Linux初入门扉 （ 三 ）

Shell脚本

什么是 Shell

Shell 是 Linux 的命令解释程序，是用户和内核之间的接口。除了作为命令解释程序外，Shell 同时还提供了一个可支持强大脚本语言的程序环境。

Bash

Bourne Shell (sh)，是 Unix 系统的默认 Shell，简单轻便，脚本编程功能强，但交互性差。

Bourne Again Shell，即 Bash，是 GNU 开发的一个 Shell，也是大部分 Linux 系统的默认 Shell，是 Bourne Shell 的扩展。

许多 Bash 脚本会在文件首行加上 #!/bin/bash 。这里 #! 符号的名称是 shebang（也叫 sha-bang，即 sharp # 与 bang !）。当一个文本文件首行有 shebang，且以可执行模式执行时，shebang 后的内容会看作这个脚本的解释器和相关参数，系统会执行解释器命令，并将脚本文件的路径作为参数传递给该命令。

Bash 也支持在同一个行中安排多个命令：

分隔符	说明
;	按命令出现的先后，顺序执行
&&	先执行前面的命令，若成功，才接着执行后面命令；若失败，不执行后面命令
||	先执行前面的命令，若成功，不执行后面命令；若失败，才执行后面命令
后缀 &	后台方式执行命令

组命令：

• 使用 { 命令1; 命令2; … }，组命令在 shell 内执行，不会产生新的进程，注意花括号和命令之间的空格。

• 使用 (命令1; 命令2; …)，组命令会建立独立的 shell 子进程来执行组命令，这里的圆括号周围并不需要空格。

shell 变量

像大多数程序设计语言一样，shell 也允许用户在程序中使用变量。但 shell 不支持数据类型，它将任何变量值都当作字符串。但从赋值形式上看，可将 shell 变量分成四种形式：用户自定义、环境变量、位置变量和预定义特殊变量。

用户自定义变量

变量定义：name=串，其中 = 两边不允许有空格。如果字串中含空格，就要用双引号括起。在引用时，使用 $name 或 ${name}，后者花括号是为了帮助解释器识别变量边界。

已定义的变量可以通过 unset name 来删除。

环境变量

每个用户登录系统后，Linux 都会为其建立一个默认的工作环境，由一组环境变量定义，用户可以通过修改这些环境变量，来定制自己工作环境。在 Bash 中，可用 env 命令列出所有已定义的环境变量。通常，用户最关注的几个变量是：

• HOME：用户主目录，一般情况下为 /home/用户名。

• LOGNAME：登录用户名。

• PATH：命令搜索路径，路径以冒号分割。当我们输入命令名时，系统会在 PATH 变量中从前往后逐个搜索对应的程序是否在目录中。

• PWD：用户当前工作目录路径。

• SHELL：默认 shell 的路径名。

• TERM：使用的终端名。

可以使用 export 命令来定义环境变量。在同一个 shell 中使用 export 定义之后，这个环境变量会一直保留，直到这个 shell 退出

此外，也可以在命令前加上环境变量的定义。此时只有这一条命令的环境变量出现变化。

位置变量

• Shell 解释用户的命令时，把命令程序名后面的所有字串作为程序的参数。分别对应 $1、$2、$3、……、$9，程序名本身对应 $0。

• 可用 shift 命令，丢弃开头的 n 个位置变量，改变 $1、$2、$3 等的对应关系。

• 可用 set 命令，重置整个位置变量列表，从而给 $1、$2、$3 等赋值。

例子：

$ set one two three
$ echo $1,$2,$3
one,two,three
$ shift 2
$ echo $1,$2,$3
three,,
$ # 此时 $2 和 $3 已不存在

特殊变量

Shell 中还有一组有 shell 定义和设置的特殊变量，用户只能引用，而不能直接改变或重置这些变量。

特殊变量	说明
$#	命令行上的参数个数，不包括 $0
$?	最后命令的退出代码，0 表示成功，其它值表示失败
$$	当前进程的 PID
$!	最近一个后台运行进程的进程号
$*	命令行所有参数构成的一个字符串
$@	用双引号括起的命令行各参数拼接构成的一个字符串

特殊字符

• 反斜杠，消除单个字符的特殊含义。

  • 包含空白字符（空格和制表符）、反斜杠本身、各种引号，以及 $、! 等。
  • 与其他语言不同，shell 中反斜杠不会将普通字符转义为其他含义（例如 \n 不会被视作换行符）。

• 使用双引号包裹字符串可以消除空白字符切分参数的特殊含义，但是很多其他特殊字符的特殊含义仍然保留。双引号也被称为「弱引用」。

• 单引号，能消除所有特殊字符的特殊含义，包括反斜杠，因此单引号字符串中不能使用反斜杠转义单引号本身。单引号也被称为「强引用」。

• 反引号（`）括起的字符串，被 shell 解释为命令，执行时用命令输出结果代替整个反引号对界限部分。

• 与反引号相同的语法是 $(command)，它的好处是界限更明确，且可以嵌套。因此编写新脚本时，更建议使用此语法。

特殊字符示例

$ ls /mnt/c/Program Files/
ls: cannot access /mnt/c/Program: No such file or directory
ls: cannot access Files/: No such file or directory
$ # 对于 ls 来说，它接收到了两个参数：/mnt/c/Program 和 Files/，因此会报错。
$ # 可以使用反斜杠来转义空格
$ ls /mnt/c/Program\ Files/  # 输出省略
$ # 或者使用双引号或单引号包裹
$ ls "/mnt/c/Program Files/"
$ ls '/mnt/c/Program Files/'
$ echo "$PWD"  # 双引号中仍然可以使用各种 shell 特殊符号
/home/ustc
$ echo '$PWD'  # 但是单引号则不行
$PWD
$ ls -lh `which ls`  # 查看 ls 命令对应的程序信息，使用反引号语法
-rwxr-xr-x 1 root root 139K Sep  5  2019 /usr/bin/ls
$ ls -lh $(which ls) # 使用 $(command) 语法也是一样的
-rwxr-xr-x 1 root root 139K Sep  5  2019 /usr/bin/ls

变量输入与输出

输入

可以使用 read 命令读取用户输入，并将输入的内容赋值给变量。其中 -p 参数后可以设置输出的提示信息。

$ name=""
$ read -p "Enter your name: " name  # 输出提示，然后从输入读取一个值，存储到 $name 中
Enter your name: linux
$ echo $name
linux

在使用 read 时，建议加上 -r 参数，否则 \ 会被视为转义符号。

$ message=""
$ read -p "Enter your message: " message
Enter your message: \(^o^)/~
$ echo $message  # 可以看到，反斜杠被认为是转义符号，结果被丢弃
(^o^)/~
$ read -r -p "Enter your message: " message
Enter your message: \(^o^)/~
$ echo $message  # 加上 -r 参数后，反斜杠完好无损
\(^o^)/~

输出

可以使用 echo 命令输出变量信息。其中 -n 参数不会在结尾输出换行符，而 -e 参数会解析文本中的转义字符（例如 \n）。

$ echo -n "hello"
hello$ # 由于这里 echo 结尾不输出换行，shell 就会在这里继续接受用户输入
$ # 这也是为什么在 C 语言中最后的 printf 输出需要加上 \n 的原因
$ name="linux"
$ echo "Hello $name.\nWelcome to bash!"  # 可以看到 \n 没有被转义成换行
Hello linux.\nWelcome to bash!
$ echo -e "Hello $name.\nWelcome to bash!"  # 加上 -e 之后就被转义了
Hello linux.
Welcome to bash!

此外，printf 命令也可以用来输出，它的使用方法类似于 C 中的 printf() 函数。

$ name="linux"
$ printf "Hello %s" "$name"
Hello linux$ # 和 echo 不同，printf 结尾默认不输出换行符
$ printf "Hello %s\n" "$name"
Hello linux
$ # 所以为了正常显示，需要在结尾补上 \n

算术运算

在 Bash 中进行算术运算，需要使用 expr 计算算术表达式值或 let 命令赋值表达式值到变量。基本运算符是 +、-、* (转义)、/、%。在 expr 中，运算符两边与操作数之间必须有空格，小括号要转义；但 let 则没有这个要求，运算符前后有无空格均可，小括号不需转义，但 = 前后不能有空格。

另外，所有标准的 shell 都支持另一种语法 (( 表达式 ))，其中 表达式 是一个 C 风格的数学表达式，可以计算，也可以赋值。(( 表达式 )) 是一条完整的命令，命令的返回值为 0 或 1。若表达式的结果非零，那么 (( 表达式 )) 命令返回零，而当表达式结果为零时命令返回 1。

expr 和 let 使用示例

$ expr length "ustclug"
7
$ let a=0
$ echo $a
0
$ let a++
$ echo $a
1
$ ((a+=1))
$ echo $a
2
$ echo $((a+=a/a)) #使用 $(( 表达式 )) 可以将计算结果用作为命令行的一部分，就像使用变量一样。
3

条件表达式

条件表达式写成 test 条件表达式，或 [ 条件表达式 ]，注意表达式与方括号之间有空格。

字符串比较

表达式	含义
string1 = string2	如果两个串相等，则结果为真（true: 0）
string1 != string2	如果两个串不相等，则结果为真
string 或 -n string	如果字符串 string 长度不为 0，则结果为真
-z string	如果字符串 string 长度为 0，则结果为真

数值比较

表达式：int1 [option] int2，其中的参数可以用下列替换。

参数	说明
-eq	等于
-ne	不等于
-gt	大于
-ge	大于等于
-lt	小于
-le	小于等于

文件状态

表达式	含义
-r file	文件存在且可读
-w file	文件存在且可写
-x file	文件存在且可执行
-f file	文件存在且为普通文件
-d file	文件存在且为目录
-s file	文件存在且长度大于 0

复合逻辑表达式

表达式	含义
! expr	否运算
expr1 –a expr2	与运算
expr1 –o expr2	或运算

流程控制

条件分支：if

序列中可嵌套 if 语句，在 shell 中也允许有多个 elif ，但 shell 的流程控制不可为空。末尾的 fi 就是 if 倒过来写，后面还会遇到类似的结束符。

if condition1
then
  commands1
elif condition2
then
  commands2
else
  commands3
fi

按值选择：case

选项值必须以右括号 ) 结尾，若匹配多个离散值，用 | 分隔。这里的 esac 也是 case 倒着写。

case <variable> in
value1|value2)
  command1
  command2
  ;;
value3)
  command3
  ;;
*)
  command4
  ;;
esac

枚举循环：for

for 循环可以对一个列表中的每个值都执行一系列命令。

for var in list
do
  commands $var
done
``

### 条件循环：while 和 until

while 循环用于不断执行一系列命令，命令通常为测试条件。until 与 while 相反，仅在测试条件失败时循环。

```bash
while condition
do
  commands
done

until condition
do
  commands
done

除此之外，用于流程控制的还有在 C 语言中同样常见的 break 和 continue。与 C 语言不同的是，它们还接受一个数字作为参数，即 break n 和 continue n，其中参数 n 均表示跳出或跳过 n 层循环。

函数

与其他编程语言类似，shell 也可以定义函数。其定义格式为：

# POSIX syntax
name() {
    commands
    [return <int>]
}

# Bash syntax
function name {
    commands
    [return <int>]
}

其中函数的参数可以像命令一样通过 $1、$2、$3 等获取，返回值可以显式用 return 返回，或以最后一条命令运行结果作为返回值。在函数中使用 return 会结束本次函数执行，而使用 exit 会直接结束退出包含函数的当前脚本程序。

函数在使用前必须定义，因此应将函数定义放在脚本开始的部分。在调用函数时仅使用其函数名即可。

参考资料：

Linux 101