《Linux基础》09. Shell 编程

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本文以 CentOS 7.6 为例。

1：Shell 简介

Shell 是一个命令行解释器，它为用户提供了一个向 Linux 内核发送请求以便运行程序的界面系统级程序，用户可以用 Shell 来执行命令，它接收应用程序或用户的命令，然后调用操作系统内核执行。

2：Shell 脚本

shell 脚本 本质是一个文件，保存特定格式的指令。

只需使用任意文本编辑器，按照语法编写相应程序，即可在安装 shell 命令解释器的环境下执行。

2.1：规则&语法

• 脚本开头添加以下语句：

#!/bin/bash

“ #! ” 用来声明脚本由什么 shell 解释，否则使用默认 shell

• 单个 “ # ” 号代表注释当前行。

# 这是注释

• 多行注释的写法：

:<<!
这也是注释
!

• 脚本文件一般以 “ .sh ” 为后缀名。
• 不要轻易加缩进（空格、tab）。
• 单引号与双引号的作用略有区别。
• 使用反引号【`】引用命令，则可以运行里面的命令并把结果返回。
• 【$】符号的使用，可与反引号【`】效果相同。

2.2：执行方式

执行 shell 脚本有三种方式：

• 方式一：

直接输入脚本的相对路径或绝对路径。（需授予脚本文件可执行权限 “ +x ”）

• 方式二：

以 sh 或 bash 命令加上脚本相对路径或绝对路径。（脚本文件不需要可执行权限）

• 方式三：

以 . 或 source 命令加上脚本相对路径或绝对路径。（脚本文件不需要可执行权限）

第三种方式不同于前两种，前两种方式运行时会嵌套子shell；第三种方式不会嵌套，就在本环境运行。

嵌套子 shell 与不嵌套子 shell 的区别：环境变量的继承关系。如在子 shell 中设置的当前变量，父 shell 中是不可见的。

2.3：第一个 Shell 脚本

创建一个脚本，输出 “ hello world! ”。

#!/bin/bash

# filename: hello.sh

echo "Hello World!"

3：变量

Linux 中 Shell 变量有系统变量和用户自定义变量。

除此以外还有位置参数变量与预定义变量。在后面会介绍。

3.1：系统变量

系统变量也可以叫做环境变量。一般是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数。

环境变量有：

$HOME、$PWD、$SHELL、$USER ...

查看某个系统变量：
echo $HOME

显示所有系统变量：
set

3.2：用户自定义变量

3.2.1：规则

• 变量名称可以由字母、数字和下划线组成，但是不能以数字开头。
• 等号两侧不能有空格。
• 变量名称一般习惯为大写，这是一个规范，遵守即可。
• 使用变量时要加上 “ $ ”。

3.2.2：基本语法

定义变量：

变量名=值

撤销变量：（即销毁某个变量）

unset 变量名

静态变量声明：

readonly 变量名=值

静态变量不能撤销，为只读。

3.2.3：示例

示例脚本如下：

#!/bin/bash

# filename: var.sh

# 定义变量 A
A=100

# 输出变量 A
echo A=$A
echo "A=$A"    # 双引号输出为：A=100
echo 'A=$A'    # 单引号输出为：A=$A

# 撤销变量 A
unset A

echo "A=$A"    # 撤销后输出为：A=

# 声明静态变量 B=2
readonly B=2

echo "B=$B"

# 以当前时间为值赋给变量 A 和 C
A=`date`
C=$(date)

echo "A=$A"
echo "C=$C"

3.3：自定义环境变量

用户可以在 /etc/profile 文件中自定义环境变量，以方便不同的脚本使用同一个变量。

方法，在 /etc/profile 添加以下语句：

# 自定义一个变量
export 变量名=值

保存后在命令行执行以下命令使定义生效：
source /etc/profile

不要轻易修改系统默认环境变量，以免出错。

示例，自定义 TOMCAT_HOME 环境变量，值为 opt/tomcat：

# 使用 vi 编辑器编辑 /etc/profile 文件
vim /etc/profile

# 添加以下语句然后保存退出
export TOMCAT_HOME=opt/tomcat

# 使生效
source /etc/profile

# 查看定义的环境变量
echo $TOMCAT_HOME

4：位置参数变量

如果想在执行 shell 脚本时传入参数，可以在执行脚本时直接在后面跟上数据，以空格分割，使用位置参数变量来接收。

4.1：语法

===========================================================================
语法     |    说明
---------------------------------------------------------------------------
$n      |    n 为数字，$0 代表命令本身，$1 ~ $9 代表第一到第九个参数，
        |    十以上的参数需要用大括号包含，如 ${10}
---------------------------------------------------------------------------
$#      |    代表命令行中所有参数的个数。
---------------------------------------------------------------------------
$*      |    代表命令行中所有的参数，$* 把所有的参数看成一个整体。
---------------------------------------------------------------------------
$@      |    代表命令行中所有的参数，$@ 把每个参数区分对待。
===========================================================================

4.2：示例

编写以下脚本，并在执行时传参。

#!/bin/bash

# filename: position.sh

echo '$0' = $0
echo '$1' = $1
echo '$2' = $2
echo '$3' = $3
echo '$*' = $*
echo '$@' = $@
echo '$#' = $#

执行以下命令：

bash position.sh 250 hello

结果：

如果要在脚本执行时读取控制台输入，可以使用 read。

5：预定义变量

shell 设计者事先已经定义好的变量，可以直接在 shell 脚本中使用。

5.1：语法

===========================================================================
语法     |    说明
---------------------------------------------------------------------------
$$      |    当前进程的进程号（PID）。
---------------------------------------------------------------------------
$!      |    后台运行的最后一个进程的进程号（PID）。
---------------------------------------------------------------------------
$?      |    最后一次执行的命令的返回状态。
        |    如果这个变量的值为 0，说明上一个命令正确执行；
        |    如果这个变量的值不为 0，说明上一个命令执行错误。
===========================================================================

5.2：示例

编写以下脚本，该脚本会调用 【4.2：示例】 中的脚本。

#!/bin/bash

# filename: preVar.sh

echo "当前执行的进程 id = $$" 
echo '即$$' = $$

#以后台的方式运行 position.sh 脚本，并获取他的进程号。“ & ” 代表后台运行
bash position.sh 233 &

echo "最后一个后台方式运行的进程 id = $!" 
echo '即$!' = $!

echo "执行的结果是：$?"
echo '即$?' = $?

结果：

6：读取标准输入

读取标准输入，即读取控制台输入。可使用 read。

基本语法：

read 可选选项 变量

常用选项：

参数	说明
-p	指定读取值时的提示字符串。
-t	指定读取值时等待的时间（秒）。

示例：

#!/bin/bash

# filename: preVar.sh

# 案例 1：读取控制台输入一个 NUM1 值
read -p "请输入一个数 NUM1=" NUM1

echo "你输入的 NUM1 = $NUM1" 

# 案例 2：读取控制台输入一个 NUM2 值，在 10 秒内输入。
read -t 10 -p "请输入一个数 NUM2=" NUM2

echo "你输入的 NUM2 = $NUM2"

7：运算符

shell 中提供三种方式进行各种运算操作。

• 方式一

$((运算式))

• 方式二

$[运算式]

• 方式三

expr 运算式

方式三（expression）使用注意事项：
运算符间要有空格
如果希望将 expr 的结果赋给某个变量，使用反引号【`】
乘法运算为 \*

示例脚本：

#!/bin/bash

# filename: operate.sh

#案例1：计算 ( 2 + 3 ) * 4 的值
RES1=$(((2+3)*4))
echo "res1 = $RES1"
echo ''

RES2=$[(2+3)*4]
echo "res2 = $RES2"
echo ''

TEMP=`expr 2 + 3` 
RES4=`expr $TEMP \* 4` 
echo "temp = $TEMP"
echo "res4 = $RES4"

结果：

8：条件判断

Shell 编程中判断条件真伪。

基本语法：

[ 条件 ]

# 注意条件前后要有空格
# 如果条件不包含判断，只是单纯字符串等，则返回 true
# 条件为空则为 false（此时方括号中也要有空格，否则报错）

8.1：基本判断

数值或字符串之间的判断。注意正确使用空格。

语法	判断说明
-eq	两数比较，相等（equal）
-ne	两数比较，不相等（not equal）
-gt	两数比较，大于（greater than）
-lt	两数比较，小于（less than）
-ge	两数比较，大于等于（greater equal）
-le	两数比较，小于等于（less equal）
=	两字符串比较，相等
!=	两字符串比较，不相等

8.2：文件权限判断

对文件权限的判断。使用绝对路径或相对路径来标明文件。

语法	判断说明
-r	文件判断，有可读权限（read）
-w	文件判断，有可写权限（write）
-x	文件判断，有可执行权限（execute）

8.3：文件类型判断

对文件类型的判断。使用绝对路径或相对路径来标明文件。

语法	判断说明
-e	文件存在（existence）
-f	文件存在且是一个常规文件（file）
-d	文件存在且是一个目录（directory）

8.4：多条件判断

多重条件判断：

语法	判断说明
-a	两个条件同时成立。
-o	两个条件只需成立一个。

命令控制执行：

=========================================
语法    |    判断说明 
-----------------------------------------
&&     |    左边命令执行成功才会执行右边命令。
-----------------------------------------
||     |    左边命令执行失败才会执行右边命令。
=========================================

8.5：示例

该示例中会用到简单的 if 流程控制语句。在之后介绍。

#!/bin/bash

# filename: condition.sh

# 案例 1："ok" 是否等于 "ok"
if [ "ok" = "ok" ]
then
	echo "等于"
fi

# 案例 2：23 是否大于等于 22
if [ 23 -ge 22 ]
then
	echo "大于等于"
fi

# 案例 3：/root/shcode/ 目录中的 aaa.txt 文件是否存在
if [ -f /root/shcode/aaa.txt ]
then
	echo "存在"
fi

# 案例 4
if [ hello ]
then
	echo "hello world!"
fi

# 案例 5
if [ 23 -ge 22 -a 23 -lt 50 ]
then
	echo "23大于等于22 且 23小于50"
fi

# 案例 6
[ 15 -le 20 ] && echo "15<=20" || echo "15>20"

运行结果：

9：流程控制

流程控制语句主要有：

• if
• case
• for
• while
• until
• break
• continue

shell 脚本 break 与 continue 的使用与高级编程语言类似，这里就不详细介绍了。

9.1：if 判断

• 单分支判断：

if [ 条件 ]
then
	代码
fi

也可以用以下写法：（【;】表示一行实现２步命令的分割）

if [ 条件 ];then
	代码
fi

• 多分支判断：

if [ 条件 ]
then
	代码
elif [ 条件 ]
then
	代码
else
	代码
fi

elif 语句可随意增减。

示例：

#!/bin/bash

# filename: ifDemo.sh

if [ $1 -ge 90 ];then
	echo "秀"
elif [ $1 -ge 80 ];then
	echo "优秀"
elif [ $1 -ge 60 ];then
	echo "加油"
else
	echo "不及格"
fi

9.2：case 判断

语法：

case 变量 in
	值1)
		变量满足值1，执行此程序段
		;;
	值2)
		变量满足值2，执行此程序段
		;;
	*)
		都不满足，执行此程序段
		;;
esac

可随意添加分支。;; 相当于 break 。 *) 相当于 default 。

示例：

#!/bin/bash

# filename: caseDemo.sh

read -p "请输入 yes 或 no：" CHOICE

case $CHOICE in
	y* | Y*)
		echo "输入了 yes"
		;;
	n* | N*）
		echo "输入了 no"
		;;
	*)
		echo "输入个啥啊"
		;;
esac

9.3：for 循环

for 循环有两种使用方式。

9.3.1：语法

• 方式一

for (( 初始变量; 循环控制条件; 变量变化 ))
do
	代码
done

• 方式二

for 变量 in 值1 值2 值3
do
	代码
done

9.3.2：示例

#!/bin/bash

# filename: forDemo.sh

# 方式一求 1 到 100 的和
SUM=0

for (( i=0; i<=100; i++ ))
do
	SUM=$[$SUM+$i]
done

echo "sum = $SUM"

# 方式二示例
echo ""

for fruit in apple pear banana
do
	echo "$fruit"
done

# 使用命令行输入参数。（这个例子可看出 $* 与 $@ 的区别）
echo ""

for i in "$*"    # 如果不加引号，其实也可遍历
do
	echo "data = $i"
done

echo "============================="

for i in "$@"
do
	echo "data = $i"
done

执行：

bash forDemo.sh 1 2 3 4

9.4：while 循环

当条件成立时进入循环，直到条件不成立时才退出循环。

语法：

while [ 条件判断式 ]
do
	代码段
done

示例：

#!/bin/bash

# filename: whileDemo.sh

SUM=0
i=0

while [ $i -le 100 ]
do
	SUM=$[$SUM+$i]
	i=$[$i+1]
done

echo "sum = $SUM"

9.5：until 循环

until 与 while 相反，当条件成立时退出循环。

语法：

until [ 条件判断式 ]
do
	代码段
done

10：函数

shell 编程和其它编程语言一样，有系统函数，也可以自定义函数。

函数调用有两种方式：

• 方式一

$(函数名 参数1 参数2)

• 方式二

函数名 参数1 参数2

10.1：自定义函数

10.1.1：介绍

函数定义有两种格式。

# 格式一
函数名() {
	代码段
}

# 格式二
function 函数名() {
	代码段
}

函数规则：

• 调用函数之前必须先定义函数。建议将函数放在代码前面。
• 函数中接收传入的参数可使用位置参数变量。使用规则相似。
• 函数返回值，可通过 $? 系统变量获得，也可赋给某个变量。
• 可以加 return 提前结束并带回返回值，范围 0~255。一般规则如下：
  • return ：用最后命令的执行状态决定返回值
  • return 0 ：无错误返回
  • return 1 ：有错误返回
• 如果不加 return，将以最后一条命令运行结果作为返回值。

10.1.2：示例

#!/bin/bash

# filename: addDemo.sh

function add() {
	S=$[$1+$2]
	echo $S
}

read -p "请输入第一个数：" A
read -p "请输入第二个数：" B

SUM=$(add $A $B)

echo "$A 与 $B 的和为 $SUM"

10.2：系统函数

系统自带的函数。

这里只介绍两个系统函数。
以下两个函数都可在命令行中直接执行并看到结果。

basename()函数

功能：返回完整路径最后 “ / ” 的部分，常用于获取文件名。

参数：

1. pathname：绝对路径
2. suffix：后缀，如果suffix被指定了，basename会将文件名中的suffix去掉。

示例：

basename /home/aaa/bbb/test.txt

basename /home/aaa/bbb/test.txt .txt

运行结果：

dirname()函数

功能：返回完整路径最后 “ / ” 的前面的部分，常用于获取路径。

参数：

1. dirname：绝对路径

示例：

dirname /home/aaa/bbb/test.txt

运行结果：

11：文件包含

和其他语言一样，shell 脚本也可以引用外部脚本。这样可以很方便的封装一些公用的代码作为一个独立的文件。

语法格式：

• 方式一：

. 文件名

• 方式二：

source 文件名

两个脚本不在同一目录时，要用绝对路径。
被包含的文件不需要可执行权限。
简单起见，通常用第一种方式。

示例：

inMain.sh 文件：

#!/bin/bash

# filename: inMain.sh

source inTest.sh

read -p "请输入第一个数：" A
read -p "请输入第二个数：" B

SUM=$(my_add $A $B)

echo "$A 与 $B 的和为 $SUM"
echo ''
echo "str = $STR"

inTest.sh 文件：

#!/bin/bash

# filename: inTest.sh

function my_add() {
	S=$[$1+$2]
	echo $S
}

STR="this is inTest.sh"

运行结果：

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是非入耳君须忍，半作痴呆半作聋。

——《警世》（明）唐寅