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本系列博客为MIT的《Missing in CS Class》的课程笔记。

Class2(2020):Shell基础(二)——Shell脚本设计基础

注：若无特殊说明，本文中带有[]的部分均为可选参数。

脚本文件

• 脚本语言为解释执行，其运行需有解释器，如Python。
• Shell是一种脚本语言，其文件扩展名为.sh。
• 脚本文件的首行一般为#! <shell_name>，符号#!被称为shebang，其规定该脚本以何种Shell解释器执行。一般采用env(/usr/bin/env)程序，到$PATH中查找某种解释器在何位置，如#!/usr/bin/env shell
• 若同一行有多条命令，用;分隔
• 执行脚本：分为子Shell执行与当前Shell执行。若为子Shell执行，在不使用export的情形下，脚本中定义的各种变量、函数、环境都不会被带回当前Shell；若为当前Shell执行则反之，可在后续命令中调用脚本中定义的变量、函数等内容。
  • ./<script_name>.sh：仅当该脚本有可执行权限(x)时，根据shebang中规定的解释器，创建一个独立子Shell以执行该脚本
  • <shell_name> ./<script_name>.sh：无论该脚本是否有可执行权限，忽略shebang，以<shell_name>创建一个独立子Shell以执行该脚本
  • source ./<script_name>.sh或. ./<script_name>.sh：无论该脚本是否有可执行权限，忽略shebang，直接在当前Shell中执行该脚本，相当于将脚本中进行的修改注入到当前Shell。

变量

• 变量赋值：Shell与其他多数脚本语言一致，变量无需定义，直接赋值即可。右值可为数字、字符串、其他变量、数组、命令替换等。<name>=<value>
  注意赋值中各符号间不能有任何空格。

• 变量可被重新赋值使用。

• 变量使用：$<name>

• 删除变量：unset <name>

• 输出:

  • echo：如echo $a

  • 格式化输出：printf <format_string> [arg_list]，与C中相同

• Shell定义了一些保留变量：

  • $0：脚本名
  • $1-$9：脚本执行的第 $i$ 项参数。类似于C中main函数的形参argv[]
  • $@：所有参数
  • $#：参数数量。类似于C中main函数的形参argc
  • $$：当前脚本的PID(进程识别码)
  • $?：上条程序的返回值。
  • !!：上条包含所有参数的完整命令。如执行命令后被返回Permission Denied，使用sudo !!即可重新提升执行
  • $_：上条命令的最后一项参数。如：mkdir 1，cd $_

数组、字符串

• Shell只支持一维数组，所有value都会被视为字符串处理

  • 初始化：<array_name>=(<value1>,<value2>,...)。

  • 赋值：<array_name>[<index>]=<value>

  • 随机访问：${<name>[<index>]}。特别的，<idx>为@时，代表取数组中所有元素。

• 关系数组：相当于Python中的dic(字典)、C++中的map。与普通数组不同，关系数组必须声明后才能使用。

  • 声明：declare -A <array_name>

  • 初始化：declare -A <array_name>=(["<key1>"]="<value1>" ["<key2>"]="<value2>" ...)，其中<key>必须唯一。

  • 赋值：<array_name>["<key>"]="<value>"

• 字符串：

  • 单引号‘包围的字符串：被视为字符串字面常量，所有内容将被原样存储，变量也不会被替换。如echo '$a'：输出$a
  • 双引号“包围的字符串：正常替换变量。如echo "$a"：输出:b
  • 字符串长度：${#<name>}

命令替换、进程替换

• 命令替换：$(<command>)：<command>命令的stdout替换$(<command>)本身。如：

  today=$(date) #将输出赋值给变量
  echo "$today"
  

  for i in $(ls) ; do #遍历文件echo "$i"
  done
  

  cd $(ls)
  

• 进程替换：

  • 输出重定向：<(<command>)，将<command>的stdout写入临时文件中，可作为其他命令的文件读入。例：

    diff <(ls <dir1>) <(ls <dir2>)
    

  • 输入重定向：>(<command>)，将其他命令的stdout写入临时文件中，由<command>读取。效果等价于管道符|

流程控制

选择结构

if…fi

注意Shell中的分支不可为空，若不需要就不要写对应的分支。注意在每个<condition>后都需加then

• 单分支结构：if then ... fi

  if <condition> ; then<command>
  fi
  

• 双分支结构：if then ... else ... fi

  if <condition> ; then<command>
  else<command>
  fi
  

• 多分支结构：if then ... elif then ... else ... fi

  if <condition> ; then<command>
  elif <condition> ; then<command>
  else<command>
  fi
  

<condition>为布尔表达式时的两种表示形式：

• [<bool_expression>]：-eq：判断两个数字是否相等；-ne：判断两个数字是否不相等；-lt：判断数字是否小于；-le：判断数字是否小于等于；-gt：判断数字是否大于；-ge：判断数字是否大于等于。
• ((<bool_expression>))：算术专用的布尔表达式，直接使用关系运算符即可。

case...esac

case <variable> in<pattern>)<command>;;[*) #相当于default<command>;;]
esac

类似于C中的switch，顺次进行匹配。case...esac并没有原生的default，因此在结尾使用通配符*对未匹配内容进行匹配。

<pattern>中若有多个匹配规则，用|(或)连接，如1|2|3。可使用通配符、字符集([])。

循环结构

for

for <variable> in <object> ; do<command>
done

• 传入列表：

  for i in 1 2 3 4 5 ; doecho "$i"
  done
  

• 传入范围序列$(seq)(相当于Python的range()，注意Shell的seq的左闭右闭区间)：

  for <variable> in $(seq <start> <end> [<foot>]) ; do<command>
  done
  

• 传入花括号{<start>..<end>}：等价于$(seq <start> <end>)$

  for <variable> in {<start>..<end>} ; do<command>
  done
  

while

while <condition> ; do<command>
done

当<condition>为真时，循环执行循环体

until

until <condition> ; do<command>
done

<condition>为假时，循环执行循环体，直到<condition>为真

跳转语句

• continue：跳出循环的当前轮
• break：跳出整个循环

函数

• 函数定义

function_name() {<command>[return ...]
}function function_name {<command>[return ...]
}

• 函数调用

function_name [argv,...]