Linux Shell 程序设计 笔记

shell是UNIX/Linux系统的一个重要层次，它是用户与系统交互的界面；

1.shell 概述

1.1shell的特点和主要版本

特点：

1. 对已有的命令进行组合；
2. 提供文件名扩展字符；
3. 可直接使用shell内置命令；
4. 允许灵活地使用数据流；
5. 程序模块结构化；
6. 能在后台执行；
7. 提供可配置环境；
8. 提供一个高级命令语言；

种类：

1. Bourne shell（sh）
2. C shell（csh）
3. Korn shell（ksh）
4. Bourne Again shell（bash）

1.2 简单shell程序示范

#!/bin/bash 

if test $#=0
then ls 
else 
    for i
    do 
        ls -l $i|grep `^d`
    done
fi

1.1.3shell脚本的建立和执行

建立：编辑器（如vi）；
执行：

1. 输入定向到shell脚本；
   $bash < 脚本名
2. 以脚本名作为bash参数；
   $ bash 脚本名 [参数]
   特点：可在脚本名后带参数，从而将参数值传递给程序中的命令；（如函数的调用）
3. 将shell脚本的权限设置为可执行；
   /*1.更改权限*/
$ sudo chmod 777 文件名
/*2.将该脚本所在目录添加到命令搜索路径（PATH）中*/
$ PATH=$PATH:
/*3.执行还文件*/
$ 文件名

2.命令历史

2.1 显示历史命令

语法：history [option][arg...]

1. 不带参数
   显示所有历史命令清单
2. 带一个整数X
   显示历史表中最后X行
3. 带一个文件名X
   将X作为历史文件名
4. 常有选项
   -a 在历史文件中添加“新”历史命令行；
   -n 从历史文件中读取尚未读入的历史命令行，添加到当前历史清单中；
   -r 读取历史文件的内容，并把它作为当前历史命令；
   -w 把当前历史文件写到历史文件中，覆盖原有内容；
   -c 删除历史清单中的所有项

2.2 执行历史命令

执行历史命令是命令替换方式之一，以“！”开头；

格式	意义
!!	重复上一条命令，也就是“!-1”
!n	重复执行第n条命令
!-n	重新执行倒数第n条历史命令
!string	重新执行以字符串“string”开头的最近的历史命令行
!?string?	重新执行最近的、其中包含字符串string的那条历史命令
!#	在现在为止所输入的整个命令行

2.3 配置历史命令环境

在默认方式下，bash使用用户主目录下的文件“.bash_history”来保存命令历史；
更改：$ HISTFILE="路径"更改后则存放在该“路径”下；

历史文件保留的命令有限，其默认值为500；
更改：$ HISTSIZE=600

3.命令补全

Tab键

4.别名

4.1 定义别名

语法格式：alias [name[=value]]...
注：alias 后面没有指定参数——显示别名清单；

//例：
$alias ..='cd ..'//定义别名，需把代表内容有单引号括起
//注：赋值号"="两边不能有空格；

4.2 取消别名

语法格式：unalias name..

5.shell 特殊字符

5.1通配符

一般通配符

• *（星号）——匹配任意字符的0次或多次出现；
  注：文件名前面的圆点(.)和路径名中的斜线(/)必须显式匹配；
  例：“f*”可匹配“f，fa，f1等”
  “*file” 不可匹配“.profile”，“.*file” 才可匹配“.profile”
  “/ect*.c”不能匹配“/ect/”目录下有后缀“.c”的文件；
  “/ect/*.c”可以；
• ?（问号）——匹配任意一个字符；
• [字符组]——匹配该字符组所限定的任何一个字符；
• !（惊叹号）——否定

模式匹配

• *（模式表）——匹配给定模式表中0次或多次出现的模式；
• +（模式表）——匹配给定模式表中一次或多次出现的“模式”；
• ？（模式表）——匹配模式表中任何一种0次或1次出现的”模式“；
• @（模式表）——仅匹配模式表中给定一次出现的”模式“；
• ！（模式表）——除给定模式表中的的一个模式外，它可以匹配其他任何东西；

5.2 引号

三种：单引号、双引号和倒引号；

a.双引号
由双引号括起来的字符均作为普通字符对待；（”$、`、\“除外）

• $ 变量替换
• ` 命令替换
• \ 转义字符（仅当其后接”$、`、“、\）

echo "current directory is `pwd`" //命令`倒引号
echo "home directory is $HOME"
echo "file*.?"
echo "directory '$HOME'"//变量倒引号

b.单引号
由单引号括起来的字符都作为普通字符出现；（特殊字符也失去原来的意义）

c.倒引号
带引号括起来的字符串被shell解析为命令行；在执行时先执行该命令行，并以结果代替括起部分；

//例
$today=`date`
$echo Today is $today
Today is 2017年 05月 14日 星期日 23:11:32 CST

倒引号还可以嵌套使用，嵌套使用时内层倒引号必须用反斜线（\）将其转义；

//例
$Nuser=`echo The number of users is \`who | wc -l\``
$echo $Nuser
The number of users is 1

补充：反斜线（\）是转义字符，能把特殊字符变成普通字符；

5.3 输入/输出重定向

执行shell文件，通常打开三个标准文件：标准输入文件（stdin）、标准输出文件（stdout）和标准出错输出文件（stderr）；分别对应键盘、屏幕和屏幕终端；

a.输入重定向

输入重定向符“<”，作用：把命令（或可执行程序）的标准输入重新定向到指定文件；

形式：命令 < 文件名

b.输出重定向
输出重定向符”>”,作用：把命令（或可执行程序）的标准输出重新定向到指定文件；

注：

1. 该命令输出不显示在屏幕上，而是写入文件中；
2. 若多个命令的输出都定向同一个文件，那么只有最后输出结果保留在文件中；
3. 若定向到不存在的文件上，将会创建一个新文件；

形式：命令 > 文件名

c.输出附加重定向

输出重定向符”>>”,作用：把命令（或可执行程序）的标准输出附加到指定文件的后面；（类似追加）

形式：命令 >> 文件名

d.即时文件定向符

即使文件：由重新定向符“<<”、一对标记符以及若干输入行组成；

形式：命令 [参数]<< 标记符

作用：把预先处理的固定信息放入即时文件中，由相应命令执行时立即读取；

e.与文件描述字有关的重定向

文件描述字：每一个文件“打开”系统自动赋予的；

所以，三个标准文件的文件描述符分别是

• 标准输入文件（stdin）——0
• 标准输出文件（stdout）——1
• 标准出错输出文件（stderr）——2

//例：错误重定向
命令 2> 文件名  （注：“2”和“>”之间不能有空隙）
命令 2>> 文件名
$gcc m1.c 2>errfile
//对C语言源文件m1.c进行编译，将其产生的错误信息写入到文件errfile中；

//例：标准输出和标准错误输出重定向
$command $>file
$command>file 2>$1
//上面两条等价
//其中“2>$1”，表示把标准错误输出重定向到标准输出；

5.4 注释、管道线和后台命令

a.注释

shell程序以“#”开头的正文行表示注释；以“！#”开头的，后面所跟的字符串就是所使用shell的绝对路径名；

b.管道线

管道线由竖杠（|）隔开的若干命令组成的；

//例

$ls -l $HOME | wc -l

//在管道线中，每个命令执行时都由一个独立进程；
//前一个命令的输出是下一个命令的输入；
//“过滤器”，首先读取输入，然后将输入以某种简单方式进行变换，再将处理结果输出；
//grep、tail、sort和wc等均是过滤器

c.后台命令

系统执行方式：前台方式、后台方式：
前台：输入命令后立即执行；执行过程中用户与系统可以发生交互作用——用户输入数据；
后台：执行花费时间长，放置后台执行；方式：$gcc m1.c&

5.5 命令执行操作符

a.顺序执行

由上到下，由左到右，“；”分割；

b.逻辑与

逻辑与操作符“&&”把两条命令联系在一起；

一般形式：命令1 && 命令2

说明：先执行命令1，成功后才执行命令2；命令执行成功其返回值为0，不成功返回非0；

c.逻辑或

逻辑或操作符“||”把两条命令联系在一起；

一般形式：命令1 || 命令2

说明：先执行命令1，若不成功才执行命令2；否则，若命令1执行成功，则命令2不执行；命令执行成功其返回值为0，不成功返回非0；

5.6 成组命令

a.{}形式
b.（）形式

两种形式、作用相同；

区别：用{}括起来的成组命令只在本shell内执行，不产生新的进程；而用（）括起来的成组命令是在新的shell内执行，是要建立新的子进程；所以使用（）不会改变父shell的变量值及工作目录；

6.shell变量

环境变量：永久性变量，其值不会随脚本的执行结束而结束；
临时变量：在shell内部定义，使用范围在其脚本内，随着脚本的存在而存在；

6.1 用户定义的变量

a.变量名

字母或下划线符打头的字母、数字和下划线符序列，并区分大小写；

b.变量赋值

一般形式：变量名=字符串

c.引用变量名

使用“$”替换；

//例1.显示变量值
$dir=/usr/meng/ff
$echo $dir
/usr/meng/ff ##显示结果
$echo dir
dir ##显示结果

//例2.变量值可作为某个长字符串的一部分
$s=ing
$echo read$s and writ$s
reading and writing

//例3.使用{}括起的变量
$dir=/usr/meng
$cat ${dir}qc/m1.c  //将文件/usr/mengqc/m1.c 显示出来
//使用{}括起，以便不要混淆

d.命令替换

将命令的执行结果赋值给变量

1.命令表，命令表使用倒引号引用命令；

2.$(命令表)；

6.2 数组

bash只提供一维数组，并且没有限定数组大小；

//显示声明
declare -a 数组名

//赋值
//单一赋值
数组名[下标]=值
//组合赋值
数组名=（值1 值2 值3 …… 值n）

//读取
${数组名[下标]}

注： 1.没有下标，则默认表示下标表示为0的数组元素；
2.使用*或@作为下标，则代表所有元素；
3.使用命令 unset 可以取消一个数组的定义；

6.3 变量的引用

有效的变量引用表达式有以下形式：

$name            
${name#pattern}
${name}         
${name##pattern}
${name[n]}        
${name % pattern}
${name[*]}        
${name %% pattern}
${name [@]}       
${#@}
${name:-word}     
${$#*}
${name:=word}     
${# name }
${name:?word}     
${# name[*]}
${name:+word}     
${#name[@]}

①表达式$name表示变量name的值，若变量未定义，则用空值替换。

②表达式${name}将被变量name的值替换。用花括号括起name，目的在于把变量名与后面的字符分隔开，避免出现混淆。替换后花括号被取消。

③${name[n]}表示数组变量name中第n个元素的值。

④表达式${name[*]}和${name[@]}都表示数组name中所有非空元素的值，每个元素的值用空格分开。如果用双引号把它们都括起来，那么二者的含义就有区别：对于"${name[*]}",它被扩展成一个词(即字符串)，这个词由以空格分开的各个数组元素组成；对于"${name[@]}"，它被扩展成多个词，每个数组元素是一个词。如果数组name中没有元素，则${name[@]}被扩展为空串。 

⑤表达式${name:-word}、${name:=word}、${name:+word}、${name:?word}的计算方法在4.7节中介绍

⑥表达式${name#pattern}和${name##pattern}
如果pattern(Shell模式)与name值的开头匹配，那么name的值去掉匹配部分后的结果就是该表达式的值;否则, name的值就是该表达式的值。在第一种格式中，name值去掉的部分是与pattern匹配的最少的部分；而第二种格式中，name值去掉的部分是与pattern匹配的最多的部分。

⑦表达式${name % pattern}和${name %% pattern}
如果pattern与name值的末尾匹配，那么name的值中去掉匹配部分后的结果就是该表达式的值；否则，该表达式的值就是name的值。在第一种格式中，去掉的部分是最少的匹配部分；而第二种格式中，去掉的部分是最多的匹配部分。  

⑧表达式${#@}和${#*}
   它们的值分别是由$@和$*返回的参数的个数。

⑨表达式${#name[i]}
   该表达式的值是数组name第i个元素值的长度(字符个数)。

⑩表达式${#nane[*]}和${#name[@]}
   它们的值都是数组name中已经设置的元素的个数。

6.4 输入/输出命令

a.read命令

从键盘读数据

形式：read 变量1~【变量2 ...】（说明：“~”表示多数据时，使用空格或制表符隔开）

三种情况：

1. 一对一；
2. 一对多；
3. 一对0；

b.echo命令

显示数据

如echo带-e选项的话，那么在其后的参数中可以有以下转义字符；
\a 响铃警报；
\b 退一个字符位置
\c 光标不换行

如echo带-n选项的话：
\e 转义字符
\f 换页
\n 显示换行
\r 回车
\t 水平制表符
\v 垂直制表符
\ 显示\
\m 是一个1、2或3位的八进制；
\xm 是一个1、2或3位的十六进制；

6.5 位置参数

a.位置参数及其应用

命令行实参与脚本中位置变量的对应关系如下所示：

exam1 m1 m2 m3 m4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 {11}

引用它们的方式依次是 0, 1, 2,…, 9, 10, {11}等。

其中，$0始终表示命令名或shell脚本名。

b.用set命令为位置参数赋值

在shell程序中可以使用set命令为位置参数赋值或重新赋值；

6.6 移动位置参数

每执行一次shift命令，就把命令行上的实参向左移一位，即相当于位置参数向右移动一个位置。

命令行： ex7 A B C D E F

原位置参数 0 1 2 3 4 5 $6

移位后： 0 1 2 3 4 5

shift命令不能将 0移走，所以经shift右移位置参数后， 0的值不会发生变化。

shift命令可以带有一个整数作为参数

6.7 预先定义的特殊变量

1. $# 表示命令行上的个数；
2. $? 表示上一条命令执行后的返回值；
3. $$ 表示当前进程的进程号；
4. $! 表示上一个后台命令对应的进程号；
5. $- 是由当前shell设置的执行标志名组成的字符串；
6. $* 表示在命令行中实际给出的所有实参字符串；
7. $@ 同上

6.8 环境变量

1.常用的环境变量

HOME：用户主目录的全路径名

LOGNAME：即你的注册名，由Linux自动设置

MAIL： 你的系统信箱的路径

PATH： shell从中查找命令的目录列表。可以设置它，如：PATH= PATH: HOME/bin

PS1：shell的主提示符。 bash默认的主提示符一般为“\s-\v$ ”。其中,\s表示shell的名称；\v表示bash的版本号PS1=”Enter Command> “

PWD：你当前工作目录的路径

SHELL：你当前使用的shell

TERM： 你的终端类型

2.使用环境变量

3.删除环境变量

unset

6.9环境文件

bash的环境文件包括.bash_profile文件、.bashrc文件、.bash_logout文件等；

在.bash_profile中，设置了环境变量和文件掩码（umask） 名为.bashrc的脚本，每次启动bash时便会执行它。它只含有针对bash的命令，可以用来设置别名；

.bashrc在.bash_profile之后执行；

.bash_logout，它仅在退出注册的时候运行；

6.10 export语句与环境设置