编程基础 - 初识shell

编程基础 - 初识shell

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前言

shell是Linux内核外的一层壳，是用户与Linux交互的桥梁。也可以叫他命令解释器，用户输入的命令由它告诉内核要做什么，内核是负责对硬件进行管理与操作的，我们用户无法直接告诉内核我们要做什么，所以要通过shell和内核进行沟通，从而达到使用计算机资源的目的。

shell有两种工作方式，交互式命令解释：用户输入命令，它立即执行给出结果。另一种就是解释程序脚本，用户给出一个已编写好的由多个命令按一定逻辑组织好的文本文件。shell读取并执行这个程序脚本，按设计好的程序运行，就是我们所说的真正意义上的编程。从这个角度讲，shell是一种解释型的编程语言。它与C/C++不同，不需要编译。

编译和解释两类编程语言都是主流，通常编译型语言运行时更有效率，因为它事先已经编译成二进制代码，cpu能够直接认识，c/c++就是编译型语言的代表。而解释型语言更容易编写调试，通常都有交互式命令解释工作方式，所见即所得，正因为由解释器负责给cpu翻译，自然在效率上就要差很多，python、shell、javascript都是此类语言的知名代表。

对于现代计算机而言，运行速度已经不是c/c++语言刚诞生的时代可以想像的了，当时的巨型计算机还不如现在丢在垃圾堆里的路由器。除了底层开发，运行效率已经不是编程要考虑的首要问题了，所以两类编程语言都各自有很广的应用方向。如WEB App就大量使用javascript和python、运维工作那就是shell最方便了，python也很好（shell、python这两种语言，Linux通常自带的）。

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一、Linux的路径

什么叫路径？就是用来表示位置的方法。windows中我们把文件存在d盘的我的文档这个文件夹，这就是路径，在windows中写作d:\我的文档。在Linux也是类似的情况，不过Linux没有d:盘这个概念，它当然也分区，也可以有多个硬盘。但Linux一切皆文件，某个硬盘那是一个文件，某个分区也是一个文件。所以在路径表示这点上它比windows简单，虽然让硬盘工作要麻烦一些。

简单概括的说：Linux有三种路径表示方法

1、绝对路径

以/根目录（只有一个根目录）为基点，就可以表示任意一个文件夹（也叫目录）的路径了，上面所说的d盘的我的文档，在Linux中可能会是这样的：

# shell的杠与windows是相反的。windows的杠叫反斜杠，shell这个叫斜杠。
/mnt/sda2/我的文档

2、相对路径

就是我们要表示的位置相对于当前所在位置的表示方法，windows中也有一样的写法，假设Windows中现在位于d盘，那么可以写成./我的文档,也就是说./ 表示所在文件夹。../表示上一级目录。Linux和windows一样的表示方法：假设我们目前位于/mnt目录

# windows用于表示相对路径的斜杠又和Linux一样了 假设我们目前位于`/mnt`目录
./sda2/我的文档
# 根目录就可以表示成  假设我们目前位于`/mnt`目录
../

3、特殊路径

windows有很多特殊路径，用于表示用户文件夹的是：%USERPROFILE%。Linux只有一个特殊路径，~表示用户目录。另外，Linux是大小写敏感的，Admin不等于admin。

我们用个实例演示一下：ls命令用于列出文件下的可见文件，cd和windows一样用于改变当前所在目录，cat用于读取文件内容。笔者在/tmp/home/root/目录下建了一个文件夹叫test，在test文件夹下建了一个myfile.txt的文件，在myfile.txt中写了一句话“this is a test”

ls /tmp/home/root/test/    # 命令要求列出tmp文件夹下home下root下test目录内的可见文件
myfile.txt
cat /tmp/home/root/test/myfile.txt  # 命令要求读出myfile.txt文件内容
this is a test
cd /tmp			# 进入/tmp目录
cd ./home/      # 进入当前目录下的home目录
cd ../			# 进入当前目录的上一级目录
cd ./home/root/test/   # 进入当前目录下的home目录下root下test目录
cd ../../				# 进入当前目录的上两级目录，就是home目录
cd ~				# 进入home下的root目录，因为我们就是root用户

二、交互式工作

这是一种类似于我们通过聊天软件与人文字聊天的感觉，特别的它还挺听话的，只要你说的不是shell不懂的外语，当然它暂时不能和你奔现~ 而且她一般没有废话，只管埋头干活，挺老实的。笔者暂时充当人类语言与shell语言的翻译，给读者演示一下如何与shell美眉交谈：

1、先联系上shell

就是找个聊天软件，然后呼叫美眉嘛，大家都很熟的。比较知名的聊天软件有windows自带PowerShell、windows软件putty、Linux和Mac自带的bash、zsh（就是终端），都很简单好用。记得呼叫端口默认是22¹

# 就是：用户名@服务器ip地址
ssh [email protected]

如果你是第一次这么联系，会问你真的要建立联系吗？回答y/n，如果是，你接着输入服务器的密码，就可以登陆和路由器或服务器的shell建立联系了。

• 如上图就是刚登陆的样子，这其中第一行是路由器的系统和时间信息，如果是linux服务器就是linux的信息，无非就是多点字少点字的问题。
• 第二行是提示行，它显示不少信息：admin是登陆用户，@后面是路由主机名。冒号后面是我们的登陆路径，这个目录其实就是上文提到的~家目录，每个用户登陆都会到自己的~目录。最后的#表示这个是超级用户，如果不是超级用户通常会显示$（各Linux系统有差别）。

2、交互式命令

下面我们来看看如何与shell交谈，等到混熟了，我们可以给shell写脚本，让它执行。就像聊天聊熟了就给人发文件一样。发个文件给它，它就替你干活了哦~

让shell去/tmp目录、看看/tmp/home/root/test目录下有什么。为了美观，没有必要的情况下笔者把admin@RT-AC3100-88B0:/tmp/home/root# 这个路径提示信息删除了。

cd /tmp  
ls -a /tmp/home/root/test    # -a 表示列出所有文件，包括隐藏文件
./          ../         myfile.txt

和windows一样有./、../，用于表示自己当前目录和上一级目录。让shell返回上一级目录：

cd ..      # cd ../ 也是可以的
# 显示当前路径
pwd
/      # 已经回到根目录了

进入/tmp/home/root/test目录，并查看myfile.txt的内容

cd /tmp/home/root/test && cat myfile.txt
# 运行结果如下，可以看到由/根目录，切换到了/tmp/home/root/test并且显示了文件
# 可以用&&连接两个命令，&&表示和的意思 以下没有删除路径提示信息
admin@RT-AC3100-88B0:/# cd /tmp/home/root/test && cat myfile.txt
this is a test
admin@RT-AC3100-88B0:/tmp/home/root/test# 

三、执行脚本

好了，通过上面的示例，我们已经初步认识了shell美眉。很容易相处的嘛~ 我们可以给shell美眉写信了，它看懂了就会帮我们做事。小时候高斯同学告诉我们说：从1到100，这100个整数加起来的结果是5050，我们一直没算清楚，就请shell美眉帮我算一下：

#!/bin/sh
i=0
sum=0
while [ $i -lt 101 ]
	do
		let sum=$sum+$i
		let i=$i+1
	done
echo $sum

看不懂没关系，没有学过编程的人，一上手就要看懂这个脚本是不太可能的。这里只是演示脚本的工作方式，有这种脚本编程的概念即可，后面也会有详细的解释。当然有其它编程语言基础的人看这个就简单了。

• 第一句#!/bin/sh表示所用解释器。固定写法（/bin/sh是解释器的路径，通常不会在其它路径），表示以本程序用sh解释器。
• i=0 定义了一个变量i，你也可以用其它字母，但只能用大小写字母，_、和数字，且数字不能是第一个字符。用多个字符组合当然也可以，如下一行的sum
• sum=0定义了变量sum，变量我们可以理解成一个存储各种数据（字母、数字等）的地方，这个地方就叫我们定义的名字，本例中就在sum和i中存储了0。这也叫初始化变量，就是给变量仓库放一个初始值把仓库占了先。
• -lt是比较运算的小于，二个数比大小，幼儿园我认真学了的。笔者猜测是little的简写。
• $是引用符，用于取变量值，它也经常用于取运算结果，是shell的固定写法。
• while [ $i -lt 101 ] while英文意思是当…时候，那么这句话就是：当i号仓库放的值小于101的时候。
• do和done是界定循环体的边界的固定写法。do就是做的意思，done是做完的意思。
• echo 英文意思回声，就是你做完了给个回信哈~ 它就会把结果sum变量仓库里的东西显示在屏幕上。
• 如果你想照着试试，请注意用英文输入法且格式要严格和笔者相同，主要指字符间的空格。

好了，不用太在意上面的东西，会有章节专门讲编程语法、和专业名词的。这里只是演示shell的工作方式，看个热闹有点概念就行，笔者把它写在路由器上了：

下面就是shell的执行结果：

• 第一行是笔者用了Linux的vi编辑器，把脚本写好保存。vi会弹出一个编辑框，和记事本差不多，编辑完了保存后vi就消失了~
• 第二行是给笔者刚写的脚本执行权限，权限问题后面讲。
• 第三行是运行这个脚本，./是目录，虽然就在当前目录下，也不能省的，原理后面讲。
• 第四行是脚本执行后的结果，由echo $sum 这个命令输出。

四、sh和bash的区别

bash 和 sh 命令都是Linux/Unix类系统上的 shell 解释器。但它们还是有些区别的：

bash 是 Bourne-Again shell 的缩写，是基于 Bourne shell 的改进版本，支持更多的功能和扩展。sh 命令是指 POSIX shell，是与 POSIX 标准兼容的 Unix shell。说人话就是：sh是标准版，bash是扩展版本。

至于有些文章说的什么没有命令补全、没有数组功能。经笔者实测，命令补全肯定有的，这和啥解释器没有关系，至于数组功能确实是缺失大部分的。比如数组中的[@]、[*] 、#、{1..100}、for (i=1;i<101;i++) 写法都是没有的，估计是不能给数组赋值。但基本的迭代功能是有的，有图为证：

总的来说，如果需要编写更加复杂的脚本或需要使用更多的内置命令和特性，建议使用 bash 命令。如果只需要编写简单的脚本或需要遵循 POSIX 标准，可以使用 sh 命令。这部分对路由用户没有太大实际意义，了解一下即可，sh写上万行的脚本也不少见（实践篇中会有提到）。

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总结

本章我们初步认识了shell，真的就是一聊天机器人~ 就是跟她聊天要遵守她的语法规则。

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1. 计算机系统有65535个端口，某些端口约定俗成分配给了某种服务用，比如80端口给了http，443给了https，22就是给ssh用的。所以不用加端口即可使用，如果不是标准22端口就要加参数ssh [email protected] -p 2222 ↩︎