Shell学习笔记汇总——2

一、Shell解析器配置

1.用户的默认Shell设置在/etc/passwd文件中，例如下面这行对用户mia的设置:

mia:L2NOfqdlPrHwE:504:504:Mia Maya:/home/mia:/bin/bash

二、Shell如何执行命令

1. 执行交互式命令
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：

$ 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。

$ chmod +x script.sh
$ ./script.sh

Shell会fork一个子进程并调用exec执行./script.sh这个程序，exec系统调用应该把子进程的代码段替换成./script.sh程序的代码段，并从它的_start开始执行。然而script.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：

$ /bin/sh ./script.sh

三、Shell基本语法

1. 变量

Shell变量由全大写字母加下划线组成，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，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。

$ VARNAME=value #对变量赋值，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。

$ export VARNAME=value #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。

$ unset VARNAME #用unset命令可以删除已定义的环境变量或本地变量。

${VARNAME} 表示变量的值，在不引起歧义的情况下也可以用$VARNAME表示它的值。

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。

2. 文件名代换（Globbing）：* ? []

这些用于匹配的字符称为通配符（Wildcard），具体如下：

(1)通配符
* 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

$ ls /dev/ttyS*
$ ls ch0?.doc
$ ls ch0[0-2].doc
$ 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。

3.命令代换：``或 $()

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：

$ DATE=`date`
$ echo $DATE

命令代换也可以用$()表示：

$ DATE=$(date)

 4.算术代换：$(())

用于算术计算，$(())中的Shell变量取值将转换成整数，例如：

$ VAR=45
$ echo $(($VAR+3))

$(())中只能用+-*/和()运算符，并且只能做整数运算。

5. 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：

例1：

$ echo $SHELL
/bin/bash
$ echo $SHELL
$SHELL

6. 单引号

和C语言不一样，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。

7. 双引号

双引号用于保持引号内所有字符的字面值（回车也不例外），但以下情况除外：
(1)$加变量名可以取变量的值
(2)反引号仍表示命令替换
(3)$表示$的字面值
(4)\`表示`的字面值
(5)"表示"的字面值
(6)\表示的字面值
除以上情况之外，在其它字符前面的无特殊含义，只表示字面值

例子：

$ echo "$SHELL"
/bin/bash

$ echo "`date`"
Sun Apr 20 11:22:06 CEST 2003

$ echo "I'd say: "Go for it""
I'd say: "Go for it"

$ echo "\"

8. 条件测试：test [

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Exit Status为0，如果测试结果为假，则命令的Exit Status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：

$ VAR=2
$ test $VAR -gt 1
$ echo $?
0
$ test $VAR -gt 3
$ echo $?
1
$ [ $VAR -gt 3 ]
$ echo $?
1

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。

9. 测试条件之间的与、或、非逻辑运算

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
[ EXPR1 -a EXPR2 ]    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 -o EXPR2 ]    EXPR1和EXPR2可以是上表中的任意一种测试条件，-o表示逻辑或

$ VAR=abc
$ [ -d Desktop -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[ -d Desktop -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[ -d Desktop -a "" = 'abc' ]）：

$ unset VAR
$ [ -d Desktop -a $VAR = 'abc' ]
bash: [: too many arguments
$ [ -d Desktop -a "$VAR" = 'abc' ]
$ echo $?
1

10. 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

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。Shell脚本没有{}括号，所以用fi表示if语句块的结束。

#! /bin/sh

if [ -f /bin/bash ]
then echo "/bin/bash is a file"
else echo "/bin/bash is NOT a file"
fi

if :; then echo "always true"; fi

: 是一个特殊的命令，称为空命令，该命令不做任何事，但Exit Status总是真。此外，也可以执行/bin/true或/bin/false得到真或假的Exit Status。再看一个例子：

#! /bin/sh

echo "Is it morning? Please answer yes or no."
read YES_OR_NO
if [ "$YES_OR_NO" = "yes" ]; then
    echo "Good morning!"
elif [ "$YES_OR_NO" = "no" ]; then
    echo "Good afternoon!"
else
    echo "Sorry, $YES_OR_NO not recognized. Enter yes or no."
exit 1
fi
exit 0

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。

11. &&和||语法

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' && (echo you are using a non-privileged account; exit 1)

&&相当于“if...then...”，而 || 相当于“if not...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 "$VAR" -gt 1 -a "$VAR" -lt 3

和以下写法是等价的:

test "$VAR" -gt 1 && test "$VAR" -lt 3

12. 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 "Is it morning? Please answer yes or no."
read YES_OR_NO
case "$YES_OR_NO" in
yes|y|Yes|YES)
  echo "Good Morning!";;
[nN]*)
  echo "Good Afternoon!";;
*)
  echo "Sorry, $YES_OR_NO not recognized. Enter yes or no."
  exit 1;;
esac
exit 0

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/apache2为例）：

case $1 in
    start)
        ...
    ;;
    stop)
        ...
    ;;
    reload | force-reload)
        ...
    ;;
    restart)
    ...
    *)
        log_success_msg "Usage: /etc/init.d/apache2 {start|stop|restart|reload|force-reload|start-htcacheclean|stop-htcacheclean}"
        exit 1
    ;;
esac

13. 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

for FRUIT in apple banana pear; do
echo "I like $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：

$ for FILENAME in chap?; do mv $FILENAME $FILENAME~; done

也可以这样写：

$ for FILENAME in `ls chap?`; do mv $FILENAME $FILENAME~; done

 14. 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 "Enter password:"
read TRY
while [ "$TRY" != "secret" ]; do
    echo "Sorry, try again"
    read TRY
done

下面的例子通过算术运算控制循环的次数：

#! /bin/sh

COUNTER=1
while [ "$COUNTER" -lt 10 ]; do
    echo "Here we go again"
    COUNTER=$(($COUNTER+1))
done

Shell还有until循环，类似C语言的do...while循环，本章从略。

15.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，现在总结一下：

$0 　　相当于C语言main函数的argv[0]
$1、$2... 　　这些称为位置参数，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#后面不表示注释
$@ 　　表示参数列表"$1" "$2" ...，例如可以用在for循环中的in后面。
$? 　　上一条命令的Exit Status
$$ 　　当前Shell的进程号

位置参数可以用shift命令左移。比如shift 3表示原来的$4现在变成$1，原来的$5现在变成$2等等，原来的$1、$2、$3丢弃，$0不移动。
不带参数的shift命令相当于shift 1。例如：

#! /bin/sh

echo "The program $0 is now running"
echo "The first parameter is $1"
echo "The second parameter is $2"
echo "The parameter list is $@"
shift
echo "The first parameter is $1"
echo "The second parameter is $2"
echo "The parameter list is $@"

16. 函数

和C语言类似，Shell中也有函数的概念，但是函数定义中没有返回值也没有参数列表。例如：

#! /bin/sh

foo(){ echo "Function foo is called"; }
echo "--start--"
foo
echo "--end--"

注意函数体的左花括号{和后面的命令之间必须有空格或换行，如果将最后一条命令和右花括号}写在同一行，命令末尾必须有;号。

在定义foo()函数时并不执行函数体中的命令，就像定义变量一样，只是给foo这个名字一个定义，到后面调用foo函数的时候（注意Shell中的函数调用不写括号）才执行函数体中的命令。Shell脚本中的函数必须先定义后调用，一般把函数定义都写在脚本的前面，把函数调用和其它命令写在脚本的最后（类似C语言中的main函数，这才是整个脚本实际开始执行命令的地方）。

Shell函数没有参数列表并不表示不能传参数，事实上，函数就像是迷你脚本，调用函数时可以传任意个参数，在函数内同样是用$0、$1、$2等变量来提取参数，函数中的位置参数相当于函数的局部变量，改变这些变量并不会影响函数外面的$0、$1、$2等变量。函数中可以用return命令返回，如果return后面跟一个数字则表示函数的Exit Status。

下面这个脚本可以一次创建多个目录，各目录名通过命令行参数传入，脚本逐个测试各目录是否存在，如果目录不存在，首先打印信息然后试着创建该目录。

#! /bin/sh

is_directory()
{
  DIR_NAME=$1
  if [ ! -d $DIR_NAME ]; then
    return 1
  else
    return 0
  fi
}

for DIR in "$@"; do
  if is_directory "$DIR"
  then :    #空操作，但是其exit status恒为0(真)
  else
    echo "$DIR doesn't exist. Creating it now..."
    mkdir $DIR > /dev/null 2>&1
    if [ $? -ne 0 ]; then
      echo "Cannot create directory $DIR"
      exit 1
    fi
  fi
done

注意is_directory()返回0表示真返回1表示假。

17. Shell脚本的调试方法

Shell提供了一些用于调试脚本的选项，如下所示：

-n：读一遍脚本中的命令但不执行，用于检查脚本中的语法错误。

-v：一边执行脚本，一边将执行过的脚本命令打印到标准错误输出。

-x：提供跟踪执行信息，将执行的每一条命令和结果依次打印出来(这个非常有用，因为其将参数直接打印为变量的值了！)。

使用这些选项有三种方法，

(1)一是在命令行提供参数

$ sh -x ./script.sh

(2)二是在脚本开头提供参数

#! /bin/sh -x

(3)第三种方法是在脚本中用set命令启用或禁用参数

#! /bin/sh
if [ -z "$1" ]; then
    set -x
    echo "ERROR: Insufficient Args."
    exit 1
    set +x
fi

set -x和set +x分别表示启用和禁用-x参数，这样可以只对脚本中的某一段进行跟踪调试。

参考：

1.第 31 章 Shell脚本：https://akaedu.github.io/book/ch31.html