简介

概述：

• Linux中的Shell作为用户与操作系统的接口，是用户使用操作系统的接口。Shell既是命令解释器，也是编程语言。
• 作为命令解释器，Shell是接受用户输入命令、识别、解释、执行命令、返回用户结果的终端窗口，功能相似Windows系统中的cmd.exe程序。
• 作为编程语言，Shell它提供了变量、过程控制结构、引用、函数、数组等功能，可以粘合公共程序、系统工具和用户程序Shell脚本，实现更复杂的功能。
• Linux许多管理任务都是通过的Shell脚本实现的，如Linux在启动过程中通过运行//etc/rc.d脚本在目录中执行系统配置和建立服务。Shell也可用于定制用户的工作环境。
• 每个Linux系统发行版包含多种版本Shell，一般有Bash，Bourne，TC Shell，C Shell和Korn Shell等等。其中Bash吸收和继承他人Shell它已成为目前应用最广泛的优势Shell，是Linux Shell事实标准。

学习目标：

• 掌握Shell语法结构的脚本、变量、表达式、数学操作、字符串处理、输入输出
• 掌握使用Shell三种控制结构的基本编程方法：条件和条件、选择和循环
• 了解全局变量、局部变量和命令行参数的基本概念和用途
• 掌握文件I/O和I/O重定向基本编程方法
• 理解Shell函数

2.1 Shell编程的基本概念

Shell脚本通过很多Linux命令通过Shell控制结构粘合形成的文本文件，一个Shell文件可以作为一个Linux以高效的方式执行命令，完成更复杂的管理控制功能，Shell脚本又叫Shell程序。

2.1.1 Shell脚本程序结构

• Shell可以包括脚本的句子Linux命令、赋值句、输入输出句和过程控制结构
• 举例

#!/bin/bash

list = `ls./temp` #赋值语句， ``表示输出是``内表达式值

for f in $list

do

mv ./temp/$f ./temp/$f.txt #变量前加$，表示引用该变量值

done

echo finished!

2.1.2 Shell脚本的创建和执行方法

• 创建shscri脚本

• 创建目录./temp以及目录中的一些文件

• 执行脚本，检查执行是否成功

• 给脚本增加可执行权限，然后执行

• 但是，执行任何虚假文件的权限都不够（我在这里执行了两次脚本，所以有两个.txt）

注意：

• shell脚本中不能随意添加空格，除了命令中的空格，命令中的空格只能控制一个，否则会报错

• 当./运行时总是提示: (bash: ./hello.sh: bin/bash: 坏的解释器： 没有文件或目录)，但当使用时bash正确的操作，你需要检查你的脚本，把第一行改成 #!/bin/bash ，少写一个//

2.1.3 Shell变量和赋值表达式

Shell变量

• 可存储在变量中Shell脚本的其他命令使用程序中的一些命令产生的数据。用户变量可以是任何不超过20个字母、数字或下划线的文本字符串，用户变量可以区分大小写。
• Shell变量的使用非常灵活，不需要事先定义变量，在赋值变量时会自动定义，Shell变量值的类型是字符串，任何字符串都可以赋值变量。

赋值表达式

• 可通过字符串常量，Shell变量引用、Linux命令直接输出拼接。
• 引用字符串常量和变量来区分，Shell要求用$来引用变量
• 若被引用的Shell字母、数字、下划线等字符应在变量名后用花括号{}包括变量名，否则bash变量名不能从正确的命名中提取。
• 为了区分赋值表达式Linux命令与字符串常量，Linux命令需要反引号``括起来
• 未经定义的Shell也可引用变量

示例

• 创建exvar.sh脚本

• 给脚本加执行权限，执行

2.1.4 Shell输入输出语句

• Shell用echo显示命令的表达式，包括变量值、字符串常量和命令输出
• 用read命令允许用户从键盘终端输入信息Shell变量。read命令格式：

read [-s] [-p prompt] variable1 variable2 …

• 上述语法表示用户输入多个字符串，依次存入Shell变量variable1、variable2……，使用bash当命令提取输入时，将空格作为字符串分隔符。
• -s：用户输入时无提示信息
• -p prompt：提示用户输入前显示提示串prompt

示例

• 创建io.sh脚本

• 执行脚本

2.1.5 终止脚本执行和终止

• 在Linux在系统中，任何命令和脚本执行后都有终止状态，即使命令不执行或不存在，也有终止状态
• 命令或脚本的终止状态码是介于0到255的整数。等于0表示执行成功，大于0表示执行失败。

(1)用户设置终止状态码

exit 状态码

(2)系统设置终止状态码

终止状态码	描述
0	命令执行成功
126	命令无法执行
127	没有找到命令
128	无效的终止参数
128+x	使用Linux信号的致命错误
130	使用crtl+C终止进程

                                       【Linux命令、脚本常见终止状态及描述】

Linux将进程（命令、脚本的执行）的终止状态保存在一个特殊的Shell变量？中，用命令：

                                           echo $?

查看终止状态

2.2 Shell数学运算与字符串处理

2.2.1 Shell数学运算

两种数学运算机制

• 一种是使用expr命令，格式为expr expression
• 另一种是利用美元符号和方括号把数学表达式括起来，格式为$[expression]，第二种用的比较多

示例

• 创建arith.sh

• 执行脚本

2.2.2 Shell字符串处理

 

功能	编程方法
截取字符串	${str:pos} ${str:pos:len} 功能：在字符串str中，抽取从位置pos开始，长度为len的字串。注意，下表从1开始
计算字符串长度	${string} expr length $string 功能：计算字符串string长度
计算字串的出现位置	expr index $string substring 功能：在字符串string中找字串substring第一次出现的位置，若找不到返回0或1
返回匹配到的字串的长度	expr index $string substring 功能：返回string从头开始匹配substring的字串的长度，若找不到，返回0
删除字符串	${string#substring} 功能：删除string开头处与substring匹配的最短字串 ${string##substring} 功能：删除string开头处与substring匹配的最长字符串

2.3 Shell条件与if控制结构

2.3.1 if语句

if语句

• 不带else分支的if语句格式

if condition

then

commands

fi

• 带else分支的if语句格式

if condition

then

commands

else

commands

fi

示例

示例2-1：condif1.sh

• 创建condif1.sh

• 执行condif1.sh

 示例2-2：condif2.sh

• 创建condif2.sh

• 执行condif2.sh

示例2-3：condif3.sh

• 创建condif3.sh

• 执行condif3.sh

• 修改文件让它走if分支

 

 2.3.2 test命令

• test命令提供条件检测能力、如数值比较、文件属性检查、字符串比较等等。
• test命令算出的条件值为true，则test命令将其终止状态码置为0，if语句执行其then分支；若计算出的条件值为false，则test命令将其状态码置为非零，执行if的分支
• 命令格式：

                        test condition

• if then + test：

                       if test condition

                       then

                       commands

                       fi

       另一种方法：

                       if [ condition ]      #注意[ xxx ]前后都要有一个空格

                       then

                       commands

（1）数值比较

比较	描述
n1 -eq n2	检查n1是否等于n2
n1 -ge n2	检查n1是否大于等于n2
n1 -gt n2	检查n1是否大于n2
n1 -le n2	检查n1是否小于等于n2
n1 -lt n2	检查n1是否小于n2
n1 -ne n2	检查n1是否不等于n2

举例：cmpnum.sh

• 创建cupnum.sh

• 执行cupnum.sh 

（2） 字符串比较

比较	描述
str1=str2	检查str1与str2是否相等
str1!=str2	检查str1与str2是否不同
str1<str2	检查str1是否小于str2
str1>str2	检查str1是否大于str2
-n str1	检查str1的长度是否大于0
-z str1	检查str1的长度是否为0

示例：cmpstr.h

• 创建cmpstr.h

• 执行cmpstr.h 

 （3）文件比较

比较	描述
-d file	检查file是否存在并且是一个目录
-e file	检查file是否存在
-f file	检查file是否是一个文件
-r file	检查file是否存在并且可读
-s flie	检查file是否存在并且不为空
-w file	检查flie是否存在并且可写
-x file	检查file是否存在并且可执行
-O file	检查file是否存在并且被当前用户拥有
-G file	检查file是否存在并且默认值为当前用户组
file1 -nt file2	检查file1是否比file2新
file1 -oz file2	检查file1是否比file2旧

示例1：cmpfile1.sh

• 创建cmpfile1.sh

• 执行cmpfile1.sh

示例2：cmpfile2.sh 

• 创建cmpfile2.sh

• 执行cmpfile2.sh

2.3.3 复合条件查询

 if-then语句可以使用布尔逻辑来合并检查条件，可以使用两个布尔值

...[condition]&&[condition2]

...[condition]||[condition2]

示例：cmpand.sh

• 创建cmpand.sh

• 执行cmpand.sh

2.3.4 case语句

case variable in

pattern1 | pattern2) commands1;;

pattern3) commands2;;

*)default commands;;

esac

举例：condcase.sh

• 创建condcase.sh

•  执行condcase.sh

2.4 循环结构

2.4.1 for循环

for var in list

do

commands

done

do和done之间的命令序列是for循环体，这些命令可以用$var引用变量var的值，即当前迭代的列表项值。列表中指定值有几种不同的方法，如下：

（1）读取列表或变量中的值（loopfor1.sh）

• 创建loopfor1.sh

• 执行loopfor1.sh

（2）读取命令结果中的值（loopfor2.sh）

•  创建loopfor2.sh

• 执行loopfor2.sh

（3）使用通配符（loopfor3.sh）

•  创建loopfor3.sh

• 执行loopfor3.sh

2.4.2 while循环结构

whlie test command

do

other commands

done

 示例（loopwhile1.sh）：

• 创建loopwhile1.sh

• 执行loopwhile1.sh

 2.4.3 Util循环结构

until test commands

do

other commands

done

示例：（loopuntil.sh）

• 创建loopuntil.sh

• 执行loopuntil.sh

2.5 Linux全局变量和环境变量

2.5.1 Linux Shell层次结构

• 创建scope.sh

• 执行scope.sh

• 层次结构

 2.5.2 Shell全局变量与局部变量

全局变量：所有Shell中可见

局部变量：仅在创建它的Shell中可见

• 创建scope2.sh

• 执行scope2.sh

2.5.3 Linux环境变量

 Linux常用环境变量的名称和描述

变量	描述
PATH	冒号隔开的目录列表，Shell将在这些目录中查找命令
LD_LIBRARY_PATH	程序运行过程中查找第三方库的目录路径，以冒号隔开多个目录
C_INCLUED_PATH	C编译过程中查找第三方头文件路径，以冒号隔开多个目录
CPLUS_INCLUDE_PATH	C++编译过程中查找第三方头文件路径，以冒号隔开多个目录
JAVA_HOME	java开发环境所在目录
UID	当前用户ID
HOME	当前用户的主目录
USER	当前用户名
SHELL	当前Shell类型
PWD	当前工作目录

•  用echo命令或赋值语句读取变量值

• 可用env查看所有环境变量值

 

 常用Linux环境变量

（1）命令搜索路径环境变量PATH

• 我们发现，如果命令串只给文件名会出错

•  为了探究原因，我们先查看环境变量PATH保存的命令搜索目录列表是什么：

发现里面没有home/shiyanlou:(即scope.sh所在目录)

• 将文件路径"."添加到PATH路径中

• 再直接输文件名就能执行该命令了 

（2）开发工具安装位置环境变量

安装完开发工具后，安装程序会为它们创建一个环境变量，保存到它们的安装位置，一般取名为“大写的工具名称_HOME”。这些软件本身会携带一系列操作命令，一般放到其子目录bin中。因此为了方便运行这些命令，应该手动或自动将相应的bin命令添加到环境变量PATH的目录中。如安装Hadoop后，将$HADOOP_HOME/bin添加到PATH中。

但这样的话，只有在该窗口才能用。为了每次开机后都能使，需要把设置PATH的命令放在初始化脚本文件中。

系统初始化脚本有多个，Ubuntu中，/etc/profile是系统化脚本，对所有用户生效。$HOME/.profile是用户登录初始化脚本，放在该文件中的设置对所有终端窗口生效。$HOME/.bash_rc是终端窗口初始化脚本，仅对当前窗口初始化有效。

（3）C/C++应用开发与运行相关环境变量（3个）

• LD_LIBRARY_PATH：保存应用程序运行时搜索到的自定义或第三方共享库（动态库）路径列表
• C_INCLUDE_PATH：保存第三方C语言库函数API的头文件目录列表，作为gcc默认查找的头文件目录；
• CPP_INCUDE_PATH：保存第三方C语言库函数API的头文件目录列表，作为g++默认查找的头文件目录；

 2.5.4 Shell变量的删除和只读设置方法

• 变量都是占用内存的，不用可以删除：unset
• 变量一般可读写，但readonly或declare -r可设置为只读。定义为只读后，变量不能再被赋值。

2.5.5 Shell数组的定义和使用方法

数组定义格式：

array_name=(value1 …… valuen)  #给整个数组赋初值，值之间用空格隔开

或

array_name[i]=value1  #给一个元素数组赋值，引用数组时必须用花括号括起数组元素名，格式为：  ${array_name[index]}

示例：（array.sh）

• 创建array.sh

• 执行array.sh

2.6 Linux文件I/O、I/O重定向和管道

2.6.1 标准文件描述符

• Linux系统以文件处理功能见长，它把普通文件、I/O设备、网络连接都看成文件，从而便于将输入输出设备、网络通信连接统一看成文件I/O，简化I/O概念和I/O编程。
• Linux使用文件描述符（file descriptor）标识每个文件对象，文件描述符是一个非负整数，每个进程中多达1024个文件描述符（实际限额可用命令ulimit查看和设置）
• 前三个文件0 1 2用于特殊用途，分别表示标准输入、标准输出、标准错误输出

 

文件描述符	缩写	描述
0	STDIN	标准输入
1	STDOUT	标准输出
3	STDERR	标准错误输出

2.6.2 I/O重定向

（1）输出重定向：

• >
• >> (追加)

（2）输入重定向：

• <

（3）标准错误输出重定向：

• 1>：正常输出被符号"1>"后的文件
• 2>：出错信息则被送到"2>"后的文件

2.6.3 管道

将一条命令的输出送往另一个命令（或脚本），这样可以给操作管道带来极大的方便。操作符号|，用管道连接命令的格式是：

command1 | command2

2.6.4 从文件获取输入

• 创建piperead.sh

• 执行脚本

 

2.7 命令行参数

向Shell脚本传递数据的另一种方式是使用命令行参数，可以在执行脚本时向命令行中添加数据。

示例：pospar1.sh

• 创建pospar1.sh

• 执行pospar1.sh

2.8 Shell函数

2.8.1 函数的基本用法

function关键字后面跟代码块

function name{  #name定义函数的唯一名称

     commands   

}

示例：fun1.sh

• 创建fun1.sh

• 执行fun1.sh

2.8.2 像函数传递参数

可以使用标准环境变量给函数传递参数。l例如，函数名在变量$0中定义，函数命令行的数目使用变量$1和$2等定义，专用变量$#可以用来确定传递给函数的参数数目。

 示例：fun2.sh

• 创建fun2.sh:

• 执行fun2.sh: