Shell腳本編程入門

一、什么是Shell腳本

示例

看個(gè)例子吧：

#!/bin/sh
cd ~
mkdir shell_tut
cd shell_tut

for ((i=0; i<10; i++)); do
    touch test_$i.txt
done
示例解釋
  • 第1行：指定腳本解釋器，這里是用/bin/sh做解釋器的
  • 第2行：切換到當(dāng)前用戶的home目錄
  • 第3行：創(chuàng)建一個(gè)目錄shell_tut
  • 第4行：切換到shell_tut目錄
  • 第5行：循環(huán)條件，一共循環(huán)10次
  • 第6行：創(chuàng)建一個(gè)test_0…9.txt文件
  • 第7行：循環(huán)體結(jié)束

mkdir, touch都是系統(tǒng)自帶的程序，一般在/bin或者/usr/bin目錄下。for, do, done是sh腳本語言的關(guān)鍵字。

shell和shell腳本的概念

shell是指一種應(yīng)用程序，這個(gè)應(yīng)用程序提供了一個(gè)界面，用戶通過這個(gè)界面訪問操作系統(tǒng)內(nèi)核的服務(wù)。Ken Thompson的sh是第一種Unix Shell，Windows Explorer是一個(gè)典型的圖形界面Shell。

shell腳本（shell script），是一種為shell編寫的腳本程序。業(yè)界所說的shell通常都是指shell腳本，但讀者朋友要知道，shell和shell script是兩個(gè)不同的概念。由于習(xí)慣的原因，簡(jiǎn)潔起見，本文出現(xiàn)的“shell編程”都是指shell腳本編程，不是指開發(fā)shell自身（如Windows Explorer擴(kuò)展開發(fā)）。

二、環(huán)境

shell編程跟java、php編程一樣，只要有一個(gè)能編寫代碼的文本編輯器和一個(gè)能解釋執(zhí)行的腳本解釋器就可以了。

操作系統(tǒng)

當(dāng)前主流的操作系統(tǒng)都支持shell編程，本文檔所述的shell編程是指Linux下的shell，講的基本都是POSIX標(biāo)準(zhǔn)下的功能，所以，也適用于Unix及BSD（如Mac OS）。

Linux

Linux默認(rèn)安裝就帶了shell解釋器。

Mac OS

Mac OS不僅帶了sh、bash這兩個(gè)最基礎(chǔ)的解釋器，還內(nèi)置了ksh、csh、zsh等不常用的解釋器。

Windows上的模擬器

windows出廠時(shí)沒有內(nèi)置shell解釋器，需要自行安裝，為了同時(shí)能用grep, awk, curl等工具，最好裝一個(gè)cygwin或者mingw來模擬linux環(huán)境。

腳本解釋器

sh

即Bourne shell，POSIX（Portable Operating System Interface）標(biāo)準(zhǔn)的shell解釋器，它的二進(jìn)制文件路徑通常是/bin/sh，由Bell Labs開發(fā)。

本文講的是sh，如果你使用其它語言用作shell編程，請(qǐng)自行參考相應(yīng)語言的文檔。

bash

Bash是Bourne shell的替代品，屬GNU Project，二進(jìn)制文件路徑通常是/bin/bash。業(yè)界通常混用bash、sh、和shell，比如你會(huì)經(jīng)常在招聘運(yùn)維工程師的文案中見到：熟悉Linux Bash編程，精通Shell編程。

在CentOS里，/bin/sh是一個(gè)指向/bin/bash的符號(hào)鏈接:

[root@centosraw ~]# ls -l /bin/*sh
-rwxr-xr-x. 1 root root 903272 Feb 22 05:09 /bin/bash
-rwxr-xr-x. 1 root root 106216 Oct 17  2012 /bin/dash
lrwxrwxrwx. 1 root root      4 Mar 22 10:22 /bin/sh -> bash

但在Mac OS上不是，/bin/sh和/bin/bash是兩個(gè)不同的文件，盡管它們的大小只相差100字節(jié)左右:

iMac:~ wuxiao$ ls -l /bin/*sh
-r-xr-xr-x  1 root  wheel  1371648  6 Nov 16:52 /bin/bash
-rwxr-xr-x  2 root  wheel   772992  6 Nov 16:52 /bin/csh
-r-xr-xr-x  1 root  wheel  2180736  6 Nov 16:52 /bin/ksh
-r-xr-xr-x  1 root  wheel  1371712  6 Nov 16:52 /bin/sh
-rwxr-xr-x  2 root  wheel   772992  6 Nov 16:52 /bin/tcsh
-rwxr-xr-x  1 root  wheel  1103984  6 Nov 16:52 /bin/zsh
高級(jí)編程語言

理論上講，只要一門語言提供了解釋器（而不僅是編譯器），這門語言就可以勝任腳本編程，常見的解釋型語言都是可以用作腳本編程的，如：Perl、Tcl、Python、PHP、Ruby。Perl是最老牌的腳本編程語言了，Python這些年也成了一些linux發(fā)行版的預(yù)置解釋器。

編譯型語言，只要有解釋器，也可以用作腳本編程，如C shell是內(nèi)置的（/bin/csh），Java有第三方解釋器Jshell，Ada有收費(fèi)的解釋器AdaScript。

三、如何選擇shell編程語言

簡(jiǎn)單 vs 高級(jí)

如果你覺得自己熟悉的語言（如Java、C）寫shell腳本實(shí)在太啰嗦，你只是想做一些備份文件、安裝軟件、下載數(shù)據(jù)之類的事情，學(xué)著使用sh，bash會(huì)是一個(gè)好主意。

shell只定義了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的編程語言，所以，如果你的腳本程序復(fù)雜度較高，或者要操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，那么還是應(yīng)該使用Python、Perl這樣的腳本語言，或者是你本來就已經(jīng)很擅長的高級(jí)語言。因?yàn)閟h和bash在這方面很弱，比如說：

  • 它的函數(shù)只能返回字串，無法返回?cái)?shù)組
  • 它不支持面向?qū)ο螅銦o法實(shí)現(xiàn)一些優(yōu)雅的設(shè)計(jì)模式
  • 它是解釋型的，一邊解釋一邊執(zhí)行，連PHP那種預(yù)編譯都不是，如果你的腳本包含錯(cuò)誤(例如調(diào)用了不存在的函數(shù))，只要沒執(zhí)行到這一行，就不會(huì)報(bào)錯(cuò)
環(huán)境兼容性

如果你的腳本是提供給別的用戶使用，使用sh或者bash，你的腳本將具有最好的環(huán)境兼容性，perl很早就是linux標(biāo)配了，python這些年也成了一些linux發(fā)行版的標(biāo)配，至于mac os，它默認(rèn)安裝了perl、python、ruby、php、java等主流編程語言。

四、第一個(gè)shell腳本

1. 編寫

打開文本編輯器，新建一個(gè)文件，擴(kuò)展名為sh（sh代表shell），擴(kuò)展名并不影響腳本執(zhí)行，見名知意就好，如果你用php寫shell 腳本，擴(kuò)展名就用php好了。

輸入一些代碼，第一行一般是這樣：

#!/bin/bash
#!/usr/bin/php

“#!”是一個(gè)約定的標(biāo)記，它告訴系統(tǒng)這個(gè)腳本需要什么解釋器來執(zhí)行。

2.運(yùn)行

運(yùn)行Shell腳本有兩種方法：

作為可執(zhí)行程序

chmod +x test.sh
./test.sh

注意，一定要寫成./test.sh，而不是test.sh，運(yùn)行其它二進(jìn)制的程序也一樣，直接寫test.sh，linux系統(tǒng)會(huì)去PATH里尋找有沒有叫test.sh的，而只有/bin, /sbin, /usr/bin，/usr/sbin等在PATH里，你的當(dāng)前目錄通常不在PATH里，所以寫成test.sh是會(huì)找不到命令的，要用./test.sh告訴系統(tǒng)說，就在當(dāng)前目錄找。

通過這種方式運(yùn)行bash腳本，第一行一定要寫對(duì)，好讓系統(tǒng)查找到正確的解釋器。

這里的"系統(tǒng)"，其實(shí)就是shell這個(gè)應(yīng)用程序（想象一下Windows Explorer），但我故意寫成系統(tǒng)，是方便理解，既然這個(gè)系統(tǒng)就是指shell，那么一個(gè)使用/bin/sh作為解釋器的腳本是不是可以省去第一行呢？是的。

作為解釋器參數(shù)

這種運(yùn)行方式是，直接運(yùn)行解釋器，其參數(shù)就是shell腳本的文件名，如：

/bin/sh test.sh
/bin/php test.php

這種方式運(yùn)行的腳本，不需要在第一行指定解釋器信息，寫了也沒用。

五、shell變量

Shell編程中，可以使用變量，這充分體現(xiàn)了他的靈活性。對(duì)Shell來講，所有的變量的取值都是一個(gè)字符串。Shell腳本中主要有以下幾種變量：

  • 系統(tǒng)變量
  • 環(huán)境變量
  • 用戶變量
1. 系統(tǒng)變量

以下是一些常用到的Shell系統(tǒng)變量以及其含義：

$#：獲取命令行參數(shù)的個(gè)數(shù)
$0：獲取當(dāng)前的程序名
$*：獲取所有命令行參數(shù)（以字符串的形式）
$@：獲取所有命令行參數(shù)（以字符串?dāng)?shù)組的形式）
$n：獲取命令行的第n個(gè)參數(shù)

2. 環(huán)境變量

Shell環(huán)境變量是所有Shell程序都會(huì)接受的參數(shù)，Shell程序運(yùn)行時(shí)，都會(huì)接受一組變量，這組變量就是環(huán)境變量，常用的Shell環(huán)境變量如下：

$PATH：決定了Shell將到哪個(gè)目錄中尋找命令或程序（查看環(huán)境變量的配置）
$HOME：當(dāng)前用戶主目錄的完全路徑名
$HISTSIZE：歷史紀(jì)錄條數(shù)
$LOGNAME：當(dāng)前用戶的登錄名
$SHELL：當(dāng)前用戶Shell類型
$HOSTNAME：指主機(jī)的名稱
$UID：獲取當(dāng)前用戶的 ID
$PWD：當(dāng)前工作目錄的絕對(duì)路徑名

* 環(huán)境變量可以通過echo、unset來顯示和設(shè)置
* env可以顯示所有環(huán)境變量
3. 用戶變量

3.1 定義變量

定義變量時(shí)，變量名不加美元符號(hào)（$），如：

your_name="qinjx"

注意，變量名和等號(hào)之間不能有空格，這可能和你熟悉的所有編程語言都不一樣。

除了顯式地直接賦值，還可以用語句給變量賦值，如：

for file in `ls /etc`
  • declare / typeset

declare或typeset是一樣的功能，就是聲明變量的類型。

declare [-aixr] variable
-a:將變量定義為數(shù)組類型
-i:將變量定義為整數(shù)類型
-x:將變量定義為環(huán)境變量
-r:將變量設(shè)置為readonly類型

3.2 使用變量

使用一個(gè)定義過的變量，只要在變量名前面加美元符號(hào)即可，如：

your_name="qinjx"
echo $your_name
echo ${your_name}

變量名外面的花括號(hào)是可選的，加不加都行，加花括號(hào)是為了幫助解釋器識(shí)別變量的邊界，比如下面這種情況：

for skill in Ada Coffe Action Java; do
    echo "I am good at ${skill}Script"
done

如果不給skill變量加花括號(hào)，寫成echo "I am good at $skillScript"，解釋器就會(huì)把$skillScript當(dāng)成一個(gè)變量（其值為空），代碼執(zhí)行結(jié)果就不是我們期望的樣子了。

推薦給所有變量加上花括號(hào)，這是個(gè)好的編程習(xí)慣。IntelliJ IDEA編寫shell script時(shí)，IDE就會(huì)提示加花括號(hào)。

3.3 重定義變量

已定義的變量，可以被重新定義，如：

your_name="qinjx"
echo $your_name

your_name="alibaba"
echo $your_name

這樣寫是合法的，但注意，第二次賦值的時(shí)候不能寫$your_name="alibaba"，使用變量的時(shí)候才加美元符。

3.4 變量鍵盤讀取

  • read

read [-pt] variable
-p：后面可以接提示符
-t：后面可以接等待的秒數(shù)

例如：

read -p “Please keyin your name” -t 30 named

六、注釋

以“#”開頭的行就是注釋，會(huì)被解釋器忽略。

多行注釋

sh里沒有多行注釋，只能每一行加一個(gè)#號(hào)。就像這樣：

##### 用戶配置區(qū) 開始 #####
#
#
# 項(xiàng)目根目錄，推薦將此腳本放在項(xiàng)目的根目錄，這里就不用改了
# 應(yīng)用名，確保和Xcode里Product下的target_name.app名字一致
#
##### 用戶配置區(qū) 結(jié)束  #####

如果在開發(fā)過程中，遇到大段的代碼需要臨時(shí)注釋起來，過一會(huì)兒又取消注釋，怎么辦呢？每一行加個(gè)#符號(hào)太費(fèi)力了，可以把這一段要注釋的代碼用一對(duì)花括號(hào)括起來，定義成一個(gè)函數(shù)，沒有地方調(diào)用這個(gè)函數(shù)，這塊代碼就不會(huì)執(zhí)行，達(dá)到了和注釋一樣的效果。

七、字符串

字符串是shell編程中最常用最有用的數(shù)據(jù)類型（除了數(shù)字和字符串，也沒啥其它類型好用了，哈哈），字符串可以用單引號(hào)，也可以用雙引號(hào)，也可以不用引號(hào)。單雙引號(hào)的區(qū)別跟PHP類似。

單引號(hào)
str='this is a string'

單引號(hào)字符串的限制：

  • 單引號(hào)里的任何字符都會(huì)原樣輸出，單引號(hào)字符串中的變量是無效的
  • 單引號(hào)字串中不能出現(xiàn)單引號(hào)（對(duì)單引號(hào)使用轉(zhuǎn)義符后也不行）
雙引號(hào)
your_name='qinjx'
str="Hello, I know your are \"$your_name\"! \n"
  • 雙引號(hào)里可以有變量
  • 雙引號(hào)里可以出現(xiàn)轉(zhuǎn)義字符
字符串操作
  1. 拼接字符串
your_name="qinjx"
greeting="hello, "$your_name" !"
greeting_1="hello, ${your_name} !"

echo $greeting $greeting_1
  1. 獲取字符串長度
string="abcd"
echo ${#string} #輸出：4
  1. 提取子字符串
string="alibaba is a great company"
echo ${string:1:4} #輸出：liba
  1. 查找子字符串
string="alibaba is a great company"
echo `expr index "$string" is`#輸出：3，這個(gè)語句的意思是：找出字母i在這名話中的位置，要在linux下運(yùn)行，mac下會(huì)報(bào)錯(cuò)

八、流程控制語句

和Java、PHP等語言不一樣，sh的流程控制不可為空，如：

<?php
if (isset($_GET["q"])) {
    search(q);
}
else {
    //do nothing
}

在sh/bash里可不能這么寫，如果else分支沒有語句執(zhí)行，就不要寫這個(gè)else。

還要注意，sh里的if [ $foo -eq 0 ]，這個(gè)方括號(hào)跟Java/PHP里if后面的圓括號(hào)大不相同，它是一個(gè)可執(zhí)行程序（和ls, grep一樣），想不到吧？在CentOS上，它在/usr/bin目錄下：

ll /usr/bin/[
-rwxr-xr-x. 1 root root 33408 6月  22 2012 /usr/bin/[

正因?yàn)榉嚼ㄌ?hào)在這里是一個(gè)可執(zhí)行程序，方括號(hào)后面必須加空格，不能寫成if [$foo -eq 0]

1. if else

if

if condition
then
    command1 
    command2
    ...
    commandN 
fi

寫成一行（適用于終端命令提示符）：

if `ps -ef | grep ssh`;  then echo hello; fi

末尾的fi就是if倒過來拼寫，后面還會(huì)遇到類似的

if else

if condition
then
    command1 
    command2
    ...
    commandN
else
    command
fi

if else-if else

if condition1
then
    command1
elif condition2
    command2
else
    commandN
fi
2. for while

for

在開篇的示例里演示過了：

for var in item1 item2 ... itemN
do
    command1
    command2
    ...
    commandN
done

寫成一行：

for var in item1 item2 ... itemN; do command1; command2… done;

C風(fēng)格的for

for (( EXP1; EXP2; EXP3 ))
do
    command1
    command2
    command3
done

while

while condition
do
    command
done

無限循環(huán)

while :
do
    command
done

或者

while true
do
    command
done

或者

for (( ; ; ))

until

until condition
do
    command
done
3. case
case "${opt}" in
    "Install-Puppet-Server" )
        install_master $1
        exit
    ;;

    "Install-Puppet-Client" )
        install_client $1
        exit
    ;;

    "Config-Puppet-Server" )
        config_puppet_master
        exit
    ;;

    "Config-Puppet-Client" )
        config_puppet_client
        exit
    ;;

    "Exit" )
        exit
    ;;

    * ) echo "Bad option, please choose again"
esac

case的語法和C family語言差別很大，它需要一個(gè)esac（就是case反過來）作為結(jié)束標(biāo)記，每個(gè)case分支用右圓括號(hào)，用兩個(gè)分號(hào)表示break

九、重定向

  • 標(biāo)準(zhǔn)輸入：代碼為0，使用<或<<；
  • 標(biāo)準(zhǔn)輸出：代碼為1，使用>或>>；
  • 標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出：代碼為2，使用2>或2>>；
  • 如果想將正確與錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)同時(shí)寫入同一個(gè)文件中，使用&>。

輸出：

可以將命令的輸出內(nèi)容保存至文件，若文件不存在，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建。
若使用的是>，原有的文件將會(huì)被覆蓋；
若使用的是>>，將會(huì)添加到文件末尾。

輸入：

將原本需要鍵盤輸入的數(shù)據(jù)改由文件內(nèi)容來替代。
<<當(dāng)鍵盤輸入指定內(nèi)容時(shí)，輸入就結(jié)束。

十、命令執(zhí)行判斷依據(jù)

當(dāng)我們需要一次執(zhí)行很多命令時(shí)，我們有一下幾種方法：

  1. cmd ; cmd

可以一次執(zhí)行多個(gè)命令，但是不考慮命令之間的相關(guān)性，也就是說前面的命令不能影響后面的命令是否執(zhí)行。

  1. 與&& 或||

若一個(gè)命令執(zhí)行的結(jié)果正確，在Linux下面會(huì)回傳一個(gè)$?=0（命令回傳碼）的值；
我們可以通過邏輯運(yùn)算符&&、||來進(jìn)行判斷：

cmd1 && cmd2
若cmd1支持正確，則開始執(zhí)行cmd2，否則不執(zhí)行；

cmd1 || cmd2
若cmd1支持錯(cuò)誤，則開始執(zhí)行cmd2，否則不執(zhí)行；

十一、管道命令

管道命令“ | ”能將前一個(gè)命令傳來的正確信息作為輸入傳遞給后一個(gè)命令。

常用的管道命令：

1. cut
將同一行里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，用于分析一些數(shù)據(jù)或文字

2. grep
利用正則表達(dá)式分析一行數(shù)據(jù)

3. sort
可幫助我們進(jìn)行排序

4. uniq
刪除重復(fù)數(shù)據(jù)

5. wc
計(jì)算輸出內(nèi)容的相關(guān)信息

6. tee
同時(shí)將數(shù)據(jù)流送到文件和屏幕

7. tr
刪除或替換一段信息中的文字

8. expand
將tab按鍵轉(zhuǎn)換成空格鍵

9. split
將大文件切割為小文件

10.xargs
以空格符作為分割，產(chǎn)生某個(gè)命令的參數(shù)

十二、文件包含

可以使用source和.關(guān)鍵字，如：

source ./function.sh
. ./function.sh

在bash里，source和.是等效的，他們都是讀入function.sh的內(nèi)容并執(zhí)行其內(nèi)容（類似PHP里的include），為了更好的可移植性，推薦使用第二種寫法。

包含一個(gè)文件和執(zhí)行一個(gè)文件一樣，也要寫這個(gè)文件的路徑，不能光寫文件名，比如上述例子中:

. ./function.sh

不可以寫作：

. function.sh

如果function.sh是用戶傳入的參數(shù)，如何獲得它的絕對(duì)路徑呢？方法是：

real_path=`readlink -f $1`#$1是用戶輸入的參數(shù)，如function.sh
. $real_path

十三、函數(shù)

函數(shù)是存在內(nèi)存里的一組代碼的命名的元素。

函數(shù)的語法結(jié)構(gòu)為：

function <function-name> {
    <code to execute>
}

我們使用位置參數(shù)$1來接收命令行里傳遞的參數(shù)，需要注意的是$1 用大括號(hào)來括起來。

shell 腳本是從上至下來執(zhí)行的，如果在一個(gè)函數(shù)中調(diào)用了另一個(gè)函數(shù)，那么被調(diào)用的函數(shù)要定義在調(diào)用函數(shù)的前面。

當(dāng)然，除了函數(shù)可以傳遞參數(shù)外，還可以有返回值。默認(rèn)情況下，在執(zhí)行完函數(shù)內(nèi)的最后一行代碼后，方法會(huì)返回一個(gè)狀態(tài)的數(shù)字，你可以使用$?變量來查看函數(shù)執(zhí)行的狀態(tài)。如果返回值為0，表示方法正常退出，非0表示程序發(fā)生錯(cuò)誤或其他非正常退出。

我們使用return關(guān)鍵字來返回一個(gè)整數(shù)。這里需要注意兩點(diǎn)：

  • 函數(shù)一旦執(zhí)行完就會(huì)返回狀態(tài)代碼。狀態(tài)代碼的范圍為0到255。
  • 如果不想返回函數(shù)的狀態(tài)代碼，而是想返回一個(gè)字符串或是其他類型，可以使用 echo 變量的方式來返回值。

參考

鳥哥的Linux私房菜
Shell腳本編程30分鐘入門

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