Shell基礎 -- 入門篇

　　shell 英文含義是“殼”，這是相對於核心來說的，shell 也確實就像是核心的殼，通常來說，所有對核心的存取都要經由 shell 。同時，shell 還是一門功能強大的程式語言。shell 是 Linux 學習中必然要經過的一環。實際上，Linux 系統在啟動完成，登入成功後執行的第一個程式就是一個 shell ，Linux 的許多功能都可以從 shell 中輕鬆實現。

一、什麼是 shell

　　UNIX / Linux 系統在邏輯上可以分為兩部分：核心和實用工具。shell 其實就是一個實用工具，準確的說，shell 是一個作為使用者與 Linux 系統間介面的程式，它允許使用者向作業系統輸入需要執行的命令。

1.1 命令直譯器 shell

　　shell 是一個命令直譯器，可以將使用者輸入的命令翻譯成核心可以識別的程式碼，然後由核心去控制硬體；而核心則可以通過 shell 將硬體資訊翻譯成使用者可識別的程式碼，展現給使用者。可以用下圖大致表達一下 shell 與核心以及其他實用工具之間的關係：

　　

　　 Linux 提供了多種版本的 shell 供使用者選擇使用，它們大多數都是從最初的 Bourne shell（sh） 演變而來。在 Linux 中，最常用的 shell 是 bash（Bourne-Again Shell）， /bin/bash 也是多數 Linux 系統的預設 shell。bash 是開源的，基於 GNU，且符合 POSIX 標準，因此可以被移植到幾乎所有的類 UNIX 系統上，本文所使用的 shell 也是 bash。在大多數的 Linux 發行版中，預設的 shell 程式 /bin/sh 實際上是對程式 /bin/bash 的一個連線。

　　除此之外，還有許多其他的 shell 可以使用。 常用的 shell 有以下幾種：

shell 名稱	描述
sh (Bourne shell)	源於UNIX早期版本的最初的 shell
csh、tcsh、zsh	C shell 及其變體
ksh/pdksh	korn shell 和它的公共域兄弟 pdksh(public domain korn shell)，是許多商業版本 UNIX 的預設 shell
bash(Bourne-Again shell)	l來自 GUN 專案，是 Linux 的主要 shell，它是開源的，且具有很高的移植型，與 kron shell 有許多相似之處

　　可以使用下面的命令來檢視系統的預設 shell：

[tongye@localhost ~]$ echo $SHELL
/bin/bash
[tongye@localhost ~]$ bash --version
GNU bash, version 4.2.46(2)-release (x86_64-RedHat-linux-gnu)
Copyright (C) 2011 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>

This is free software; you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.
[tongye@localhost ~]$

　　如上，筆者的系統中的預設 shell 是 bash，使用 bash --version 命令檢視 bash 的版本，可以看到 GNU 證書。

　　在 Linux 系統中安裝多個 shell 是完全可行的，使用者可以挑選一種自己喜歡的 shell 來使用，使用下面命令可以檢視系統中有多少可以使用的 shell：

[tongye@localhost ~]$ cat /etc/shells
/bin/sh
/bin/bash
/sbin/nologin
/usr/bin/sh
/usr/bin/bash
/usr/sbin/nologin

　　可以看到，系統中可用的 shell 有 sh 和 bash。同時，我們還發現有一個特殊的家夥混了進來：sbin/nologin。這其實也是一個 shell，使用這個 shell 的使用者不允許登入當前系統，即使有密碼也不行。不過，雖然無法登入系統，但是使用者還是可以使用其他的系統資源的，許多系統賬戶都是使用的這個  shell，如 ftp、mail 等，它們只需要使用系統資源，而不需要登入系統，設定成使用 sbin/nologin 可以使系統更安全。

　　想要切換到另一個 shell 也很簡單，直接執行這個 shell 就行，比如，筆者的系統上預設 shell 是 bash，如果我想要切換到 sh 的話，直接在命令列輸入：/bin/sh 即可切換到 sh，再輸入 exit 即可退出 sh 回到 bash：

[tongye@localhost ~]$ /bin/sh
sh-4.2$
sh-4.2$ exit
exit
[tongye@localhost ~]$

　　如果使用者想使用 csh 或者 ksh 而系統中沒有這個 shell 的話，也可以使用 yum 線上安裝獲得它們：

[tongye@localhost ~]$ sudo yum install csh
[tongye@localhost ~]$ cat /etc/shells
/bin/sh
/bin/bash
/sbin/nologin
/usr/bin/sh
/usr/bin/bash
/usr/sbin/nologin
/bin/tcsh
/bin/csh

　　安裝完成後再使用 cat /etc/shells 檢視，可以發現 csh 已經可以使用了。

1.2 程式語言 shell

　　shell 還是一種功能強大的解釋型程式語言，使用 shell 來執行 shell 程式，這些程式通常被稱為指令碼，它們是在執行時解釋執行的。這使得偵錯工作比較容易進行，因為你可以逐行的執行指令，而且節省了重新編譯的時間。然而，這也使得 shell 不適合用來完成時間緊迫型和處理器忙碌型的任務。shell 非常適合於編寫一些執行相對簡單的任務的小工具，它們更強調的是易於設定、易於維護和可移植性，而不是很看重執行的效率。

二、直譯語言與編譯型語言

2.1  直譯語言

　　直譯語言的原始碼不是直接翻譯成機器語言的，而是先翻譯成中間程式碼，再由直譯器對中間程式碼進行解釋執行（直譯器一般是用編譯型語言編寫的程式）。直譯語言編寫的程式不需要編譯，程式在執行時才翻譯成機器語言，每執行一次都要翻譯一次，因此效率較低，依賴於直譯器。但是，也正是由於解釋的特性，使得這種語言編寫的程式可移植性很好，只要有相應的解釋環境，就可以在不同的作業系統上執行。常見的直譯語言有 Shell、Python、Ruby等。

2.2 編譯型語言

　　編譯型語言在執行之前需要先進行編譯，將程式直接編譯成機器語言，然後直接執行即可，不需要再進行翻譯。這種程式執行效率高，依賴於編譯器，跨平台性要弱一點。常見的 C、C++等都是編譯型語言。

三、為什麼要使用 shell 指令碼

1）簡單性

　　shell 指令碼可以很簡單的對檔案、目錄層次的內容進行操作，使用 shell 指令碼將使得許多事情變得十分簡潔；

2）可移植性

　　shell 指令碼的可移植性非常好，因為它是遵循 POSIX 標準的，基本上無需修改就可以在不同的系統上執行； 

3）易於開發

　　shell 指令碼易於開發，你可以在一個較短時間內完成一個功能強大又好用的指令碼。 

四、如何編寫一個 shell 指令碼

4.1 先從最簡單的 shell 指令碼說起

　　假如我想要使用 shell 指令碼在終端列印一串字元：Hello world! 可以這樣編寫 shell 指令碼：

#!/bin/bash

# 這是一個 shell 指令碼，指令碼將列印 Hello world! 這個字串
echo Hello world!
exit 0

　　將檔案儲存為 hello.sh 後退出，這就是一個簡單的 shell 指令碼了。雖然 Linux 中並不依靠字尾名來識別檔案，但是最好還是加上一個 .sh 的字尾，以方便使用者識別這是一個 shell 指令碼。

　　在 shell 指令碼中，# 符號表示這一行接下來的語句是注釋。注意，第一行中的 #!/bin/bash 是一個特殊形式的注釋， #! 告訴系統同一行上緊跟在它後面的那個引數是用來執行本檔案的程式。在這裡，這一句的作用是告訴系統這個檔案是一個 shell 指令碼，預設 shell 是 /bin/bash。shell 指令碼都是以這個語句作為開始的。

　　由於指令碼程式本質上被看作是 shell 的標準輸入，所以它可以包含任何能夠通過你的 PATH 環境變數參照到的 Linux 命令。因此，在該指令碼中，直接使用 echo 命令來列印一串字元。由於能夠直接在指令碼中使用 Linux 命令，因此許多操作將會變得簡單易行，這也是為什麼 shell 指令碼易於開發。

　　exit 命令的作用是確保指令碼程式能夠返回一個有意義的退出碼，因為 shell 指令碼能夠對任何可以從命令列上呼叫的命令的退出碼進行測試，其中也包括你自己編寫的指令碼程式。使用 exit 命令給指令碼程式一個明確的退出碼，就可以在執行完指令碼後通過一些手段來檢測指令碼程式是否執行成功（比如說，可以在剛執行完一個指令碼後，執行 echo $? ，如果輸出結果為你設定的那個退出碼，則說明指令碼成功執行了）。

4.2 執行一個 shell 指令碼

　　在上一節，我們編寫了一個簡單的 shell 指令碼，現在來嘗試執行這個指令碼。執行一個指令碼很簡單，只需要在該指令碼所在目錄下從命令列輸入：

./shell指令碼名

　　這樣就能執行指令碼了。使用 ./ 是為了把 shell 指令碼所在相對路徑告訴 shell，以便 shell 根據路徑找到指令碼。當然，使用絕對路徑也是可以的。

　　但是，按照上述方法在命令列輸入指令後，發現指令碼並沒有被執行。這是因為剛新建好的指令碼還不具有可執行許可權：

[tongye@localhost ~/Shell_Program]$ ls -l | grep hello.sh
-rw-rw-r-- 1 tongye tongye    38 Sep 26 15:03 hello.sh

　　使用 ls -l 命令檢視指令碼檔案的屬性，可以發現該指令碼是沒用可執行許可權的，我們可以使用 chmod 指令來給檔案賦予可執行許可權：

[tongye@localhost ~/Shell_Program]$ chmod +x hello.sh
[tongye@localhost ~/Shell_Program]$ ls -l | grep hello.sh
-rwxrwxr-x 1 tongye tongye    38 Sep 26 15:03 hello.sh

　　再次檢視，發現檔案有了可執行許可權，然後再執行指令碼檔案，即可得到想要的結果：

[tongye@localhost ~/Shell_Program]$ ./hello.sh
Hello world!