回复: 字节=32 时间=29ms TTL=48

110.242.68.66 的 Ping 统计信息:
    数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，
往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
    最短 = 26ms，最长 = 29ms，平均 = 27ms

实际上 ping 是一个程序，位于 C:\Windows\System32\PING.EXE，你可以通过 Get-Command ping 查看到它的路径。

系统如何找到这条命令对应的程序？

环境变量 PATH

在命令行输入 ping 命令，系统会去 PATH 环境变量中寻找可执行文件，并执行。

示例：打印 PATH 环境变量

log

PS> $env:PATH.Split(';') | % { echo $_ }
C:\WINDOWS\system32
C:\WINDOWS
C:\WINDOWS\System32\Wbem
C:\WINDOWS\System32\WindowsPowerShell\v1.0\
C:\WINDOWS\System32\OpenSSH\
……

同时，环境变量 PATHEXT 规定了执行命令时可省略的后缀（其中包含 .EXE），Windows 又对大小写不敏感，因此我们可以通过 ping 直接访问 C:\Windows\System32\PING.EXE。

编写自己的命令行程序

有些同学想要使用 VS Code 编写 C 语言程序，这时就需要把下载到的 x86_64-14.2.0-release-win32-seh-ucrt-rt_v12-rev0.7z 解压后的 bin 目录加入到 PATH 中。这个目录中含有 gcc.exe，VS Code 识别到后就可以调用 gcc 编译 C 程序。

清楚了 ping 的由来，其后的参数 baidu.com 呢？

命令行程序的参数是命令行参数，通过 main 函数获取。

示例：编写参数读取程序

print_argv.cc

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("argc = %d\n", argc);
    for (int i = 0; i < argc; i++) {
        printf("argv[%d] = %s\n", i, argv[i]);
    }
    return 0;
}

程序输出log

PS> gcc -o print_argv.exe print_argv.c
PS> ./print_argv.exe arg1 arg2
argc = 3
argv[0] = C:\Users\Zhilu\test\print_argv.exe
argv[1] = arg1
argv[2] = arg2

这样，我们就实现了命令参数的读取。

其他种类的命令行程序

除了最基础的命令行程序之外，还有一部分交互式命令行程序使用了 TUI，它在基本的命令行中实现了图形化交互，一个众所周知的例子是经典的 Windows 的启动管理器。

ansi

                 Windows 启动管理器                 

选择要启动的操作系统，或按 Tab 选择工具：
（使用箭头键突出显示你的选择，然后按 Enter）

     Windows 10                                   
     Windows 7

若要为此选择指定高级选项，请按 F8。

工具：

     Windows 内存诊断

 Enter=选择          Tab=菜单              Esc=取消

Vim、nano、top 也是经典的 TUI 程序，相比于命令行程序，它具有更好的交互体验。当然，随着计算机技术的进步，图形化用户界面（GUI）开始流行。

图形界面程序（GUI）

顾名思义，图形界面程序就是具有图形界面的程序。大家常用的桌面软件，如 Chrome、VS Code、QQ，都是图形界面程序。

你知道吗

Windows 终端、命令行（CMD）也是图形界面程序。（参见 Windows 控制台和终端定义）

图形界面程序也依赖环境变量和命令行参数

你也许会想，命令行程序看起来有很多条条框框，图形界面程序能否摆脱这些“麻烦”？

可惜，答案是“不能”。

比如方才提到的 VS Code 编写 C 语言程序，需要配置环境变量。

再比如有一种很低级又不易被察觉的浏览器主页劫持方式：修改快捷方式参数。它的表现是通过桌面图标打开的浏览器会直接访问某个链接，而通过任务栏和开始菜单打开的浏览器不会。

只需要右键桌面上的浏览器图标，选择“属性”，在“目标”的末尾添加 https://baidu.com，再保存。现在双击桌面图标，就会直接访问百度了。

“认识 GUI 的方式、重要性、价值”

我在网上看到不少调侃，说一部分书籍教程具有非常良好的“防自学”特性——没有人带领教学，似乎就变得难以理解了。在计算机领域，你无需这份担忧。许多内容是开放、自由的，而不是所谓的“防自学”教程。

有一幅图给我留下了十分深刻的印象：Owura Kwadwo 是非洲的一名教师，他在黑板上画出软件界面，给学生讲授计算机科学课程。

引用此例是为了说明，学习操作计算机，关键的一点就是认识图形界面。如果不熟悉，就如同不熟悉智能手机的人面对满屏幕的图标和入口不知所措那般，操作程序必然遇到困难。

你缺失的那门计算机课 (电子书)

criwits.top

推荐这本电子书，对于初次接触计算机的人来说，这是一本好且实用的入门书籍。从拆开包装到软件使用，从文件管理到系统修理，你都能在其中找到答案。特别地，这是一本开源书籍，也使用了开放的 CC BY-NC-SA 4.0 创作许可协议。

软件分类

自由软件和专有软件

“自由软件”尊重用户的自由，并且尊重整个社区。粗略来讲，一个软件如果是自由软件，这意味着用户可以自由地运行，拷贝，分发，学习，修改并改进该软件。因此，“自由软件”是关乎自由的问题，与价格无关。
——什么是自由软件? - GNU 工程

专有软件，也叫做非自由软件，意味着软件不尊重用户的自由和社区。专有软件将其开发者或所有者置于对用户的支配地位。这种权力本身就不公正。
专有软件开始的不公正通常会导致进一步的不公正——恶意功能。
——专有软件 - GNU 工程

对于自由软件的哲学争辩比较激烈，此处仅引作定义。

由商业公司开发的软件，通常是专有软件。这些软件通常具有一些不受欢迎的功能，如广告、跟踪用户、收集数据等。例如，某款两字母聊天软件被多名开发者指出会扫描电脑硬盘（尤其是浏览器历史记录），被火绒实锤；某款三字购物软件也被安全机构指出利用安卓漏洞控制手机系统，达到“莫名安装、泄漏隐私、无法卸载”的目的。这些事情在开发界并不稀奇。

开源软件

开源软件是通过开放协作开发和维护的软件，通常免费提供，可供任何人使用、检查、修改和重新分发。这与专有或闭源软件应用程序（如 Microsoft Word、Adobe Illustrator）形成对比，这些应用程序由创建者或版权所有者出售给最终用户，除非版权所有者说明，否则不能对其进行编辑、增强或重新分发。
“开源”一词还泛指一种基于社区的方法，通过开放协作、包容性、透明度和频繁的公开更新来创建任何知识产权（如软件）。
——什么是开源软件？| IBM

开源软件就是大家一起开发、共享代码的程序。简单说，就是软件的代码公开，任何人都能免费使用、修改和分发。很多常用的工具，比如 Linux、Firefox、VS Code，都是开源的。开源软件不仅免费（可能有收费的技术支持），还能学到很多编程知识，甚至有机会参与大型项目，积累经验。

世界各地的开发者一同维护一个项目，实时地添加功能、修复 bug，你也能参与其中。这样真的很酷！

常见的开源协议

开源不是乱开，而是讲武德地开，有章法地开。这是几个常见的开源协议：

MIT：非常宽松，只要保留原作者的版权声明，就可以随意使用、修改和分发。
GPL（通用公共许可证）：要求修改后的软件也必须开源，并且使用同样的GPL协议。这种协议注重软件的自由分享。
Apache 2.0：允许自由使用、修改和分发，并且提供专利权保护。但必须保留原作者的版权和声明。

西邮 Linux 兴趣小组拥抱开源

西邮 Linux 兴趣小组（ https://xiyoulinux.com ）秉承自由、开放、共享（Free Open Share）的理念，热爱开源事业并参与多个开源项目。

组织举办了多届软件自由日活动
向多个开源项目贡献代码，如 Linux、Apache、CNCF
积极参与 Google Summer of Code、开源之夏）等开源活动
小组 GitHub 组织也有多个开源项目，培养计划完全开源

在 Windows 上使用开源软件

在你探索开源世界之前，你已经在使用众多开源软件了。

访问代码托管平台

全世界最大的代码托管平台的称号当属于 GitHub。它 UGC 的特性一方面促进了各类项目的百花齐放，另一方面又使得我们访问这个平台会遇到一些困难——不过不用担心，还是有相对 Free 的方法来访问这个平台。

瓦特工具箱 / Watt Tookit（Steam++）

Watt Toolkit 是由江苏蒸汽凡星科技有限公司开发与维护的 (GNU) 自由开源软件，采用 GPL v3 开源协议同时发布于 Github 及 Gitee。

它是一款免费的游戏加速工具，也能用于访问 GitHub，可以在 Microsoft Store 中下载。

GitHub 增强 - 高速下载

高速下载 Git Clone/SSH、Release、Raw、Code(ZIP) 等文件 (公益加速)、项目列表单文件快捷下载、添加 git clone 命令。

项目开源于 XIU2/UserScript，采用 GPL v3 协议。使用前需要在浏览器安装 “篡改猴” 插件。

使用其下载软件

参阅官方文档：在 GitHub 上寻找灵感

当访问一个项目的代码仓库时，首先阅读文件目录列表下方的 README，它有助于你快速了解项目。当项目具有二进制发行版时，可以在文件目录列表右侧的 Releases 中下载。

如何选择适合自己系统的发行版？

确定操作系统，如 Windows、Linux、MacOS（darwin）。
确定 CPU 架构，如 x86_64、arm64。
新手优先选择可执行文件，如 .exe、.msi、.dmg。
- 若没有则选择编译后的打包。
- 一般没有根据 Source code 编译的能力。

安装了刚刚的 GitHub 增强插件后，你应当能在下载时看到多个地区的镜像按钮。你可以用鼠标中键点击这些链接，保留一个速度快的下载任务。

这些开源软件的作者一般没有购买微软的数字签名证书，因此下载时会提醒“通常不会下载……请在打开前确保信任……”的警告。这时你需要点击 … - 保留 - 显示详细信息▼ - 仍然保留。

HelloGitHub

HelloGitHub 是一个发现和分享有趣、入门级开源项目的平台。希望大家能够在这里找到编程的快乐、轻松搞定问题的技术方案、大呼过瘾的开源神器，顺其自然地开启开源之旅。

它能帮助你探索 GitHub。项目开源于 521xueweihan/HelloGithub，采用 CC BY-NC-ND 4.0 协议。也有同名微信公众号可供关注。

HelloGithub

hellogithub.com

使用包管理器安装软件

WinGet

WinGet 是微软官方的 Windows 程序包管理器，它提供了命令行程序，允许你安装、更新和卸载 Windows 上的应用程序。以 MIT 协议开源在 microsoft/winget-cli。

演示：使用 WinGet

log

PS> winget search qq
名称         ID           版本          匹配          源
-------------------------------------------------------------
QQ桌面版     XPFP03DHSN0… Unknown                     msstore
QQ 游戏      XP8M1HKHMV5… Unknown                     msstore
QQ音乐       XP8BWXV3XV0… Unknown                     msstore
QQ音乐UWP    9WZDNCRFJ1Q1 Unknown                     msstore
QQ浏览器     XP8LZ1TLKPX… Unknown                     msstore
QQ           Tencent.QQ.… 9.9.15.28131  ProductCode:… winget
腾讯QQ       Tencent.QQ   9.7.22.29315  Tag: QQ       winget
TIM          Tencent.TIM  3.4.8.22121   Tag: QQ       winget
QQ小程序开…  Tencent.QQD… 0.71.2402220… Tag: qq       winget
QQ浏览器     Tencent.QQB… 11.1.5155.400               winget
QQ影像       Tencent.QQI… 3.0.890.400                 winget
QQ音乐       Tencent.QQM… 20.22                       winget
QQ拼音输入法 Tencent.QQP… 6.6                         winget
QQ影音       Tencent.QQP… 4.6.3.1104                  winget
QQ五笔输入法 Tencent.QQW… 2.4                         winget
腾讯视频     Tencent.Ten… 11.101.1537.0 Moniker: qql… winget
应用宝       Tencent.Yin… 5.8.3         Moniker: qqp… winget
lx-music-de… lyswhut.lx-… 2.9.0         Tag: QQ音乐   winget
Listen1      listen1.lis… 2.32.0        Tag: qq-music winget
Listen1 Flu… listen1.lis… 2.28.0        Tag: qq-music winget

PS> winget upgrade --all
名称         ID            版本          可用          源
-------------------------------------------------------------
腾讯会议     Tencent.Tenc… 3.28.21.410   3.29.3.498    winget
哔哩哔哩直…  Bilibili.Liv… 6.3.0.7419    6.5.0.7502    winget
Go Programm… GoLang.Go     1.23.0        1.23.1        winget
Node.js      OpenJS.NodeJS 22.8.0        22.9.0        winget
Oracle VM V… Oracle.Virtu… 7.0.20        7.1.0         winget
Tailscale    tailscale.ta… 1.72.0        1.74.0        winget
QQ           Tencent.QQ.NT 9.9.15.28060  9.9.15.28131  winget
Microsoft V… Microsoft.VC… 10.0.30319    10.0.40219    winget
PowerToys (… Microsoft.Po… 0.84.0        0.84.1        winget
Moonlight G… MoonlightGam… 6.0.1.0       6.1.0.0       winget
网易云音乐   NetEase.Clou… 3.0.16.203023 3.0.17.203079 winget
Escrcpy      viarotel.Esc… 1.22.4        1.24.2        winget
飞书         ByteDance.Fe… 7.25.4        7.26.6        winget
Python 3.13… Python.Pytho… 3.13.0a5      3.13.0rc2     winget
14 升级可用。

正在安装依赖项:
此包需要以下依赖项：
  - 程序包
      Microsoft.VCRedist.2015+.x86
(1/14) 已找到 腾讯会议 [Tencent.TencentMeeting] 版本 3.29.3.498
此应用程序由其所有者授权给你。
Microsoft 对第三方程序包概不负责，也不向第三方程序包授予任何许可证。
正在下载 https://updatecdn.meeting.qq.com/……3.29.3.498.publish.exe
  █▌                              10.0 MB /  188 MB

Scoop

Scoop 是一个 Windows 的命令行包管理器。由于少数通过 WinGet 安装的 CLI 有相对目录访问问题，我一般使用 Scoop 来安装命令行程序。

场内活动

在这一环节，我会演示通过 Scoop 安装的 CLI。

演示：使用 Scoop

我的 Scoop 包列表log

PS> scoop list
Installed apps:

Name          Version            Source Updated             Info
----          -------            ------ -------             ----
7zip          24.08              main   2024-08-13 12:07:50
adb           35.0.0             main   2024-06-08 11:05:12
bat           0.24.0             main   2024-06-28 17:16:08
Cascadia-Code 2404.23            apps   2024-09-04 23:34:43
cloc          2.02               main   2024-08-03 15:00:10
fastfetch     2.21.1             main   2024-08-13 12:07:54
frp           0.59.0             main   2024-07-17 11:04:46
gsudo         2.5.1              main   2024-06-28 17:17:30
iperf3        3.17               main   2024-05-20 15:49:47
less          661                main   2024-07-02 20:43:53
mingw         13.2.0-rt_v11-rev1 main   2024-07-17 11:15:26
nano          7.2-22.1           main   2024-06-08 11:24:12
neofetch      7.1.0              main   2024-06-08 11:24:13
neovim        0.10.1             main   2024-07-25 23:31:09
nexttrace     1.3.2              extras 2024-08-03 15:00:16
ntop          0.3.4              main   2024-06-28 17:18:40
oh-my-posh    23.6.2             main   2024-08-13 12:08:04
scrcpy        2.6.1              main   2024-08-03 15:00:26
tcping        0.39               main   2024-06-20 15:38:05
tokei         12.1.2             main   2024-06-26 00:15:58
trid          2.24-24.08.12      main   2024-08-13 12:08:09
unzip         6.00               main   2024-08-05 23:47:14
vim           9.1.0              main   2024-06-08 11:24:30

这些 CLI 几乎都是 Linux 下常见的命令行程序，我通过 Scoop 安装了 Windows 版本。

使用 Scoop 升级软件log

PS> scoop update *
……
Scoop was updated successfully!
fastfetch: 2.21.1 -> 2.25.0
frp: 0.59.0 -> 0.60.0
mingw: 13.2.0-rt_v11-rev1 -> 14.2.0-rt_v12-rev0
nexttrace: 1.3.2 -> 1.3.4
ntop: 0.3.4 -> 0.3.19
oh-my-posh: 23.6.2 -> 23.14.1
scrcpy: 2.6.1 -> 2.7
trid: 2.24-24.08.12 -> 2.24-24.09.18
Updating 8 outdated apps:
Updating 'fastfetch' (2.21.1 -> 2.25.0)
Downloading new version
fastfetch-windows-amd64.7z (2.6 MB) [============================] 100%
Checking hash of fastfetch-windows-amd64.7z ... ok.
Uninstalling 'fastfetch' (2.21.1)
Removing shim 'fastfetch.shim'.
Removing shim 'fastfetch.exe'.
Removing shim 'flashfetch.shim'.
Removing shim 'flashfetch.exe'.
Unlinking ~\scoop\apps\fastfetch\current
Installing 'fastfetch' (2.25.0) [64bit] from 'main' bucket
Loading fastfetch-windows-amd64.7z from cache
Extracting fastfetch-windows-amd64.7z ... done.
Linking ~\scoop\apps\fastfetch\current => ~\scoop\apps\fastfetch\2.25.0
Creating shim for 'fastfetch'.
Creating shim for 'flashfetch'.
'fastfetch' (2.25.0) was installed successfully!
Updating 'frp' (0.59.0 -> 0.60.0)
……