shell中的特殊字符

学习撰写 script 最迅速的捷径是观摩别人的 script 档案。不过，此法儘管实际，但这对于 shell 基础认知不足的人来说，通常都得到"事倍功半"，甚至半途而废。通常第一个问题就是搞不懂那些"特殊符号"到底在代表什么意义，又到底她们干了些什么?

以下，农夫尝试列出常用的特殊符号表列，并在说明中加入简短的范例。原则上，"详细介绍"实非本章写作的原意。因为这些符号，在我后面打算撰写的章节，可能会再次出现。因此本章仅是表列性质。
  #     ;       ;;      .      ,        /       \          'string'
 |     !       $      ${}     $?       $$      $*         "string"
 *     **      ?       :      ^        $#      $@        `command`
{}     []     [[]]    ()     (())      ||      &&     {xx,yy,zz,...}
 ~     ~+      ~-     &     \<...\>     +      -             %
 =     ==      !=                     

输出/输入重导向
>     >>     <     <<     : >     &>     2&>     2<>
>&     >&2                         

不管如何，对任何人而言，想更进一步掌握这些符号的定义，最好的参考资料还是线上说明。而主动学习永远是最好的途径之一。至于深入理解与运用，是你自己的努力。

# 井号 (comments)

这几乎是个满场都有的符号，除了先前已经提过的"第一行"

#!/bin/bash

井号也常出现在一行的开头，或者位于完整指令之后，这类情况表示符号后面的是注解文字，不会被执行。

# This line is comments.
echo "a = $a" # a = 0

由于这个特性，当临时不想执行某行指令时，只需在该行开头加上 # 就行了。这常用在撰写过程中。

#echo "a = $a" # a = 0

如果她被用在指令中，或者引号双引号括住的话，或者在倒斜线的后面，那他就变成一般符号，不具上述的特殊功能。

~ 帐户的 home 目录

算是个常见的符号，代表使用者的 home 目录。

cd ~

也可以直接在符号后加上某帐户的名称

cd ~user

或者当成是路径的一部份

~/bin

~+ 当前的工作目录

这个符号代表当前的工作目录，她和内建指令 pwd 的作用是相同的。

# echo ~+
/var/log

~- 上次的工作目录

这个符号代表上次的工作目录。

# echo ~-
/etc/httpd/logs

; 分号 (Command separator)

在 shell 中，担任"连续指令"功能的符号就是"分号"。譬如以下的例子

c d ~/backup ; mkdir startup ; cp ~/.* startup/.

;; 连续分号 (Terminator)

专用在 case 的选项，担任 Terminator 的角色。

case "$fop" in
help) echo "Usage: Command -help -version filename" ;;
version) echo "version 0.1" ;;
esac

. 逗号 (dot)

在 shell 中，使用者应该都清楚，一个 dot 代表当前目录，两个 dot 代表上层目录。

CDPATH=.:~:/home:/home/web:/var:/usr/local

在上行 CDPATH 的设定中，等号后的 dot 代表的就是当前目录的意思。

如果档案名称以 dot 开头，该档案就属特殊档案，用 ls 指令必须加上 -a 选项才会显示。

除此之外，在 regular expression 中，一个 dot 代表匹配一个字元。

'string' 单引号 (single quote)

被单引号用括住的内容，将被视为单一字串。在引号内的代表变数的 $ 符号，没有作用，也就是说，他被视为一般符号处理。

heyyou=home
echo '$heyyou' # We get $heyyou

"string" 双引号 (double quote)

被双引号用括住的内容，将被视为单一字串。在引号内的代表变数的 $ 符号，仍旧可以代入变数内容。这点与单引数的处理方式不同。

heyyou=home
echo "$heyyou" # We get home

`command` 倒引号 (backticks)

在前面的单双引号，括住的是字串，但如果该字串是一列命令列，会怎样？答案是不会执行。要处理这种情况，我们得用倒单引号来做。

fdv=`date +%F`
echo "Today $fdv"

在倒引号内的 date +%F 会被视为指令，执行的结果会带入 fdv 变数中。

, 逗点 (comma)

这个符号常运用在运算当中当做"区隔"用途。如下例

#!/bin/bash

let "t1 = ((a = 5 + 3, b = 7 - 1, c = 15 / 3))"
echo "t1 = $t1, a = $a, b = $b"

/ 斜线 (forward slash)

在路径表示时，她代表目录。

cd /etc/rc.d

cd ../..

cd /

通常单一的 / 代表 root 根目录的意思。这相当常用，也应该很容易理解。此外，她也在四则运算中，代表除法的符号。

let "num1 = ((a = 10 / 2, b = 25 / 5))"

\ 倒斜线 (escape)

在交谈模式下的 escape 字元，有几个作用；放在指令前，有取消 aliases 的作用；放在特殊符号前，则该特殊符号的作用消失；放在指令的最末端，表示指令连接下一行。

# type rm
rm is aliased to `rm -i'

# \rm ./*.log

上例，我在 rm 指令前加上 escape 字元，作用是暂时取消别名的功能，将 rm 指令还原。

# bkdir=/home
# echo "Backup dir, \$bkdir = $bkdir"
Backup dir, $bkdir = /home

上例 echo 内的 \$bkdir，escape 将 $ 变数的功能取消了，因此，会输出 $bkdir，而第二个 $bkdir 则会输出变数的内容 /home。

| 管线 (pipeline)

pipeline 是 UNIX 系统，基础且重要的观念。连结上个指令的标准输出，做为下个指令的标准输入。

who | wc -l

善用这个观念，对精简 script 有相当的帮助。

! 惊嘆号(negate or reverse)

通常它代表反逻辑的作用，譬如条件侦测中，用 != 来代表"不等于"

if [ "$?" != 0 ]
then
echo "Executes error"
exit 1
fi

还有，在 Regular Expressions 中她担任 "反逻辑" 的角色

ls a[!0-9]

上例，代表排除显示 a0, a1 .... a9 这几个档案。

: 冒号

在 bash 中，人称露二点的冒号，是个道地的内建指令。她负责执行一件很伟大的事，就是"什么事都不干"，但回应状态值 0。

:
echo $? # 回应为 0

来看个应用她的例子

: > f.$$

上面这一行，相当于 cat /dev/null > f.$$。不仅写法简短了，而且执行效率也好上许多。

有时，也会出现以下这类的用法

: ${HOSTNAME?} ${USER?} ${MAIL?}

这行的作用是，检查这些环境变数是否已宣告，没有宣告的将会以标准错误显示错误讯息。像这种检查如果使用类似 test 或 if 这类的做法，基本上也可以处理。但都比不上，上例的简洁与效率。

除了上述之外，还有一个地方必须使用冒号

PATH=$PATH:$HOME/fbin:$HOME/fperl:/usr/local/mozilla

在使用者自己的 HOME 目录下的 .bash_profile 或任何功能相似的档案中，设定关于 "路径" 变数的场合中，我们都使用冒号，来做区隔。这是她在 bash 中，另一个常被使用的场合。

? 问号 (wild card)

她在档名扩展(Filename expansion)上扮演的角色是匹配一个任意的字元，但不包含 null 字元。

# ls a?
a1

善用她的特点，可以做比较精确的档名匹配。

* 星号 (wild card)

相当常用的符号。在档名扩展(Filename expansion)上，她用来代表任何字元，包含 null 字元。我个人喜欢叫他 - 星哥。

# ls a*
a a1 access_log

在运算时，它则代表 "乘法"。

let "fmult=2*3"

抱歉，例子简单的有点过分了，请原谅我的电脑，她算数不好。除了内建指令 let，还有一个关于运算的指令 expr，星号在这里也担任"乘法"的角色。不过在使用上得小心，他的前面必须加上 escape 字元。

** 次方运算

两个星号在运算时代表 "次方" 的意思。

let "sus=2**3"
echo "sus = $sus" # sus = 8

这玩意，农夫打从知道以来还不曾用过，换句话说叫 "白知"。

$ 钱号(dollar sign)

基本上，她对我来说永远代表"美元"的意思。如果你上街问人....相信没有会告诉你以下的两种答案(如果有，我头给你)。

她是变数替换(Variable Substitution)的代表符号。关于这个，在此之前，其实以经用过许多回了。

vrs=123
echo "vrs = $vrs" # vrs = 123

另外，她在 Regular Expressions 里被定义为 "行" 的最末端 (end-of-line)。这个常用在 grep、sed、awk 以及 vim(vi) 当中。

${} 变数的 Parameter Expansion

bash 对 ${} 定义了不少用法。以下是取自线上说明的表列

        ${parameter:-word}
    ${parameter:=word}
    ${parameter:?word}
    ${parameter:+word}
    ${parameter:offset}
    ${parameter:offset:length}
    ${!prefix*}
    ${#parameter}
    ${parameter#word}
    ${parameter##word}
    ${parameter%word}
    ${parameter%%word}
    ${parameter/pattern/string}
    ${parameter//pattern/string}

这....，是个不小的课题。日后择文说明。

$*　

引用 script 的执行引数，是常有的。引数的算法与一般指令相同，指令本身为引数 0，其后为引数 1，然后依此类推。引用变数的代表方式如下

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

个位数的引数，可直接使用数字，但两位数以上，则必须使用 {} 符号来括住。

$* 则是代表所有引数的符号。使用时，得视情况加上双引号。

echo "$*"

还有一个与 $* 具有相同作用的符号，但效用与处理方式略为不同的符号。

$@

$@ 与 $* 具有相同作用的符号，不过她们两者有一个不同点。

符号 $* 将所有的引数视为一个整体。但符号 $@ 则仍旧保留每个引数的区段观念。让我们用 for loop 分别处理这两个符号，就能清楚一些。

# cat arg-02
#!/bin/bash

index=1

# About $*
echo -e "\nListing args with \"\$*\":"
for arg in "$*"
do
echo "Arg #$index = $arg"
let "index+=1"
done
echo -e "Entire arg list seen as single word.\n\n"

index=1

# About $@
echo "Listing args with \"\$@\":"
for arg in "$@"
do
echo "Arg #$index = $arg"
let "index+=1"
done
echo "Arg list seen as separate words."
#

下面是执行结果

# ./arg-02 a b c d e f g h i j k

Listing args with "$*":
Arg # = a b c d e f g h i j k
Entire arg list seen as single word.


Listing args with "$@":
Arg #1 = a
Arg #2 = b
Arg #3 = c
Arg #4 = d
Arg #5 = e
Arg #6 = f
Arg #7 = g
Arg #8 = h
Arg #9 = i
Arg #10 = j
Arg #11 = k
Arg list seen as separate words.
#

有兴趣不妨自己处理看看她们的区别。

$#

这也是与引数相关的符号，她的作用是告诉你，引数的总数量是多少。

echo "$#"

$? 状态值 (status variable)

一般来说，UNIX(linux) 系统的 process 以执行 system call exit() 来作为终结的。这个回传值就是 status 值。她回传给 parent process，作为检查 child process 执行状态使用。

一般指令程序倘若执行成功，其回传值为 0；失败为 1。这在撰写 script 时，使用的相当频繁。

tar cvfz dfbackup.tar.gz /home/user > /dev/null
echo "$?"

$$

前面曾经简单地提到程序的执行，这个符号与程序有关。由于程序的 ID 是唯一的，所以在同一个时间，不可能有重复性的 PID。先理解此点。

有时，撰写 script 会需要产生暂态档案，用来存放必要的资料。而此 script 亦有可能在同一时间被使用者们同时使用。在这种情况下，固定档名的暂态档，在写法上就显的不可靠，也不可行。唯有产生动态档名，才能符合需要。但如何做??

符号 $$ 或许可以符合这种需求。它代表当前 shell 的 PID。

echo "$HOSTNAME, $USER, $MAIL" > ftmp.$$

使用它来作为档名的一部份，可以避免在同一时间，产生同档名的覆盖现象。

ps: 基本上，系统会回收执行完毕的 PID，然后再次依需要分配使用。所以 script 即使暂存档是使用动态档名的写法，如果 script 执行完毕后仍不加以清除，会衍生其他问题。此点也必须注意。

() 指令群组 (command group)

用括号将一串连续指令括起来，这种用法对 shell 来说，称为指令群组。如下面的例子

(cd ~ ; vcgh=`pwd` ; echo $vcgh)

指令群组有一个特性，shell会以产生 subshell 来执行这组指令。因此，在其中所定义的变数，仅作用于指令群组本身。我们来看个例子

# cat ftmp-01
#!/bin/bash
a=fsh
(a=incg ; echo -e "\n $a \n")
echo $a

# ./ftmp-01

incg

fsh

除了上述的指令群组，括号也用在 array 变数的定义上；另外也应用在其他可能需要加上 escape 字元才能运作的场合，如运算式。这些我就不在举例了，后续的章节中会再次提到。

(())

这组符号的作用与 let 指令相似，用在算数运算上。只不过她是 bash 的内建功能。所以，在执行效率上会比使用 let 指令要好许多。

#!/bin/bash

(( a = 10 ))
echo -e "inital value, a = $a\n"

(( a++ ))
echo "after a++, a = $a"

{} 大括号 (Block of code)

有时候 script 当中会出现，大括号中会夹着一段或几段以"分号"做结尾的指令或变数设定。

# cat ftmp-02
#!/bin/bash
a=fsh
{a=inbc ; echo -e "\n $a \n"}
echo $a

# ./ftmp-02

inbc

inbc

这种用法与上面介绍的指令群组非常相似，但有个不同点，她在当前的 shell 执行，不会产生 subshell。

大括号也被运用在 "函数" 的功能上。广义地说，单纯只使用大括号时，作用就像是个没有指定名称的函数一般。因此，善用她来撰写 script 也是相当好的一件事。尤其对输出输入的重导向上，这个做法可精简 script 的复杂度。

此外，大括号还有另一种用法，如下

{xx,yy,zz,...}

这种大括号的组合，常用在字串的组合上，来看个例子
mkdir {userA,userB,userC}-{home,bin,data}

我们得到 userA-home, userA-bin, userA-data, userB-home, userB-bin, userB-data, userC-home, userC-bin, userC-data，这几个目录。这组符号在适用性上相当广泛。能加以善用的话，回报是精简与效率。像下面的例子
chown root /usr/{ucb/{ex,edit},lib/{ex?.?*,how_ex}}

如果不是因为支援这种用法，我们得写几行重复几次呀！

[] 中括号

她常出现在流程控制中，扮演括住判断式的作用。抱歉！回锅个例子
if [ "$?" != 0 ]
then
echo "Executes error"
exit 1
fi

这个符号在 Regular Expressions 中担任类似 "范围" 或 "集合" 的角色
rm -r 200[1234]

上例，代表删除 2001, 2002, 2003, 2004 等目录的意思。

除此之外，她也有个"双层汉堡"的用法

[[]]

这组符号与先前的 [] 符号，基本上作用相同，但她允许在其中直接使用 || 与 && 逻辑等符号。
#!/bin/bash
read ak
if [[ $ak > 5 || $ak < 9 ]]
then
echo $ak
fi

|| 逻辑符号

这个会时常看到，代表 or 逻辑的符号。

&& 逻辑符号

这个也会常看到，代表 and 逻辑的符号。

& 背景工作

单一个 & 符号，且放在完整指令列的最后端，即表示将该指令列放入背景中工作。

tar cvfz data.tar.gz data > /dev/null &

\<...\> 单字边界

这组符号在 Regular Expressions 中，被定义为"边界"的意思。譬如，当我们想找寻 the 这个单字时，如果我们用

grep the FileA

你将会发现，像 there 这类的单字，也会被当成是匹配的单字。因为 the 正巧是 there 的一部份。如果我们要必免这种情况，就得加上 "边界" 的符号

grep '\' FileA

这就是她的作用。

+ 加号 (plus)

在运算式中，她用来表示 "加法"。

expr 1 + 2 + 3

这个应该没有问题。此外她也在 Regular Expressions 中，用来表示"很多个"的前面字元的意思。

# grep '10\+9' fileB
109
1009
100009
1000093
1010009
#

这个符号在使用时，前面必须加上 escape 字元。

- 减号 (dash)

在运算式中，她用来表示 "减法"。

expr 10 - 2

此外也是系统指令的选项符号。

ls -expr 10 - 2

在 GNU 指令中，如果单独使用 - 符号，不加任何该加的档案名称时，她便代表"标准输入"的意思。这是 GNU 指令的共通选项。譬如下例

tar xpvf -

这里的 - 符号，既代表从标准输入读取资料。

不过，她在 cd 指令中则比较特别

cd -

这代表变更工作目录到"上一次"工作目录。

% 除法 (Modulo)

在运算式中，她用来表示 "除法"。

expr 10 % 2

此外，她也被运用在关于变数的 Parameter Expansion 当中的下列

${parameter%word}
${parameter%%word}

一个 % 表示最短的 word 匹配，两个表示最长的 word 匹配。这个项目以后会再详细介绍。

= 等号 (Equals)

常在设定变数时看到的符号。

vara=123
echo " vara = $vara"

或者像是 PATH 的设定，甚至应用在运算或判断式等此类用途上。

== 等号 (Equals)

常在条件判断式中看到，代表 "等于" 的意思。

if [ $vara == $varb ]
...下略

!= 不等于

常在条件判断式中看到，代表 "不等于" 的意思。

if [ $vara != $varb ]
...下略

^

这个符号在 regular expression 中，代表行的 "开头" 位置。

输出/输入重导向　

关于 "输出/输入重导向" 的符号，不仅是常用，同时也是非常重要的基础。

>, >>, <, <<

这四个兄弟，大概不须多讲
: >, &>, 2&>, >&, >&2, 2<>

这挂兄弟其实也蛮常用的，不过此部分农夫会以独立的章节来介绍她们。在此就不再赘述了。

本篇的整理暂时到此，日后视情况再做修订。

网路农夫 2004/05/17

写作资料参考

本章之所以能顺利写作，得助参考于 Mendel Cooper 的力着 Advanced Bash-Scripting Guide (Part 2.3)。原则上，本文在写作架构与资料整理上，参考自该文，但非迻译自该文。一则是我并没有取得 Mendel Cooper 的同意，迻译该文。二方面，是农夫本人没有翻译的英文语言能力。