Shell變數、資料重定向和管道

2020-06-16 17:33:15

在上一篇部落格Shell功能、設定和外掛中，介紹了為什麼要使用shell，shell有哪些功能，如何使用oh my zsh來提高效率等，本篇重點介紹，shell中的變數的如何設定和讀取資料，讀取之後如何使用變數？每個程式一般都有輸入和輸出，讓我們看看資料重定向如何處理輸入和輸出的？還有，Unix/Linux系統提供豐富的工具，我們如何將這些工具通過管道來組合成更加強大的宏工具呢？下面，由我來逐一詳細介紹變數、資料重定向和管道。

Variable & Redirection & Pipe.png

變數

變數的作用

變數與其他程式設計語言一樣，都是儲存資料，然後被程式參照。相比於不使用變數，而是直接使用資料，存在兩個問題：

當資料改變時，直接使用資料的時候卻不能靈活地根據資料改變而隨著改變，而使用變數卻不同，它能夠做到這點。
當資料發生變化時，如果想保證資料一致性，必須查詢所有參照該資料的所有地方，然後將它修改，當下一次再需要修改時，也是像這種情況一樣，是多麼繁瑣的事，而變數卻不用，只需要修改變數值即可。

因此，變數具有可變性和易於修改的兩個特點。

變數的分類

在shell中，大概分為兩種變數：環境變數和區域性變數，主要區別在於它們的使用範圍不同，環境變數可以在父進程與子進程之間共用，而自定義變數只在本進程使用。舉一個簡單的例子來說明：

no share variable.png

我首先設定一個shell變數devname=sam，然後輸入bash開啟一個新的shell，而這個shell是子進程，然後echo $devname輸出變數值，變數值為空，最後exit退出子進程。

share variable.png

但使用export devname設定環境變數後，再次進入輸入bash進入子進程之後，echo $devname輸出變數值，這次變數值是sam

檢視環境變數`env`和`set`

如果想檢視系統中以及自定義有哪些環境變數，可以使用env命令：

env command.png

而set命令不僅能檢視環境變數，還可以檢視與shell介面有關的變數，下面只擷取一部分變數：

set command.png

變數有哪些操作

顯示`echo $variable`

如果你想顯示某個變數的值，例如PATH，你只需要輸入：

echo $PATH

echo command.png

注意上面一條命令，需要在變數名前加上一個符號$，這樣才能存取變數

設定`variable=value`和取消`unset`

如果你想設定某個變數的值，只需在變數名和變數值之間用符號=連線就行了，例如：

set variable.png

由上面的輸入命令echo $devname，顯示結果為空。由此可知，一開始如果沒有設定某個變數時，它的是為空。另外，設定變數的規則還需要幾點注意：

在命名變數名時，變數名稱只能是英文字母和數位，而且首字母不能是數位。下面演示一個錯誤的例子：

wrong variable name.png
等號=兩邊不能有空格

blank can't exist.png
如果變數值有空格，可用雙引號" "或單引號' '來包圍變數值，但兩者是有區別：
雙引號" "內的一些特殊字元，可以保持原有的特性，例如：

double quotation marks.png

而單引號' '內的一些特殊字元，僅為一般字元，即純文字，例如：

single quotation marks.png
如果想顯示一些特殊字元（$、空格、!等），在字元前面加上用跳脫字元
有些時候，變數的值可能來源於一些命令，這時你可以使用反單引號`命令`或$(命令)，例如：
使用反單引號`命令`的方式

get information from comand 1.png

使用$(命令)的方式

get information from comand 2.png
如果變數想增加變數的值，可以使用$variable累加

append variable value.png
如果變數需要在其他子進程使用，用export關鍵字來設定變數為環境變數
```
export VARIABLE
```
系統環境變數一般都是字母全部大寫，例如：PATH，HOME，SHELL等
如果想取消設定變數的值，使用unset variable命令。注意，變數之前是沒有符號$

unset variable.png

環境組態檔

之前那些設定的環境變數，一旦退出系統後，就不能再次使用，如果想再次使用，必須重新再設定才行。如果想就算退出系統，也能重新使用自定義的環境變數，那怎麼辦呢？

不用怕，系統提供一些環境組態檔：/etc/profile和~/.bash_profile。/etc/profile是系統整體的設定，每個使用者共用，最好不要修改；而~/.bash_profile屬於單個使用者的設定，每個使用者設定後，互不影響和共用。但因為我使用oh my zsh，之前~/.bash_profile設定一些設定都不生效了，但它提供一個環境組態檔.zshrc，所以如果想設定環境變數TEST，只需將export TEST=test新增.zshrc即可。

export variable in zshrc file.png

但在.zshrc檔案設定好環境變數TEST後，echo $TEST為空，原因是還沒使用source命令來讀取環境組態檔。使用source .zshrc命令之後，設定環境變???TEST生效了

source command.png

資料重定向

含義

當輸入命令列時，一般都有輸入引數(standard input)，而命令列處理完之後，一般都有輸出結果，結果有可能成功(standard output)，也有可能失敗(standard error)，而這些結果一般都會輸出到螢幕上，如果你想控制結果輸出到檔案或以檔案作為輸入的話，你需要了解資料重定向的分類和符號操作。

Redirection.png

使用

stdout

當你輸入ls命令，螢幕會顯示當前目錄有哪些檔案和目錄；而當你使用符號>時，輸出結果將重定向到dir.txt檔案，而不顯示在螢幕上

stdin demo.png

而符號>與符號>>有什麼區別呢？>表示當檔案存在時，將檔案內容清空，然後stdout結果存放到檔案中。而>>表示當檔案存在時，檔案內容並沒有清空，而是將stdout結果追加到檔案尾部。

當你再次輸入命令ls > dir.txt時，檔案內容並沒有改變，因為之前檔案內容被清空，然後stdout結果存放在dir.txt檔案

stdin demo 1.png

而你這次使用符號ls >> dir.txt的話，檔案內容被追加到dir.txt檔案

stdin demo 2.png

stderr

這次我輸入命令ls test顯示一個不存在的檔案，會顯示錯誤資訊。然後將錯誤資訊輸出到檔案error.txt。

stderr demo 1.png

如果你想追加錯誤資訊，可以使用2>>符號

stderr demo 2.png

stdout & stderr

將stdout和stderr分離：>和2>符號
輸入ls README.md test，在螢幕顯示既有正確資訊，也有錯誤資訊，如果想將正確資訊和錯誤資訊分離到不同檔案，你可以同時使用>和2>符號

seperate stdout & stderr.png
將stdout和stderr合併：&>符號
如果你想將正確資訊和錯誤資訊合併，且輸出到同一個檔案，可以使用&>符號

combine stdout & stderr.png

stdin

一般輸入一些簡單的資料的方式都是通過鍵盤，但是如果要輸入大量的資料，最好還是通過檔案的方式。舉一個簡單例子：
首先輸入cat > test命令之後，你就可以輸入內容，那些內容最終會存放在test檔案

stdin demo 1.png

但如果有大量資料從一個檔案匯入到test檔案時，此時需要用到<符號

stdin demo 2.png

還一個符號<<需要解釋，符號<<表示輸入時的結束符號。輸入cat > test << "eof"命令之後，你就可以輸入內容，那些內容最終會存放在test檔案，輸入完內容後可以輸入eof來結束輸入

stdin demo 3.png

管道

在Unix設計哲學中，有一個重要設計原則--KISS(Keep it Simple, Stupid)，大概意思就是只關注如何做好一件事，並把它做到極致。每個程式都有各自的功能，那麼有沒有一樣東西將不同功能的程式互相連通，自由組合成更為強大的宏工具呢？此時，管道出現了，它能夠讓程式實現了高內聚，低耦合。

How Pipe works.png

如果我想檢視檔案是否存在某個關鍵字，此時我可以使用管道

Pipe Demo.png

命令cat README.md | grep 'pod'的處理過程分為兩步：

cat README.md檢視檔案內容
然後將cat README.md輸出的內容作為grep 'pod'命令的輸入，再進行處理。

上面一個很關鍵的符號|，就是管道，它能夠將前一個命令處理完的stdout作為下一條命令stdin。

本文永久更新連結地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2016-09/135156.htm