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11shell编程
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(BourneShell):
由SteveBourne开发,各种UNIX系统都配有sh。
2.csh(CShell):
由BillJoy开发,随BSDUNIX发布,它的流程控制语句很像C语言,支持很多BourneShell所不支持的功能:
作业控制,命令历史,命令行编辑。
3.ksh(KornShell):
由DavidKorn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(TENEXCShell):
是csh的增强版本,引入了命令补全等功能,在FreeBSD、MacOSX等系统上替代了csh。
5.bash(BourneAgainShell):
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$vim/etc/passwd
其中最后一列显示了用户对应的shell类型
root:
x:
0:
0:
root:
/root:
/bin/bash
nobody:
x:
65534:
65534:
nobody:
/nonexistent:
/bin/sh
syslog:
x:
101:
103:
:
/home/syslog:
/bin/false
itcast:
x:
1000:
1000:
itcast,,,:
/home/itcast:
/bin/bash
ftp:
x:
115:
125:
ftpdaemon,,,:
/srv/ftp:
/bin/false
用户在命令行输入命令后,一般情况下Shell会fork并exec该命令,但是Shell的内建命令例外,执行内建命令相当于调用Shell进程中的一个函数,并不创建新的进程。
以前学过的cd、alias、umask、exit等命令即是内建命令,凡是用which命令查不到程序文件所在位置的命令都是内建命令,内建命令没有单独的man手册,要在man手册中查看内建命令,应该执行
itcast$manbash-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ExitStatus,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$?
读出。
执行脚本
编写一个简单的脚本test.sh:
#!
/bin/sh
cd..
ls
Shell脚本中用#表示注释,相当于C语言的//注释。
但如果#位于第一行开头,并且是#!
(称为Shebang)则例外,它表示该脚本使用后面指定的解释器/bin/sh解释执行。
如果把这个脚本文件加上可执行权限然后执行:
itcast$chmoda+xtest.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$VARNAME=value
注意等号两边都不能有空格,否则会被Shell解释成命令和命令行参数。
一个变量定义后仅存在于当前Shell进程,它是本地变量,用export命令可以把本地变量导出为环境变量,定义和导出环境变量通常可以一步完成:
itcast$exportVARNAME=value
也可以分两步完成:
itcast$VARNAME=value
itcast$exportVARNAME
用unset命令可以删除已定义的环境变量或本地变量。
itcast$unsetVARNAME
如果一个变量叫做VARNAME,用'VARNAME'可以表示它的值,在不引起歧义的情况下也可以用VARNAME表示它的值。
通过以下例子比较这两种表示法的不同:
itcast$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$lsch0?
.doc
itcast$lsch0[0-2].doc
itcast$lsch[012][0-9].doc
注意,Globbing所匹配的文件名是由Shell展开的,也就是说在参数还没传给程序之前已经展开了,比如上述lsch0[012].doc命令,如果当前目录下有ch00.doc和ch02.doc,则传给ls命令的参数实际上是这两个文件名,而不是一个匹配字符串。
命令代换
由“`”反引号括起来的也是一条命令,Shell先执行该命令,然后将输出结果立刻代换到当前命令行中。
例如定义一个变量存放date命令的输出:
itcast$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$touch-hello
touch:
invalidoption--h
Try`touch--help'formoreinformation.
即使加上\转义也还是报错:
itcast$touch\-hello
touch:
invalidoption--h
Try`touch--help'formoreinformation.
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"$VAR"
200
Shell脚本语法
条件测试
命令test或[可以测试一个条件是否成立,如果测试结果为真,则该命令的ExitStatus为0,如果测试结果为假,则命令的ExitStatus为1(注意与C语言的逻辑表示正好相反)。
例如测试两个数的大小关系:
itcast@ubuntu:
~$var=2
itcast@ubuntu:
~$test$var-gt1
itcast@ubuntu:
~$echo$?
0
itcast@ubuntu:
~$test$var-gt3
itcast@ubuntu:
~$echo$?
1
itcast@ubuntu:
~$[$var-gt3]
itcast@ubuntu:
~$echo$?
1
itcast@ubuntu:
~$
虽然看起来很奇怪,但左方括号[确实是一个命令的名字,传给命令的各参数之间应该用空格隔开,比如:
$VAR、-gt、3、]是[命令的四个参数,它们之间必须用空格隔开。
命令test或[的参数形式是相同的,只不过test命令不需要]参数。
以[命令为例,常见的测试命令如下表所示:
[-dDIR]如果DIR存在并且是一个目录则为真
[-fFILE]如果FILE存在且是一个普通文件则为真
[-zSTRING]如果STRING的长度为零则为真
[-nSTRING]如果STRING的长度非零则为真
[STRING1=STRING2]如果两个字符串相同则为真
[STRING1!
=STRING2]如果字符串不相同则为真
[ARG1OPARG2]ARG1和ARG2应该是整数或者取值为整数的变量,OP是-eq(等于)-ne(不等于)-lt(小于)-le(小于等于)-gt(大于)-ge(大于等于)之中的一个
和C语言类似,测试条件之间还可以做与、或、非逻辑运算:
[!
EXPR]EXPR可以是上表中的任意一种测试条件,!
表示“逻辑反(非)”
[EXPR1-aEXPR2]EXPR1和EXPR2可以是上表中的任意一种测试条件,-a表示“逻辑与”
[EXPR1-oEXPR2]EXPR1和EXPR2可以是上表中的任意一种测试条件,-o表示“逻辑或”
例如:
$VAR=abc
$[-dDesktop-a$VAR='abc']
$echo$?
0
注意,如果上例中的$VAR变量事先没有定义,则被Shell展开为空字符串,会造成测试条件的语法错误(展开为[-dDesktop-a=‘abc’]),作为一种好的Shell编程习惯,应该总是把变量取值放在双引号之中(展开为[-dDesktop-a“”=‘abc’]):
$unsetVAR
$[-dDesktop-a$VAR='abc']
bash:
[:
toomanyarguments
$[-dDesktop-a"$VAR"='abc']
$echo$?
1
分支
if/then/elif/else/fi
和C语言类似,在Shell中用if、then、elif、else、fi这几条命令实现分支控制。
这种流程控制语句本质上也是由若干条Shell命令组成的,例如先前讲过的
if[-f~/.bashrc];then
.~/.bashrc
fi
其实是三条命令,if[-f∼/.bashrc]是第一条,then.∼/.bashrc是第二条,fi是第三条。
如果两条命令写在同一行则需要用;号隔开,一行只写一条命令就不需要写;号了,另外,then后面有换行,但这条命令没写完,Shell会自动续行,把下一行接在then后面当作一条命令处理。
和[命令一样,要注意命令和各参数之间必须用空格隔开。
if命令的参数组成一条子命令,如果该子命令的ExitStatus为0(表示真),则执行then后面的子命令,如果ExitStatus非0(表示假),则执行elif、else或者fi后面的子命令。
if后面的子命令通常是测试命令,但也可以是其它命令。
Shell脚本没有{}括号,所以用fi表示if语句块的结束。
见下例:
#!
/bin/sh
if[-f/bin/bash]
then
echo"/bin/bashisafile"
else
echo"/bin/bashisNOTafile"
fi
if:
;thenecho"alwaystrue";fi
“:
”是一个特殊的命令,称为空命令,该命令不做任何事,但ExitStatus总是真。
此外,也可以执行/bin/true或/bin/false得到真或假的ExitStatus。
再看一个例子:
#!
/bin/sh
echo"Isitmorning?
Pleaseansweryesorno."
readYES_OR_NO
if["$YES_OR_NO"="yes"];then
echo"Goodmorning!
"
elif["$YES_OR_NO"="no"];then
echo"Goodafternoon!
"
else
echo"Sorry,$YES_OR_NOnotrecognized.Enteryesorno."
exit1
fi
exit0
上例中的read命令的作用是等待用户输入一行字符串,将该字符串存到一个Shell变量中。
此外,Shell还提供了&&和||语法,和C语言类似,具有Short-circuit特性,很多Shell脚本喜欢写成这样:
test"$(whoami)"!
='root'&&(echoyouareusinganon-privilegedaccount;exit1)
&&相当于“if…then…”,而||相当于“ifnot…then…”。
&&和||用于连接两个命令,而上面讲的-a和-o仅用于在测试表达式中连接两个测试条件,要注意它们的区别,例如:
test"$VAR"-gt1-a"$VAR"-lt3
和以下写法是等价的
test"$VAR"-gt1&&test"$VAR"-lt3
case/esac
case命令可类比C语言的switch/case语句,esac表示case语句块的结束。
C语言的case只能匹配整型或字符型常量表达式,而Shell脚本的case可以匹配字符串和Wildcard,每个匹配分支可以有若干条命令,末尾必须以;;结束,执行时找到第一个匹配的分支并执行相应的命令,然后直接跳到esac之后,不需要像C语言一样用break跳出。
#!
/bin/sh
echo"Isitmorning?
Pleaseansweryesorno."
readYES_OR_NO
case"$YES_OR_NO"in
yes|y|Yes|YES)
echo"GoodMorning!
";;
[nN]*)
echo"GoodAfternoon!
";;
*)
echo"Sorry,$YES_OR_NOnotrecognized.Enteryesorno."
exit1;;
esac
exit0
使用case语句的例子可以在系统服务的脚本目录/etc/init.d中找到。
这个目录下的脚本大多具有这种形式(以/etc/init.d/nfs-kernel-server为例):
case"$1"in
start)
...
;;
stop)
...
;;
reload|force-reload)
...
;;
restart)
...
*)
log_success_msg"Usage:
nfs-kernel-server{start|stop|status|reload|force-reload|restart}"
exit1
;;
esac
启动nfs-kernel-server服务的命令是
$sudo/etc/init.d/nfs-kernel-serverstart
$1是一个特殊变量,在执行脚本时自动取值为第一个命令行参数,也就是start,所以进入start)分支执行相关的命令。
同理,命令行参数指定为stop、reload或restart可以进入其它分支执行停止服务、重新加载配置文件或重新启动服务的相关命令。
循环
for/do/done
Shell脚本的for循环结构和C语言很不一样,它类似于某些编程语言的foreach循环。
例如:
#!
/bin/sh
forFRUITinapplebananapear;do
echo"Ilike$FRUIT"
done
FRUIT是一个循环变量,第一次循环$FRUIT的取值是apple,第二次取值是banana,第三次取值是pear。
再比如,要将当前目录下的chap0、chap1、chap2等文件名改为chap0~、chap1~、chap2~等(按惯例,末尾有~字符的文件名表示临时文件),这个命令可以这样写:
$forFILENAMEinchap?
;domv$FILENAME$FILENAME~;done
也可以这样写:
$forFILENAMEin`lschap?
`;domv$FILENAME$FILENAME~;done
while/do/done
while的用法和C语言类似。
比如一个验证密码的脚本:
#!
/bin/sh
echo"Enterpassword:
"
readTRY
while["$TRY"!
="secret"];do
echo"Sorry,tryagain"
readTRY
done
下面的例子通过算术运算控制循环的次数:
#!
/bin/sh
COUNTER=1
while["$COUNTER"-lt10];do
echo"Herewegoagain"
COUNTER=$(($COUNTER+1))
done
另,Shell还有until循环,类似C语言的do…while。
如有兴趣可在课后自行扩展学习。
break和continue
break[n]可以指定跳出几层循环;continue跳过本次循环,但不会跳出循环。
即break跳出,continue跳过。
练习:
将上面验证密码的程序修改一下,如果用户输错五次密码就报错退出。
位置参数和特殊变量
有很多特殊变量是被Shell自动赋值的,我们已经遇到了$?
和$1。
其他常用的位置参数和特殊变量在这里总结一下:
$0相当于C语言main函数的argv[0]
$1、$2...这些称为位置参数(PositionalParameter),相当于C语言main函数的argv[1]、argv[2]...
$#相当于C语言main函数的argc-1,注意这里的
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