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shell 编程
shell 历史
Shell 的作用是解释执行用户的命令,用户输入一条命令,Shell 就解释执行一条,这种方式称为交互式
(Interactive), Shell 还有一种执行命令的方式称为批处理(Batch),用户事先写一个 Shell 脚本(Script),其中有很
多条命令,让 Shell 一次把这些命令执行完,而不必一条一条地敲命令。Shell 脚本和编程语言很相似,也有变量和
流程控制语句,但 Shell 脚本是解释执行的,不需要编译,Shell 程序从脚本中一行一行读取并执行这些命令,相当
于一个用户把脚本中的命令一行一行敲到 Shell 提示符下执行。
由于历史原因,UNIX 系统上有很多种 Shell:
1. sh(Bourne Shell): 由 Steve Bourne 开发,各种 UNIX 系统都配有 sh。
2. csh(C Shell): 由 Bill Joy 开发,随 BSD UNIX 发布,它的流程控制语句很像 C 语言,支持很多 Bourne Shell 所
不支持的功能:作业控制,命令历史,命令行编辑。
3. ksh(Korn Shell): 由 David Korn 开发,向后兼容 sh 的功能,并且添加了 csh 引入的新功能,是目前很多 UNIX
系统标准配置的 Shell,在这些系统上/bin/sh 往往是指向/bin/ksh 的符号链接。
4. tcsh(TENEX C Shell): 是 csh 的增强版本,引入了命令补全等功能,在 FreeBSD、MacOS X 等系统上替代了
csh。
5. bash(Bourne Again Shell): 由 GNU 开发的 Shell,主要目标是与 POSIX 标准保持一致,同时兼顾对 sh 的兼
容,bash 从 csh 和 ksh 借鉴了很多功能,是各种 Linux 发行版标准配置的 Shell,在 Linux 系统上/bin/sh 往往
是指向/bin/bash 的符号链接。虽然如此,bash 和 sh 还是有很多不同的,一方面,bash 扩展了一些命令和参
数,另一方面,bash 并不完全和 sh 兼容,有些行为并不一致,所以 bash 需要模拟
sh 的行为:当我们通过
sh 这个程序名启动 bash 时,bash 可以假装自己是 sh,不认扩展的命令,并且行为与 sh 保持一致。
itcast$ vim /etc/passwd
其中最后一列显示了用户对应的 shell 类型
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
nobody:x:65534:65534:nobody:/nonexistent:/bin/sh
syslog:x:101:103::/home/syslog:/bin/false
itcast:x:1000:1000:itcast,,,:/home/itcast:/bin/bash
ftp:x:115:125:ftp daemon,,,:/srv/ftp:/bin/false
用户在命令行输入命令后,一般情况下 Shell 会 fork 并 exec 该命令,但是 Shell 的内建命令例外,执行内建命令
相当于调用 Shell 进程中的一个函数,并不创建新的进程。以前学过的 cd、alias、umask、exit 等命令即是内建命令,
凡是用 which 命令查不到程序文件所在位置的命令都是内建命令,内建命令没有单独的 man 手册,要在 man
手册
中查看
内建命令,应该执行
itcast$ man bash-builtins
如 export、shift、if、eval、[、for、while 等等。内建命令虽然不创建新的进程,但也会有 Exit Status,通常也用
0 表示成功非零表示失败,虽然内建命令不创建新的进程,但执行结束后也会有一个状态码,也可以用特殊变量$?
读出。
执行脚本
编写一个简单的脚本 test.sh:
#! /bin/sh
cd ..
ls
Shell 脚本中用#表示注释,相当于 C 语言的//注释。但如果#位于第一行开头,并且是#!(称为 Shebang)则例
外,它表示该脚本使用后面指定的解释器/bin/sh 解释执行。如果把这个脚本文件加上可执行权限然后执行:
itcast$ chmod a+x test.sh
itcast$ ./test.sh
Shell 会 fork 一个子进程并调用 exec 执行./test.sh 这个程序,exec 系统调用应该把子进程的代码段替换成./test.sh
程序的代码段,并从它的_start 开始执行。然而 test.sh 是个文本文件,根本没有代码段和_start 函数,怎么办呢?其
实 exec 还有另外一种机制,如果要执行的是一个文本文件,并且第一行用 Shebang 指定了解释器,则用解释器程序
的代码段替换当前进程,并且从解释器的_start 开始执行,而这个文本文件被当作命令行参数传给解释器。因此,
执行上述脚本相当于执行程序
itcast$ /bin/sh ./test.sh
以这种方式执行不需要 test.sh 文件具有可执行权限。
如果将命令行下输入的命令用()括号括起来,那么也会 fork 出一个子 Shell 执行小括号中的命令,一行中可以输
入由分号;隔开的多个命令,比如:
itcast$ (cd ..;ls -l)
和上面两种方法执行 Shell 脚本的效果是相同的,cd ..命令改变的是子 Shell 的 PWD,而不会影响到交互式 Shell。
然而命令
itcast$ cd ..;ls -l
则有不同的效果,cd ..命令是直接在交互式 Shell 下执行的,改变交互式 Shell 的 PWD,然而这种方式相当于这
样执行 Shell 脚本:
itcast$ source ./test.sh
或者
itcast$ . ./test.sh
source 或者.命令是 Shell 的内建命令,这种方式也不会创建子 Shell,而是直接在交互式 Shell 下逐行执行脚本中
的命令。
基本语法
变量
按照惯例,Shell 变量通常由字母加下划线开头,由任意长度的字母、数字、下划线组成。有两种类型的 Shell 变量:
1. 环境变量
环境变量可以从父进程传给子进程,因此 Shell 进程的环境变量可以从当前 Shell 进程传给 fork 出来的子进程。
用 printenv 命令可以显示当前 Shell 进程的环境变量。
2. 本地变量
只存在于当前 Shell 进程,用 set 命令可以显示当前 Shell 进程中定义的所有变量(包括本地变量和环境变量)
和函数。
环境变量是任何进程都有的概念,而本地变量是 Shell 特有的概念。在 Shell 中,环境变量和本地变量的定义和
用法相似。在 Shell 中定义或赋值一个变量:
itcast$ VARNAME=value
注意等号两边都不能有空格,否则会被 Shell 解释成命令和命令行参数。
一个变量定义后仅存在于当前 Shell
进程,它是本地变量,用 export 命令可以把本地变量导出为环境变量,定
义和导出环境变量通常可以一步完成:
itcast$ export VARNAME=value
也可以分两步完成:
itcast$ VARNAME=value
itcast$ export VARNAME
用 unset 命令可以删除已定义的环境变量或本地变量。
itcast$ unset VARNAME
如果一个变量叫做 VARNAME,用 ' VARNAME ' 可以表示它的值,在不引起歧义的情况下也可以用 VARNAME 表
示它的值。通过以下例子比较这两种表示法的不同:
itcast$ echo $SHELL
注意,在定义变量时不用“'”取变量值时要用。和 C 语言不同的是,Shell 变量不需要明确定义类型,事实上
Shell 变量的值都是字符串,比如我们定义 VAR=45,其实 VAR 的值是字符串 45 而非整数。Shell 变量不需要先定义
后使用,如果对一个没有定义的变量取值,则值为空字符串。
文件名代换(Globbing)
这些用于匹配的字符称为通配符(Wildcard), 如:* ? [ ] 具体如下:
* 匹配 0 个或多个任意字符
? 匹配一个任意字符
[若干字符] 匹配方括号中任意一个字符的一次出现
itcast$ ls /dev/ttyS*
itcast$ ls ch0?.doc
itcast$ ls ch0[0-2].doc
itcast$ ls ch[012] [0-9].doc
注意,Globbing 所匹配的文件名是由 Shell 展开的,也就是说在参数还没传给程序之前已经展开了,比如上述 ls
ch0[012].doc 命令,如果当前目录下有 ch00.doc 和 ch02.doc,则传给 ls 命令的参数实际上是这两个文件名,而不是
一个匹配字符串。
命令代换
由“`”反引号括起来的也是一条命令,Shell 先执行该命令,然后将输出结果立刻代换到当前命令行中。例如定
义一个变量存放 date 命令的输出:
itcast$ DATE=`date`
itcast$ echo $DATE
命令代换也可以用$()表示:
itcast$ DATE=$(date)
算术代换
使用$(()),用于算术计算,(())中的 Shell 变量取值将转换成整数,同样含义的$[ ]等价例如:
itcast$ VAR=45
itcast$ echo $(($VAR+3)) 等价于 echo $[VAR+3]或 $[$VAR+3]
$(())中只能用+-*/和()运算符,并且只能做整数运算。
$[base#n],其中 base 表示进制,n 按照 base 进制解释,后面再有运算数,按十进制解释。
echo $[2#10+11]
echo $[8#10+11]
echo $[16#10+11]
转义字符
和 C 语言类似,\在 Shell 中被用作转义字符,用于去除紧跟其后的单个字符的特殊意义(回车除外),换句话
说,紧跟其后的字符取字面值。例如:
itcast$ echo $SHELL
/bin/bash
itcast$ echo \$SHELL
$SHELL
itcast$ echo \\
\
比如创建一个文件名为“$ $”的文件($间含有空格)可以这样:
itcast$ touch \$\ \$
还有一个字符虽然不具有特殊含义,但是要用它做文件名也很麻烦,就是-号。如果要创建一个文件名以-号开
头的文件,这样是不正确的:
itcast$ touch -hello
touch: invalid option -- h
Try `touch --help' for more information.
即使加上\转义也还是报错:
itcast$ touch \-hello
touch: invalid option -- h
Try `touch --help' for more information.
因为各种 UNIX 命令都把-号开头的命令行参数当作命令的选项,而不会当作文件名。如果非要处理以-号开头的
文件名,可以有两种办法:
itcast$ touch ./-hello
或者
itcast$ touch -- -hello
\还有一种用法,在\后敲回车表示续行,Shell 并不会立刻执行命令,而是把光标移到下一行,给出一个续行提
示符>,等待用户继续输入,最后把所有的续行接到一起当作一个命令执行。例如:
itcast$ ls \
> -l
(ls -l 命令的输出)
单引号
和 C 语言同,Shell 脚本中的单引号和双引号一样都是字符串的界定符(双引号下一节介绍),而不是字符的界
定符。单引号用于保持引号内所有字符的字面值,即使引号内的\和回车也不例外,但是字符串中不能出现单引号。
如果引号没有配对就输入回车,Shell 会给出续行提示符,要求用户把引号配上对。例如:
itcast$ echo '$SHELL'
$SHELL
itcast$ echo 'ABC\(回车)
> DE'(再按一次回车结束命令)
ABC\
DE
双引号
被双引号用括住的内容,将被视为单一字串。它防止通配符扩展,但允许变量扩展。这点与单引号的处理方式
不同
itcast$ DATE=$(date)
itcast$ echo "$DATE"
itcast$ echo '$DATE'
再比如:
itcast$ VAR=200
itcast$ echo $VAR
200
itcast$ echo '$VAR'
$VAR
itcast$ echo "$VAR"
200
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XU美伢
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