在Linux上打印

在命令行里学习了这么久，我们处理了各种各样的文本。现在，是时候把这些文字变成白纸黑字了。 这一部分，我们将来学习如何在命令行里打印文件，以及如何管理我们的打印机。 我们不会涉及如何安装和配置打印机，因为这些步骤在不同的Linux发行版上差异很大，而且通常在系统安装时就已经自动设置好了。

打印机的演变史

要真正理解Linux下的打印命令，我们得先来一次“穿越”，回到计算机的“石器时代”，看看打印机是如何一步步发展到今天的。这趟旅程能帮助我们明白，为什么有些命令看起来有点“老派”，但却依然强大。

基于字符的打印

想象一下早期的计算机，它们更像是庞大的、集中管理的巨兽。与它们配套的打印机也一样，昂贵、笨重，并且由专门的操作员看管。 在那个年代，很多用户需要共享一台打印机。为了区分谁打印了什么，每份打印任务的开头都会打印一张“横幅页”，上面写着用户名，就像是给文件贴上名牌。然 后，运维人员会推着小车，把一天打印出来的文件分发到每个人的办公桌上。

那时的打印机，更像是一台高速的自动打字机。它们使用的技术，比如“菊花轮打印”或“点阵打印”，都是通过物理撞击把墨水印在纸上。 更关键的是，这些打印机只能打印设备自身固有的一套字符，就像打字机上的铅字一样，每个字符的宽度都是固定的，我们称之为“等宽字体”。 这带来一个很有趣的结果：一张标准的信纸，在当时的技术下，大约能打印85个字符宽，66行高。为了留出边距，大家普遍认为一行打印80个字符是极限。 这个“80字符”的传统，一直流传到今天，这就是为什么我们的终端窗口默认宽度常常是80个字符。它提供了一种“所见即所得”的体验，你在屏幕上看到的，就约等于打印出来的样子。

数据传输给这种“打字机式”的打印机很简单，就是一连串的字节流。比如要打印一个'a'，就发送它的ASCII码97。同时，还会发送一些控制码，比如回车、换行，来控制打印头的位置。 我们甚至可以用一些小技巧来实现粗体效果，比如打印一个字符，然后退格，再打印一遍，这样印出来的字迹就更深了。

图形化打印的兴起

随着图形用户界面（GUI）的出现，一切都变了。计算机屏幕变得五彩繽紛，能显示各种图片和字体，人们自然也希望打印机能做到同样的事情。低成本激光打印机的出现，让这一切成为了可能。 激光打印机不再是机械地敲打字符，而是像一位数字艺术家，用微小的墨点在纸上“画”出整个页面。这使得打印各种比例的字体、精美的图表甚至照片都成为了现实。

然而，从“打字机”到“艺术家”的转变，也带来了一个巨大的技术挑战。我们来算一笔账：

• 对于一台字符打印机，打印一页（假设60行，每行80个字符）大约需要 60 * 80 = 4800 字节的数据。
• 而对于一台300 DPI（每英寸点数）的激光打印机，打印同样大小的区域，则需要 (8 * 300) * (10 * 300) / 8 ≈ 900,000 字节，差不多1MB！

在那个网络速度还很慢的年代，传输这么大的数据量去打印一页纸，是完全无法接受的。一个聪明的发明应运而生，那就是“页面描述语言”（Page Description Language, PDL）。

PDL本身就是一种编程语言，它不再描述页面上每个点是什么颜色，而是用指令来描述页面的内容。比如，“移动到这个坐标，用10号的Helvetica字体画一个'a'……”等等。 其中最著名的就是Adobe公司的PostScript。PostScript非常强大，它内置了对高质量字体的支持，还能在运行时接受新的字体定义。

最早，PostScript解释器是内置在打印机里的。打印机本身就像一台小电脑，接收PostScript程序，然后在自己的内存里把它“渲染”成最终要打印到纸上的点阵图像。 这个过程，我们称之为“光栅图像处理”（Raster Image Processor, RIP）。这样做的好处是，需要传输的PostScript程序文件，虽然比纯文本要大，但远小于渲染后的整个页面图像数据。

随着时间的推移，个人电脑和网络速度都飞速发展。于是，RIP这个过程就从昂贵的打印机硬件，转移到了我们的电脑软件上。 这也使得高质量的打印机变得越来越便宜。如今，很多打印机依然能处理简单的文本流，但更多低成本的打印机则完全依赖电脑上的RIP来提供最终的点阵图像。

现代Linux打印系统

了解了打印机的“前世今生”后，我们来看看现代Linux系统是如何驾驭这些打印机的。它主要依赖两位“大功臣”：CUPS 和 Ghostscript。

你可以把 CUPS (Common Unix Printing System，通用Unix打印系统) 想象成一位尽职尽责的“打印大管家”。在多用户的Unix世界里，打印机就像一个公共资源，大家都想用。如果没有人管理，场面肯定会一片混乱。CUPS就是这位管家，它负责接收所有人的打印请求，然后把这些任务放进一个“等待队列”里，一个接一个地安排给打印机处理，确保一切井井有条。CUPS还很智能，它能识别不同的文件类型（比如PDF、图片、文本文件），并自动调用合适的工具将它们转换成打印机能够理解的格式。

另一位功臣是 Ghostscript，它是一位专业的“PostScript翻译官”。还记得我们之前提到的页面描述语言PostScript吗？Ghostscript的作用，就是在我们的电脑上扮演那个“光栅图像处理器”（RIP）的角色。它读取PostScript文件里那些“画图指令”，然后将它们“翻译”成一张巨大的、由点组成的位图。这张位图精确地描绘了最终页面上的每一个细节，打印机拿到后，就可以直接把它印到纸上了。

所以，在Linux上，一次典型的打印流程是这样的：你提交一个打印任务，CUPS这位“管家”先接过来，如果文件需要转换（比如从一个文本文档转成打印格式），CUPS就会请Ghostscript这位“翻译官”出马，最后再把翻译好的内容交给打印机。

打印三步曲：格式化、发送与美化

在命令行里打印，通常遵循一个清晰的流程：首先整理你的文本内容，让它在纸上看起来更美观；然后将它发送给打印机；如果需要，还可以使用更高级的工具进行专业级的排版。我们来一步步看。

第一步：用 pr 给文本“排版”

在我们将文件送去打印之前，最好先把它整理一下，让它在A4纸上显得整洁有序。pr 命令就是为此而生的。你可以把它看作一个命令行的简易排版工具。它最擅长的是将长长的文本流分割成一页一页，并自动在每页的顶部加上页眉，通常包含文件名、日期和页码。

pr 本身并不执行打印操作，它只是一个“过滤器”，接收文本，处理后，再把结果输出出来。它最常和其它命令组合使用。

举个例子，/usr/bin 目录下通常有很多文件，如果我们直接用 ls 查看，会是一长串滚动的列表。现在我们想把它打印出来，并且希望是整洁的三栏格式。这时 pr 就派上用场了：

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$ ls /usr/bin | pr -3 -w 65

在这个例子里，ls /usr/bin 的输出通过管道 | 交给了 pr。-3 参数告诉 pr 把内容分成三栏，-w 65 则是设定页面的宽度为65个字符，以适应多栏布局。经过 pr 这么一“梳妆打扮”，输出的内容就变得非常适合阅读了。

第二步：发送到打印机 (lpr 和 lp)

排版好了，下一步就是把内容真正地发送到打印机了。在Linux世界里，有两个通用的命令来完成这项任务，它们分别来自Unix的两大历史分支：lpr (源自 Berkeley 分支) 和 lp (源自 System V 分支)。它们的功能大同小异，你可以根据自己的喜好选择一个。

我们继续上面的例子。现在想把排版好的三栏列表打印出来，只需要再加一个管道，把结果送给 lpr 即可：

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$ ls /usr/bin | pr -3 -w 65 | lpr

执行这个命令后，任务就被发送到你系统的“默认打印机”了。如果你有多台打印机，比如一台叫 laser_printer，另一台叫 inkjet_printer，你可以用 -P (大写的P) 参数来指定用哪一台：

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$ ls /usr/bin | pr -3 -w 65 | lpr -P laser_printer

lp 命令的用法也类似，只是指定打印机的参数换成了 -d (destination)。下面这个命令和上面那个 lpr 的例子是等效的：

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$ ls /usr/bin | pr -3 -w 65 | lp -d laser_printer

lp 还提供了一些其它实用的选项，比如 -n 可以指定打印的份数，-o (option)可以传递一些高级设置，比如横向打印：

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$ cat report.txt | lp -d laser_printer -n 3 -o landscape

这个命令会把 report.txt 文件在 laser_printer 上横向打印3份。

第三步：锦上添花 (a2ps)

如果你对 pr 的简单排版不满意，想要更专业、更精美的输出，那么 a2ps 就是你的不二之选。a2ps 的名字最初是 “ASCII to PostScript” 的缩写，意味着它能把纯文本转换成高质量的PostScript文件。发展到今天，它的能力已经远不止于此，号称能 “Anything to PostScript”，也就是“万物皆可转PostScript”。

a2ps 不仅是个格式转换器，它本身也是一个强大的打印程序。它最擅长的是“美化打印”（pretty print）。它会自动为你的代码或文本加上漂亮的页眉页脚，甚至能把代码进行语法高亮，打印出来的效果非常专业。

它的一个常见用法是“多合一”打印，比如把两页的内容打印到一张A4纸上，以节约用纸。我们还是用 ls 的例子，这次让 a2ps 来处理，并让它输出到一个文件里，而不是直接打印：

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$ ls /usr/bin | a2ps -o ~/Desktop/ls.ps

执行后，你会在桌面上找到一个 ls.ps 文件。用文档查看器打开它，你会发现 a2ps 已经帮你把列表分成了两栏，并加上了精致的边框和页眉。如果你不使用 -o 参数，a2ps 就会像 lpr 一样，把美化后的结果直接发送给默认打印机。

a2ps 有着极其丰富的选项，比如你可以用 --center-title="My Directory Listing" 来设定标题，或者用 --line-numbers=5 来给文本加上行号，非常灵活。

管理你的打印任务：监控与取消

想象一个场景：你刚刚把一份100页的论文发送到了打印机，按下回车键后，你突然惊出一身冷汗——你发错了版本！别担心，只要动作够快，我们还有机会“反悔”。命令行提供了一套工具，让我们能像管理员一样，查看和控制打印队列。

查看打印队列：lpq

当你把一个打印任务发送给CUPS这位“大管家”后，它会把任务放进一个等待队列里。我们可以用 lpq 命令来查看这个队列的实时状态。这就像是查看游乐园里某个热门项目的排队情况。

如果你在一个空闲的打印机上执行 lpq，它会告诉你打印机已就绪，无事可做。但如果我们刚发送了一个任务，情况就不一样了：

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$ ls -R /etc | pr -2 | lpr
request id is printer-603 (1 file(s))

我们刚刚提交了一个打印任务，系统告诉我们任务ID是 printer-603。现在，我们立刻用 lpq 查看：

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$ lpq
printer is ready and printing
Rank    Owner   Job   File(s)      Total Size
active  jules   603   (stdin)      1024 bytes

看，我们的任务正在队列里！Rank 是 active，表示它正在被打印。Owner 是用户名，Job 就是我们至关重要的“任务ID”（603）。有了这个ID，我们就能进行下一步操作了。

取消打印任务：lprm 或 cancel

找到了错误的打印任务，现在我们要把它从队列里“揪出来”。和发送打印一样，取消任务也有两个命令：lprm (Berkeley风格) 和 cancel (System V风格)。它们的作用完全相同。

我们使用刚刚得到的任务ID 603 来取消任务：

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$ cancel 603

或者使用 lprm：

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$ lprm 603

执行命令后，CUPS会立即停止处理这个任务，并将其从队列中移除。如果我们再用 lpq 查看，就会发现队列又变空了，成功避免了浪费纸张。

获取打印机状态：lpstat

lpq 专注于显示某个打印队列里的任务，而 lpstat 则提供了更全面的状态报告。它能告诉你系统里有哪些打印机、它们的状态如何，以及默认的打印机是哪一台。 比如，用 lpstat -a 可以查看所有打印机是否正在接受新的打印任务：

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$ lpstat -a
PDF accepting requests since Mon Dec  8 15:05:59 2008
laserjet accepting requests since Tue Feb 24 08:43:22 2009

这表示我们有一台名为 PDF 的虚拟打印机和一台名为 laserjet 的实体打印机，它们都处于可用状态。 如果你想知道哪台是默认打印机？可以用 -d 参数：

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$ lpstat -d
system default destination: laserjet

这条信息告诉我们，如果我们执行 lpr 或 lp 时不指定打印机，任务会自动发送到 laserjet。

小结

在这一部分，我们从打印机的“远古时代”一路走来，了解了它的技术演变如何塑造了我们今天在Linux上使用的打印命令。 我们认识了CUPS这位“打印大管家”和Ghostscript这位“翻译官”，并掌握了从格式化(pr)、发送(lpr, lp)、美化(a2ps)到最后管理(lpq, lprm, lpstat)的整个命令行打印流程。

虽然现在我们更多地在图形界面中点击“打印”按钮，但了解这些背后的命令，不仅能让我们在没有图形界面时也能轻松打印，更能让我们对系统的工作原理有更深刻的理解。