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shell 13问
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为何叫做 shell ?
在介绍 shell 是甚么东西之前,不妨让我们重新检视使用者与计算机系统的关系:我们
知道计算机的运作不能离开硬件,但使用者却无法直接对硬件作驱动,硬件的驱动只能
透过一个称为"操作系统(Operating System)"的软件来控管,事实上,我们每天所谈的
linux ,严格来说只是一个操作系统,我们称之为"核心(kernel)"。然而,从使用者的角
度来说,使用者也没办法直接操作 kernel ,而是透过 kernel 的"外壳"程序,也就是所
谓的 shell ,来与 kernel 沟通。这也正是 kernel 跟 shell 的形像命名关系。
从技术角度来说,shell 是一个使用者与系统的互动界面(interface),主要是让使用者透
过命令行(command line)来使用系统以完成工作。因此,shell 的最简单的定义就是---命
令解译器(Command Interpreter):
* 将使用者的命令翻译给核心处理,
* 同时,将核心处理结果翻译给使用者。
每次当我们完成系统登入(log in),我们就取得一个互动模式的 shell ,也称为 login shell
或 primary shell。
若从行程(process)角度来说,我们在 shell 所下达的命令,均是 shell 所产生的子行程。
这现像,我们暂可称之为 fork 。
如果是执行脚本(shell script)的话,脚本中的命令则是由另外一个非互动模式的子 shell
(sub shell)来执行的。
也就是 primary shell 产生 sub shell 的行程,sub shell 再产生 script 中所有命令的行
程。
(关于行程,我们日后有机会再补充。)
这里,我们必须知道:kernel 与 shell 是不同的两套软件,而且都是可以被替换的:
* 不同的操作系统使用不同的 kernel ,
* 而在同一个 kernel 之上,也可使用不同的 shell 。
在 linux 的预设系统中,通常都可以找到好几种不同的 shell ,且通常会被列于如下档
案里:
/etc/shells
不同的 shell 有着不同的功能,且也彼此各异、或说"大同小异"。常见的 shell 主要分
为两大主流:
sh:
burne shell (sh)
burne again shell (bash)
csh:
c shell (csh)
tc shell (tcsh)
korn shell (ksh)
大部份的 Linux 系统的预设 shell 都是 bash ,其原因大致如下两点:
* 自由软件
* 功能强大
bash 是 gnu project 最成功的产品之一,自推出以来深受广大 Unix 用户喜爱,且也逐
渐成为不少组织的系统标准。
shell prompt(PS1) 与 Carriage Return(CR) 的关系?
当你成功登录进一个文字界面之后,大部份情形下,你会在荧幕上看到一个不断闪烁的
方块或底线(视不同版本而别),我们称之为*游标*(coursor)。游标的作用就是告诉你接
下来你从键盘输入的按键所插入的位置,且每输如一键游标便向右边移动一个格子,若
连续输入太多的话,则自动接在下一行输入。
假如你刚完成登录还没输入任何按键之前,你所看到的游标所在位置的同一行的左边部
份,我们称之为*提示符号*(prompt)。提示符号的格式或因不同系统版本而各有不同,
在 Linux 上,只需留意最接近游标的一个可见的提示符号,通常是如下两者之一:
* $:给一般使用者账号使用
* #:给 root (管理员)账号使用
事实上,shell prompt 的意思很简单:是 shell 告诉使用者:您现在可以输入命令行了。
我们可以说,使用者只有在得到 shell prompt 才能打命令行,而 cursor 是指示键盘在
命令行所输入的位置,使用者每输入一个键,cursor 就往后移动一格,直到碰到命令行
读进 CR(Carriage Return,由 Enter 键产生)字符为止。
CR 的意思也很简单:是使用者告诉 shell:老兄你可以执行我的命令行了。
严格来说:所谓的命令行,就是在 shell prompt 与 CR 字符之间所输入的文字。(思考:
为何我们这里坚持使用 CR 字符而不说 Enter 键呢?答案在后面的学习中揭晓。)
不同的命令可接受的命令行格式或有不同,一般情况下,一个标准的命令行格式为如下
所列:
command-name options argument
若从技术细节来看,shell 会依据 IFS(Internal Field Seperator) 将 command line 所输入
的文字给拆解为"字段"(word)。然后再针对特殊字符(meta)先作处理,最后再重组整行
command line 。(注意:请务必理解上两句话的意思,我们日后的学习中会常回到这里
思考。)
其中的 IFS 是 shell 预设使用的字段分隔符,可以由一个及多个如下按键组成:
* 空格键(White Space)
* 表格键(Tab)
* 回车键(Enter)
系统可接受的命令名称(command-name)可以从如下途径获得:
* 明确路径所指定的外部命令
* 命令别名(alias)
* 自定功能(function)
* shell 内建命令(built-in)
* $PATH 之下的外部命令
每一个命令行均必需含用命令名称,这是不能缺少的。
别人 echo、你也 echo ,是问 echo 知多少?
承接上一章所介绍的 command line ,这里我们用 echo 这个命令加以进一步说明。温
习---标准的 command line 包含三个部件:command_name option argument
echo 是一个非常简单、直接的 Linux 命令:将 argument 送出至标准输出(STDOUT),
通常就是在监视器(monitor)上输出。(注:stdout 我们日后有机会再解说)
为了更好理解,不如先让我们先跑一下 echo 命令好了:
$ echo
$
你会发现只有一个空白行,然后又回到 shell prompt 上了。
这是因为 echo 在预设上,在显示完 argument 之后,还会送出一个换行符号(new-line
charactor)。但是上面的 command 并没任何的 argument ,那结果就只剩一个换行符号
了...若你要取消这个换行符号,可利用 echo 的 -n option :
$ echo -n
$
不妨让我们回到 command line 的概念上来讨论上例的 echo 命令好了:command line
只有 command_name(echo) 及 option(-n),并没有任何 argument 。要想看看 echo 的
argument ,那还不简单﹗接下来,你可试试如下的输入:
$ echo first line
first line
$ echo -n first line
first line $
于上两个 echo 命令中,你会发现 argument 的部份显示在你的荧幕,而换行符号则视
-n option 的有无而别。很明显的,第二个 echo 由于换行符号被取消了,接下来的 shell
prompt 就接在输出结果同一行了... ^_^
事实上,echo 除了 -n options 之外,常用选项还有:
-e :启用反斜线控制字符的转换(参考下表)
-E:关闭反斜线控制字符的转换(预设如此)
-n :取消行末之换行符号(与 -e 选项下的 \c 字符同意)
关于 echo 命令所支持的反斜线控制字符如下表:
\a:ALERT / BELL (从系统喇叭送出铃声)
\b:BACKSPACE ,也就是向左删除键
\c:取消行末之换行符号
\E:ESCAPE,跳脱键
\f:FORMFEED,换页字符
\n:NEWLINE,换行字符
\r:RETURN,回车键
\t:TAB,表格跳位键
\v:VERTICAL TAB,垂直表格跳位键
\n:ASCII 八进位编码(以 x 开首为十六进制)
\\:反斜线本身
(表格数据来自 O'Reilly 出版社之 Learning the Bash Shell, 2nd Ed.)
或许,我们可以透过实例来了解 echo 的选项及控制字符:
例一:
$ echo -e "a\tb\tc\nd\te\tf"
a b c
d e f
上例运用 \t 来区隔 abc 还有 def ,及用 \n 将 def 换至下一行。
例二:
$ echo -e "\141\011\142\011\143\012\144\011\145\011\146"
a b c
d e f
与例一的结果一样,只是使用 ASCII 八进位编码。
例三:
$ echo -e "\x61\x09\x62\x09\x63\x0a\x64\x09\x65\x09\x66"
a b c
d e f
与例二差不多,只是这次换用 ASCII 十六进制编码。
例四:
$ echo -ne "a\tb\tc\nd\te\bf\a"
a b c
d f $
因为 e 字母后面是删除键(\b),因此输出结果就没有 e 了。在结束时听到一声铃向,
那是 \a 的杰作﹗由于同时使用了 -n 选项,因此 shell prompt 紧接在第二行之后。若
你不用 -n 的话,那你在 \a 后再加个 \c ,也是同样的效果。
事实上,在日后的 shell 操作及 shell script 设计上,echo 命令是最常被使用的命令之
一。比方说,用 echo 来检查变量值:
$ A=B
$ echo $A
B
$ echo $?
0
(注:关于变量概念,我们留到下两章才跟大家说明。)
好了,更多的关于 command line 的格式,以及 echo 命令的选项,
就请您自行多加练习、运用了...
" "(双引号) 与 ' '(单引号)差在哪?
还是回到我们的 command line 来吧...
经过前面两章的学习,应该很清楚当你在 shell prompt 后面敲打键盘、直到按下 Enter
的时候,你输入的文字就是 command line 了,然后 shell 才会以行程的方式执行你所
交给它的命令。但是,你又可知道:你在 command line 输入的每一个文字,对 shell 来
说,是有类别之分的呢?
简单而言(我不敢说这是精确的定议,注一),command line 的每一个 charactor ,分为
如下两种:
* literal:也就是普通纯文字,对 shell 来说没特殊功能。
* meta:对 shell 来说,具有特定功能的特殊保留字符。
(注一:关于 bash shell 在处理 command line 时的顺序说明,请参考 O'Reilly 出版社
之 Learning the Bash Shell, 2nd Edition,第 177 - 180 页的说明,尤其是 178 页的流程
图 Figure 7-1 ... )
Literal 没甚么好谈的,凡举 abcd、123456 这些"文字"都是 literal ... (easy?)
但 meta 却常使我们困惑..... (confused?)
事实上,前两章我们在 command line 中已碰到两个机乎每次都会碰到的 meta :
* IFS:由 <space> 或 <tab> 或 <enter> 三者之一组成(我们常用 space )。
* CR:由 <enter> 产生。
IFS 是用来拆解 command line 的每一个词(word)用的,因为 shell command line 是按词
来处理的。而 CR 则是用来结束 command line 用的,这也是为何我们敲 <enter> 命令
就会跑的原因。
* 除了 IFS 与 CR ,常用的 meta 还有:
* = : 设定变量。
* $ : 作变量或运算替换(请不要与 shell prompt 搞混了)。
* >:重导向 stdout。
* < :重导向 stdin。
* |:命令管线。
* & :重导向 file descriptor ,或将命令置于背境执行。
* ( ):将其内的命令置于 nested subshell 执行,或用于运算或命令替换。
* { }:将其内的命令置于 non-named function 中执行,或用在变量替换的界定范
围。
* ; :在前一个命令结束时,而忽略其返回值,继续执行下一个命令。
* && :在前一个命令结束时,若返回值为 true,继续执行下一个命令。
* || :在前一个命令结束时,若返回值为 false,继续执行下一个命令。
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