Shell基礎 -- 基本語法

　　本文介紹一下 shell 的語法。

一、變數

　　在 shell 裡，使用變數之前通常並不需要事先為他們做出宣告，需要使用的時候直接建立就行了。預設情況下，所有變數都被看做字串並以字串來儲存，即使它們被賦值為數值時也是如此。shell 和一些工具會在需要時把數值型字串轉換成對應的數值以對它們進行操作。

1.1 變數的命名

　　shell 變數的命名規則如下：開頭是一個字母或下劃線，後面可以接任意長度的字母、數位或下劃線符號，變數名的字元長度並無限制（Bourne shell中）。不過為了相容性（一些早期的shell裡變數名是有長度限制的），一般還是不要超過255個字元。另外，Linux 區分大小寫。當使用者自己定義變數的時候，要注意變數名不能與 shell 中的關鍵字重名。

1.2 變數的賦值

　　shell 中變數的賦值方式如下：

變數名=值    # 注意 賦值語句兩邊不能有空格

　　注意，賦值語句兩邊不能有空格（即 “=” 號兩邊不能有空格）。等號右邊若有空格的話，需要加上引號（單引號或雙引號都是可以的）。shell 中可以在變數名前加上 $ 字元來取變數的值。用一個簡單的例子演示一下：

  #!/bin/bash
 
  name=tongye
  age=23
  address="Hubei Wuhan"
  money='10$'
 
  echo "$name $age in $address"
  echo "I have $money!"   
 
  exit 0

　　輸出結果如下：

　　這裡需要注意的是單引號和雙引號的用法：在單引號中，所有特殊字元都沒有特殊含義；在雙引號中，"$"、" ` "（反引號）、"" 有特殊含義，其餘的沒有特殊含義。至於反引號 " ` "，反引號中可以用來參照系統命令，其中的內容將會被優先執行，其功能與 $(...) 一樣，詳情後面再做敘述。

1.3 變數的型別

　　shell 中有四種型別的變數：使用者自定義變數、環境變數、位置引數變數和預定義變數。

1） 使用者自定義變數

　　使用者自定義變數只會在當前 shell 中生效，也就是“區域性變數”，上面程式中的 name、age、address、money 等都是使用者自定義變數，只能在變數所在的那個 shell 指令碼中生效。使用者自定義變數一般用小寫字母來命名。

2） 環境變數

　　當一個 shell 指令碼程式開始執行時，一些變數會根據環境設定中的值進行初始化，這些變數通常用大寫字母做名字，以便與使用者自定義變數做區分，被稱為環境變數。環境變數可以在當前 shell 和這個 shell 的所有子 shell 中生效。如果把環境變數寫入相應的組態檔（如 /etc/profile ），那麼這個環境變數就會在所有的 shell 中生效。系統自帶的環境變數的名字不可更改，但是值可以按需更改。使用者也可以使用 export 命令在 shell 中自己建立環境變數：

export 變數名=變數值      # 建立環境變數並賦值

　　一些主要的系統環境變數如下：

環境變數	描述
$HOME	當前使用者的家目錄
$PATH	以冒號分隔的用來搜尋命令的目錄列表，決定了 shell 將到哪些目錄中去尋找命令或程式
$PS1	命令提示字元，通常是 $ 字元，也可以自行設定
$PS2	二級提示符，用來提示後續的輸入，通常是 > 字元
$IFS	輸入域分隔符。當 shell 讀取輸入時，它給出用來分隔單詞的一組字元，通常是空格、製表符和換行符
$0	shell 指令碼的名字
$#	傳遞給指令碼的引數個數
$$	shell 指令碼的進程號（PID），指令碼程式通常會用它來生成一個唯一的臨時檔案，如 /tmp/tmpfile_$$

3） 位置引數變數

　　位置引數變數主要用來向指令碼中傳遞引數或資料，變數名不能自定義，變數作用也是固定的。主要有以下幾種位置引數變數：

位置引數變數	描述
$1、$2、...	指令碼程式的引數，分別代表程式的第1個引數、第2個引數、... 程式第10個以上的引數需要用大括號包含，如 ${10}
$*	代表命令列中的所有引數。在一個變數中將所有引數列出，各引數之間用環境變數 IFS 中的第一個字元分隔開。
$@	和 $* 一樣，也包含了命令列中的所有引數，但是不使用 IFS 環境變數，即使 IFS 為空，引數也是分開顯示的

　　關於 $0 和 $#，在有些資料上，也把這兩個歸為位置引數變數，本文是把它們歸為了環境變數。其中，$0 代表 shell 指令碼本身（不算在引數行列），$# 代表傳遞給指令碼的引數個數（不包括 $0）。

　　關於 $* 和 $@，這二者的區別就在 $* 使用 IFS 所定義的分隔符來分隔引數而 $@ 沒有使用。$* 將所有的引數視為一個整體，而 $@ 將所有的引數分別視為單獨的個體。一般來說，採用 $@ 來存取指令碼程式的引數會比較好，不必擔心 IFS 所設定的分隔符為空而導致各引數連在一起分不清楚。

4） 預定義變數

　　預定義變數是在 bash 中已經定義好了的變數，變數名不能自定義，變數作用也是固定的。實際上，位置引數變數就是預定義變數的一種。 除了上面介紹的一些外，這裡再介紹兩個：

$? ：儲存最後一次執行的命令的返回狀態。如果 $? 的值為 0 ，則表明上一個命令成功執行；如果值非 0 ，則表明上一個命令沒有成功執行。

$!  ：用於儲存後執行的最後一個進程的 PID 號。

二、算術運算

　　shell 的算術運算子與 C 語言裡的差不多，優先順序與順序也相同。但是，由於 shell 中所有變數都是被看做字串來儲存的，因此，要處理算術表示式，還需要使用一些特殊手段將數值型字串轉換成相應的數值。

2.1 使用 expr 命令對算術表示式求值

　　expr 命令將它的引數當做一個表示式來求值，可以用來進行數學運算。如下：

#!/bin/bash

a=2
b=3
c=`expr $a + $b`

echo $c
exit 0

　　這段程式碼的輸出結果是：5 。注意使用 expr 命令的那一行，使用的是反引號 `` ，反引號中的內容會被優先執行，所以這一行程式碼的作用是將 expr $a + $b 這一表示式的執行結果賦給變數 c 。也可以使用 $(...) 來替代反引號： c=$(expr $a + $b)。

　　關於反引號和 $( .. ) 表示式，需要說明的一點是，反引號是一種比較老的語法形式，如果你希望自己寫的指令碼具備非常好的可移植性，那麼可以使用反引號，新的指令碼程式一般都使用 $(...) 來替代反引號了，以避免在反引號中處理一些特殊字元時需要應用的一些相對複雜的規則。比如，如果想在 ` ... ` 結構中使用 ` （反引號）字元，則需要使用跳脫符 來進行跳脫，這樣會使程式碼閱讀起來較為困難。反引號和 $( ... ) 都可以用來參照系統命令。

　　expr 命令的功能十分強大，可以支援許多表示式求值運算：

表示式	說明
expr1 | expr2	若 expr1 非零，則等於 expr1 ，否則等於 expr2。
expr1 & expr2	只要有一個表示式為零，則等於零，否則等於 expr1。
expr1 = expr2	等於（與 == 是同義的），若兩式相等則結果為1，不等結果為0
expr1 > expr2	大於
expr1 >= expr2	大於等於
expr1 < expr2	小於
expr1 <= expr2	小於等於
expr1 != expr2	不等於
expr1 + expr2	加
expr1 - expr2	減
expr1 * expr2	乘
expr1 / expr2	整除
expr1 % expr2	取餘

　　注意：在 expr 命令所支援的操作符中，“ | 、 & 、< 、<= 、> 、 >= 、 *  ” 這幾個需要用 符進行跳脫再使用。此外，表示式的各字元之間需要用空格隔開。 用一段程式碼演示一下 expr 命令的使用方法：

  #!/bin/bash
 
  a=5;b=6;c=0
  echo $(expr $a | $c)      # 輸出 5
  echo $(expr $b & $c)      # 輸出 0
  echo $(expr $a & $b)      # 輸出 5
  echo $(expr $a <= $b)      # 輸出 1
  echo $(expr $a * $b)      # 輸出 30
  echo $(expr $a = 2)        # 輸出 1
 
  exit 0

　　expr 命令中的 | 和 & 操作符比較特殊，並不是我們常見的按位元或和按位元與，而是邏輯操作：

expr1 | expr2 是邏輯或運算，結果為真（1 表示真，0表示假）則返回 expr1 的值，否則返回 expr2 的值，具有短路功能（expr1 為非零，則表示式一定非零，直接返回 expr1 的值，而不必在對 expr2 的值做判斷）；

expr1 & expr2 是邏輯與運算，結果為真則返回 expr1 的值，否則返回 expr2 的值，具有短路功能（expr1 為零，則表示式一定為零，直接返回零，而不必再對 expr2 的值做判斷）。

2.1 使用 $(( ... )) 的方式對算術表示式求值

　　expr 雖然功能強大，但是上面已經提到，在進行一些運算的時候，需要使用 符來進行跳脫，這對於閱讀程式碼的人來說並不友好。另一方面，expr 命令執行起來其實很慢，因為它需要呼叫一個新的 shell 來處理 expr 命令。更新更好的一種做法是使用 $((...)) 擴充套件的方式。只需要將準備求值的表示式放在 $((...)) 的括號中即可進行簡單的算術求值。且，所有支援 $(( ... )) 的shell，都可以讓使用者在提供變數名稱時，無須前置 $ 符。用一段程式碼演示一下用法：

 #!/bin/bash
 
 a=5;b=6
 
 echo $(($a + $b))　　　　　　# 輸出 11 。在變數名前加上 $，這在shell中一般是取變數值的意思
 echo $((a + b))            # 輸出 11 。可見，變數前不加 $ 也是可以的，為了簡便，後面的程式碼就不加 $ 了
 echo $((a | b))            # 輸出 7 。這裡的 | 是按位元或操作符
 echo $((a || b))          # 輸出 1 。這裡的 || 是邏輯或操作符
 echo $((a & b))            # 輸出 4 。這裡的 & 是按位元與操作符
 echo $((a && b))          # 輸出 1 。這裡的 && 是邏輯與操作符
 echo $((a * b))            # 輸出 30
 echo $((a == b))          # 輸出 0

 exit 0

　　可以看到， $(( ... )) 與 expr 命令還是有些不同之處的：

1）首先一些操作符的功能不同（ | 和 & ）；

2）其次， expr 表示式在使用一些操作符時是需要使用跳脫操作的，而 $(( ... )) 結構不需要；

3）還有一點就是，$(( ... )) 結構中取變數的值可以不使用 $ 操作符。

　　一些更具體的使用方法，建議親自動手去操作一下，這裡就不再作更詳細的敘述了。

三、shell 中的條件判斷命令 test 和 [ 

　　test 命令可以處理 shell 指令碼中的各類工作。它產生的不是一般的輸出，而是可使用的退出狀態。test 命令通過接受各種不同的引數，來控制要執行哪種測試。在許多系統上，test 命令與 [ 命令的作用其實是一樣的，使用 [ 命令的時候，一般在結尾加上 ] 符號，使程式碼更具可讀性。另外，需要注意一點的是，在使用 [ 命令時，[ 符號與被檢查的語句之間應該留有空格。shell 中通常使用 test 命令來產生控制結構所需要的條件，根據 test 命令的退出碼決定是否需要執行後面的程式碼。

　　test 命令可以使用的條件型別有三類：字串比較、算術比較和與檔案有關的條件測試。

1）字串比較

表示式	結果
string1 = string2	如果兩個字串相同則結果為真
string1 != string2	如果兩個字串不同則結果為真
-n string	如果字串不為空則結果為真
-z string	如果字串為空（null），則結果為真

　　使用方法如下：

str1="tongye"
str2="ttyezi"

# 用 test 命令，test 語句的結果將作為 if 的判斷條件，結果為真即條件為真，則執行 if 下面的語句
if test "$str1" = "$str2" ; then
    ....
fi

# 用 [ 命令的話，可以這樣，注意 [ 與表示式之間要有空格
if [ "$str1" != "$str2" ] ; then
    ....
fi   

if [ -n "$str1" ] ; then
    ....
fi

　　使用字串比較的時候，必須給變數加上引號 "  " ，避免因為空字元或字串中的空格導致一些問題。實際上，對於條件測試語句裡的變數，都建議加上雙引號，能做字串比較的時候，不要用數值比較。

2）算術比較

算術比較	結果
expr1 -eq expr2	如果兩個表示式相等，則結果為真
expr1 -ne expr2	如果兩個表示式不相等，則結果為真
expr1 -gt expr2	如果 expr1 > expr2 ，則結果為真
expr1 -ge expr2	如果 expr1 >= expr2 ，則結果為真
expr1 -lt expr2	如果 expr1 < expr2，則結果為真
expr1 -le expr2	如果 expr1 <= expr2，則結果為真
!expr	如果表示式為假，則結果為真

 　　使用方法如下：

num1=2
num2=3

if [ "$num1" -eq "$num2" ] ; then
    ...
fi

if [ "$num1" -le "$num2" ] ; then
    ....
fi

　　注意算術比較和字串比較之間的不同之處，字串比較比較的是兩個字串，數位也是能組成字串的，因此，當我們使用字串比較的方式和數位比較的方式來比較兩串數位的時候，結果會有些不同。說起來比較拗口，用一個例子來說明一下：

  #!/bin/bash
 
  val1="1"
  val2="001"
  val3="1 "                    # 字串 val3 在 1 的後面還有一個空格 　　                                                                       
 
  [ "$val1" = "$val2" ]
  echo $?　　　　　　　　　　　　　　# 使用字串比較，退出碼為 1，說明兩個字串不相等
 
  [ "$val1" -eq "$val2" ]
  echo $?　　　　　　　　　　　　　　# 使用數值比較，退出碼為 0，說明兩個數值相等
 
  [ "$val1" = "$val3" ]
  echo $?　　　　　　　　　　　　　　# 退出碼為 1
 
  [ "$val1" -eq "$val3" ]
  echo $?　　　　　　　　　　　　　　# 退出碼為 0

  exit 0

　　需要注意的是，如果在編寫程式碼時，變數沒有加上雙引號，上述程式的結果又會不同，僅對 val3 進行取值，將會忽略該字串中的空格，則第三個表示式的退出碼將為 0 。這也說明了在變數兩邊加上雙引號的重要性。

3）檔案條件測試

檔案條件測試	結果
-d file	如果檔案是一個目錄，則結果為真
-e file	如果檔案存在，則結果為真。注意，歷史上 -e 選項不可移植，所以通常使用的是 -f 選項
-f file	如果檔案存在且為普通檔案，則結果為真
-g file	如果檔案的 set-group-id 位被設定，則結果為真
-r file	如果檔案可讀，則結果為真
-s file	如果檔案大小不為 0 ，則結果為真
-u file	如果檔案的 set-user-id 為被設定，則結果為真
-w file	如果檔案可寫，則結果為真
-x file	如果檔案可執行，則結果為真

　　用一個例子演示一下：

#!/bin/bash

if [ -f /bin/bash ] ; then
    echo "file /bin/bash exists"
fi

if [ -d /bin/bash ] ; then
　　echo "/bin/bash is a directory"
else
　　echo "/bin/bash is not a directory"
fi

exit 0

四、控制結構

　　shell 中的控制結構與其他程式設計語言中的控制結構類似，也是由順序結構、選擇結構和迴圈結構組成。

4.1 if 語句

　　在上面的例子中，已經多次用到了 if 語句，這裡再詳細描述一下 if 語句的語法結構：

if condition1
then
    statements1
elif condition2
then
    statements2
else
    statements3
fi

　　在 if 結構中，condition 就是我們第三節所說的條件判斷語句。if 語句執行時，先執行 condition ，獲得其退出狀態，若退出狀態為 0（這意味著條件滿足），則執行 then 塊中的語句，否則跳過 then，接下去執行。

　　如果需要對條件作更進一步的判斷劃分的話，可以使用 elif 語句（類似於 else if）。具體的例子上文有許多，就不再單獨寫了。

 4.2 case 語句

　　與其他程式語言中的 case 語句類似， shell 中的 case 語句也可以用來進行模式匹配，語法如下：

case variable in
    pattern [ | pattern ] ... ) statements;;
    pattern [ | pattern ] ... ) statements;;
    ...
esac

　　關於 case 的語法，有以下幾點需要說明一下：

1）case 語句以 case 作為開頭，以 esac 作為結尾；

2）case 語句的每個模式行都是以雙分號 ;; 結尾的；

3）一個模式行可以合併匹配多個模式，使用 | 符作為分隔；

4）一個模式行可以執行多條語句，各語句之間可以使用單分號 ; 隔開，這也是為什麼每行的結尾要使用雙分號 ;; 作為結束標誌的原因；

5）case 語句支援使用正規表示式作為匹配項，這使得 case 語句的功能更為強大。

#!/bin/bash

read -p "please keyin a word:" -t 5 word

case $word in
    [a-z] | [A-Z] ) echo "You have keyin a letter";;
    [1-9] ) echo "You have keyin a number";;                                               
    * ) echo "Unknow input"
esac

exit 0

　　這段程式碼從鍵盤輸入一個字元，然後進行匹配，判斷這個字元是字母還是數位，都不是的話返回未知輸入。

4.3 for 語句

　　shell 中的 for 語句與 C 語言等的 for 語句格式不一樣，但都是用來迴圈處理一組值的。這組值可以是任意字串的集合（shell 在預設情況下所有變數都是以字串的形式儲存的），它們可以在程式裡被列出，更常見的做法是使用 shell 的檔名擴充套件結果。 for 迴圈將會重複整個物件列表，依次執行每一個獨立物件的迴圈內容。物件可能是命令列引數、檔名或是任何可以以列表形式建立的東西。其語法如下：

for variable in values
do
    statements
done

 　　for 命令可以執行指定次數的一個或多個命令。在執行迴圈時，參數列 values（可以有多個引數，如val1、val2、val3、...） 中的第一個引數將被賦給變數 variable，然後執行迴圈體（do 與 done 之間的命令）；然後將列表中的第二個引數賦給 variable，依次迴圈，直到列表中的引數用完。舉個簡單的例子：

 #!/bin/bash
 
 for name in tongye wuhen xiaodong wufei laowang
 do
    echo $name
 done
                                                                                           
 exit 0

 　　這段程式碼將依次列印參數列中的引數。 關於 for 語句，還有許多其他用法，暫不細說。

4.4 while 與 until 語句

　　如果你需要進行迴圈操作而是先不知道需要迴圈的次數，可以使用 while 迴圈，while 迴圈的語法如下：

while condition
do
    statements
done

　　until 迴圈語句的功能與 while 一樣，不同的是對於條件判斷結果的處理上。until 迴圈的語法如下：

until condition
do
    statements
done

 　　在 while 和 until 語句中，condition 是判斷條件，不同的是，while 語句中，若判斷條件為真，則執行迴圈體；until 語句中，若判斷條件為真，則停止執行迴圈體。

 #!/bin/bash
 
 i=1
 
 while [ "$i" -le 10 ]                                                                     
 do
    read -p "please keyin a number:" i
 done
  9
 10 echo "$i"
 11
 12 exit 0

　　這段程式碼從鍵盤中輸入一個數位，直到輸入數值大於 10，退出迴圈併列印最後輸入的那個值。