Linux--shell编程规范与变量（管道符与重定向）

一：shell脚本概述

在一些复杂的 Linux 维护工作中，大量重复性的输入和交互操作不仅费时费力，而且容易出错，而编写一个恰到好处的 Shell 脚本程序，可以批量处理、自动化地完成一系列维护任务，大大减轻管理员的负担。

1.1：shell的作用

Linux 系统中的 Shell 是一个特殊的应用程序，它介于操作系统内核与用户之间，充当了一个“命令解释器”的角色，负责接收用户输入的操作指令（命令）并进行解释，将需要执 行的操作传递给内核执行，并输出执行结果。
常见的 Shell 解释器程序有很多种，使用不同的 Shell 时，其内部指令、命令行提示符等方面会存在一些区别。通过/etc/shells 文件可以了解当前系统所支持的 Shell 脚本种类。

[root@server ~]# cat /etc/shells
/bin/sh
/bin/bash
/usr/bin/sh
/usr/bin/bash
/bin/tcsh
/bin/csh

1.2：shell脚本的三种执行方法与区别

1.2.1：相对路径与绝对路径

用此方法需要给脚本加x(执行)权限

[root@server data]# vim script.sh
[root@server data]# ls
script.sh
[root@server data]# chmod +x script.sh  #赋予执行权限#
[root@server data]# ./script.sh  #相对路径，表示在当前路径下执行#
This is a script !
[root@server data]# cd
[root@server ~]# pwd  #切换到root#
/root
[root@server ~]# /root/data/script.sh   #此时再执行时需要用绝对路径#
This is a script !
[root@server ~]# 

用此方法执行脚本表示在当前shell中打开一个子shell来执行脚本内容，当脚本内容结束，则子shell关闭，回到父shell中。

1.2.2：bash + 脚本名

[root@server ~]# cd data/
[root@server data]# vim script2.sh
[root@server data]# ls
scrip2.sh  script.sh
[root@server data]# bash script2.sh 
This is second script !

此方法不需要脚本具有执行权限，也表示在当前shell中打开一个子shell来执行脚本内容，当脚本内容结束，则子shell关闭，回到父shell中。

1.2.3：source + 脚本名

[root@server data]# vim script3.sh
[root@server data]# source script3.sh 
This is third script !

此方法不需要脚本具有执行权限，是在当前shell下执行，并不需要建立子shell。

1.3：重定向与管道操作

由于 Shell 脚本“批量处理”的特殊性，其大部分操作过程以静默方式运行，不需要用户进行干预。因此学会提取、过滤执行信息变得十分重要。本次主要介绍 Shell 环境中的两个 I/O 操作：重定向和管道。

1.3.1：重定向操作

Linux 系统使用文件来描述各种硬件、设备等资源，如以前学过的硬盘和分区、光盘等设备文件。用户通过操作系统处理信息的过程中，包括以下几类交互设备文件。

• 标准输入（STDIN）：默认的设备是键盘，文件编号为 0，命令将从标准输入文件中读取在执行过程中需要的输入数据。
• 标准输出（STDOUT）：默认的设备是显示器，文件编号为 1，命令将执行后的输出结果发送到标准输出文件。
• 标准错误（STDERR）：默认的设备是显示器，文件编号为 2，命令将执行期间的各种错误信息发送到标准错误文件。

标准输入、标准输出和标准错误默认使用键盘和显示器作为关联的设备，与操作系统进 行交互，完成最基本的输入、输出操作，即从键盘接收用户输入的各种命令字串、辅助控制 信息，并将命令结果输出到屏幕上；如果命令执行出错，也会将错误信息反馈到屏幕上。
在实际的 Linux 系统维护中，可以改变输入、输出内容的方向，而不使用默认的标准输入、输出设备（键盘和显示器），这种操作称为重定向。

1.3.1.1：重定向输出

重定向输出指的是将命令的正常输出结果保存到指定的文件中，而不是直接显示在显示 器的屏幕上。重定向输出使用“>”或“>>”操作符号，分别用于覆盖或追加文件。
若重定向输出的目标文件不存在，则会新建该文件，然后将前面命令的输出结果保存到该文件中；若目标文件已经存在，则将输出结果覆盖或追加到文件中。

1.3.1.2：重定向输入

重定向输入指的是将命令中接收输入的途径由默认的键盘改为指定的文件，而不是等待 从键盘输入。重定向输入使用“<”操作符。
通过重定向输入可以使一些交互式操作过程能够通过读取文件来完成。

1.3.1.3：错误重定向

错误重定向指的是将执行命令过程中出现的错误信息（如选项或参数错误等）保存到指定的文件，而不是直接显示在屏幕上。错误重定向使用“2>”操作符，其中“2”是指错误文件的编号（在使用标准输出、标准输入重定向时，实际上省略了 1、0 编号）。
在实际应用中，错误重定向可用来收集程序执行的错误信息，为排错提供依据；对于Shell 脚本，还可以将无关紧要的错误信息重定向到空文件/dev/null 中，以保持脚本输出的简洁。
当命令输出的结果可能既包括标准输出（正常执行）信息，又包括错误输出信息时，可 以使用操作符“>”“2>”将两类输出信息分别保存到不同的文件，也可以使用“&>”操作符将两类输出信息保存到同一个文件。

1.3.2：管道操作

管道（pipe）操作为不同命令之间的协同工作提供了一种机制，位于管道符号“|”左侧的命令输出的结果，将作为右侧命令的输入（处理对象），同一行命令中可以使用多个管道。

[root@server ~]# grep "/bin/bash$" /etc/passwd | awk -F: '{print $1,$7}'
root /bin/bash
king /bin/bash
tom /bin/bash
harry /bin/bash

二：shell变量的作用、类型

各种 Shell 环境中都使用到了“变量”的概念。Shell 变量用来存放系统和用户需要使用的特定参数（值），而且这些参数可以根据用户的设定或系统环境的变化而相应变化。通过使用变量，Shell 程序能够提供更加灵活的功能，适应性更强。
常见 Shell 变量的类型包括自定义变量、环境变量、只读变量、位置变量、预定义变量。本节将分别介绍这四种 Shell 变量的使用。

2.1：自定义变量

自定义变量是由系统用户自己定义的变量，只在用户自己的 Shell 环境中有效，因此又称为本地变量。在编写 Shell 脚本程序时，通常会设置一些特定的自定义变量，以适应程序执行过程中的各种变化，满足不同的需要。

2.1.1：定义新的变量

定义变量的基本格式为“变量名=变量值”，等号两边没有空格。变量名称需以字母或下划线开头，名称中不要包含特殊字符（如+、-、*、/、.、?、%、&、#等）。

[root@server ~]# name=tom
[root@server ~]# sex=man

2.1.2：查看和引用变量的值

通过在变量名称前添加前导符号“$”，可以引用一个变量的值。使用 echo 命令可以查看变量，可以在一条 echo 命令中同时查看多个变量值。

[root@server ~]# echo $name
tom
[root@server ~]# echo $name $sex
tom man

当变量名称容易和紧跟其后的其他字符相混淆时，需要添加大括号“{}”将其括起来，否则将无法确定正确的变量名称。对于未定义的变量，将显示为空值。

2.1.3:设置变量的作用范围

默认情况下，新定义的变量只在当前的 Shell 环境中有效，因此称为局部变量。当进入子程序或新的子 Shell 环境时，局部变量将无法再使用。
为了使用户定义的变量在所有的子 Shell 环境中能够继续使用，减少重复设置工作，可以通过内部命令 export 将指定的变量导出为全局变量。
用export定义的变量会被复制到该shell的子shell中。
不用export定义的变量只对该shell有效，对子shell是无效的。

[root@server ~]# export num=2
[root@server ~]# echo $num
2
[root@server ~]# bash
[root@server ~]# echo $num
2

2.1.4：变量的运算

Shell 变量的数值运算多用于脚本程序的过程控制，在 Bash Shell 环境中，只能进行简单的整数运算，不支持小数运算。整数值的运算主要通过内部命令 expr 或者(( ))、$[ ]进行。
常用的几种运算符如下：

• +：加法运算。
• -：减法运算。
• *：乘法运算。
• /：除法运算。
• %：取余运算。

使用expr命令进行运算时需要注意，运算符与变量之间必须有至少一个空格。乘法运算需要加 \

2.2：环境变量

环境变量指的是出于运行需要而由 Linux 系统提前创建的一类变量，主要用于设置用户的工作环境，包括用户宿主目录、命令查找路径、用户当前目录、登录终端等。环境变量的 值由 Linux 系统自动维护，会随着用户状态的改变而改变。
使用 env 命令可以查看到当前工作环境下的环境变量。

[root@server ~]# env
XDG_SESSION_ID=1
HOSTNAME=server
SELINUX_ROLE_REQUESTED=
SHELL=/bin/bash
TERM=xterm
HISTSIZE=1000
SSH_CLIENT=192.168.209.1 53149 22
SELINUX_USE_CURRENT_RANGE=
SSH_TTY=/dev/pts/0
..........

• SHELL 查看当前系统的默认Bash
• HOSTNAME 查看系统的主机名
• BASHPID 查看当前Bash进程的进程号
• UID 查看当前用户的ID号
• HOME 查看当前用户的家目录
• PWD 查看当前工作目录
• PS1 主命令提示符
• PS2 次命令提示符
• RANDOM 0-32767之间的随机数
• PATH 命令搜索路径

[root@server ~]# echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin

在 Linux 系统中，环境变量的全局配置文件为/etc/profile，在此文件中定义的变量作用于所有用户。除此之外，每个用户还有自己的独立配置文件（～/.bash_profile）。若要长期 变更或设置某个环境变量，应在上述文件中进行设置。

2.3：位置变量

为了在使用 Shell 脚本程序时，方便通过命令行，为程序提供操作参数，Bash 引入了位置变量的概念。当执行命令行操作时，第一个字段表示命令名或脚本程序名，其余的字符串参数按照从左到右的顺序依次赋值给位置变量。
位置变量也称为位置参数，使用$1、$2、$3、…、$9 表示。

[root@server data]# vim sum.sh

#!/bin/bash
SUM=` expr $1 + $2 `
echo "$1+$2=$SUM"

[root@server data]# bash sum.sh 1 2
1+2=3

2.4：预定义变量

预定义变量是由 Bash 程序预先定义好的一类特殊变量，用户只能使用预定义变量，而不能创建新的预定义变量，也不能直接为预定义变量赋值。预定义变量使用“$”符号和另一个符号组合表示，较常用的几个预定义变量的含义如下。

• $#：表示命令行中位置参数的个数。
• $*：表示所有位置参数的内容。
• $?：表示前一条命令执行后的返回状态，返回值为 0 表示执行正确，返回任何非 0值均表示执行出现异常。
• $0：表示当前执行的脚本或程序的名称。