Linux Shell程式設計入門

從程式員的角度來看， Shell本身是一種用C語言編寫的程式，從使用者的角度來看，Shell是使用者與Linux作業系統溝通的橋梁。使用者既可以輸入指令執行，又可以利用 Shell腳本程式設計，完成更加複雜的操作。在Linux GUI日益完善的今天，在系統管理等領域，Shell程式設計仍然起着不可忽視的作用。深入地了解和熟練地掌握Shell程式設計，是每一個Linux使用者的必修功課之一。

Linux的Shell種類衆多，常見的有：Bourne Shell（/usr/bin/sh或/bin/sh）、Bourne Again Shell（/bin/bash）、C Shell（/usr/bin/csh）、K Shell（/usr/bin/ksh）、Shell for Root（/sbin/sh），等等。不同的Shell語言的文法有所不同，是以不能交換使用。每種Shell都有其特色之處，基本上，掌握其中任何一種就足夠了。在本文中，我們關注的重點是Bash，也就是Bourne Again Shell，由于易用和免費，Bash在日常工作中被廣泛使用；同時，Bash也是大多數Linux系統預設的Shell。在一般情況下，人們并不區分 Bourne Shell和Bourne Again Shell，是以，在下面的文字中，我們可以看到#!/bin/sh，它同樣也可以改為#!/bin/bash。

利用vi等文本編輯器編寫Shell腳本的格式是固定的，如下：

#!/bin/sh

#comments

Your commands go here

首行中的符号#!告訴系統其後路徑所指定的程式即是解釋此腳本檔案的Shell程式。如果首行沒有這句話，在執行腳本檔案的時候，将會出現錯誤。後續的部分就是主程式，Shell腳本像進階語言一樣，也有變量指派，也有控制語句。除第一行外，以#開頭的行就是注釋行，直到此行的結束。如果一行未完成，可以在行尾加上"，這個符号表明下一行與此行會合并為同一行。

編輯完畢，将腳本存盤為filename.sh，檔案名字尾sh表明這是一個Bash腳本檔案。執行腳本的時候，要先将腳本檔案的屬性改為可執行的：

chmod +x filename.sh

執行腳本的方法是：

./filename.sh

下面我們從經典的“hello world”入手，看一看最簡單的Shell腳本的模樣。

#print hello world in the console window

a = "hello world"

echo $a

Shell Script是一種弱類型語言，使用變量的時候無需首先聲明其類型。新的變量會在本地資料區配置設定記憶體進行存儲，這個變量歸目前的Shell所有，任何子程序都不能通路本地變量。這些變量與環境變量不同，環境變量被存儲在另一記憶體區，叫做使用者環境區，這塊記憶體中的變量可以被子程序通路。變量指派的方式是：

variable_name = variable_value

如果對一個已經有值的變量指派，新值将取代舊值。取值的時候要在變量名前加$，$variable_name可以在引号中使用，這一點和其他進階語言是明顯不同的。如果出現混淆的情況，可以使用花括号來區分，例如：

echo "Hi, $as"

就不會輸出“Hi, hello worlds”，而是輸出“Hi，”。這是因為Shell把$as當成一個變量，而$as未被指派，其值為空。正确的方法是：

echo "Hi, ${a}s"

單引号中的變量不會進行變量替換操作。

關于變量，還需要知道幾個與其相關的Linux指令。

env用于顯示使用者環境區中的變量及其取值；set用于顯示本地資料區和使用者環境區中的變量及其取值；unset用于删除指定變量目前的取值，該值将被指定為NULL；export指令用于将本地資料區中的變量轉移到使用者環境區。

下面我們來看一個更複雜的例子，結合這個例子，我們來講述Shell Script的文法。

Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)

http://www.CodeHighlighter.com/

--> 1#!/bin/bash

2# we have less than 3 arguments.Print the help text:

3if [ $# -lt 3 ];then

4cat<<HELP

5ren -- renames a number of files using sed regular expressions

7 USAGE: ren 'regexp' 'replacement' files

8 EXAMPLE: rename all *.HTM files in *.html:

9ren 'HTM$' 'html' *.HTM

11HELP

12exit0

13fi

14OLD="$1"

15NEW="$2"

16# The shiftcommand removes one argument from the list of

17#command line arguments.

18shift

19shift

20#$* contains now all the files:

21for file in $*;do

22if [ -f "$file" ];then

23 newfile=`echo"$file" | sed "s/${OLD}/${NEW}/g"`

24if [ -f "$newfile" ];then

25echo"ERROR: $newfile exists already"

26else

27echo"renaming $file to $newfile

28 mv "$file""$newfile"

29 fi

30fi

31done

我們從頭來看，前面兩行上一個例子中已經解釋過了，從第三行開始，有新的内容。if語句和其他程式設計語言相似，都是流程控制語句。它的文法是：

if …; then

…

elif …; then

else

與其他語言不同，Shell Script中if語句的條件部分要以分号來分隔。第三行中的[]表示條件測試，常用的條件測試有下面幾種：

[ -f "$file" ] 判斷$file是否是一個檔案

[ $a -lt 3 ] 判斷$a的值是否小于3，同樣-gt和-le分别表示大于或小于等于

[ -x "$file" ] 判斷$file是否存在且有可執行權限，同樣-r測試檔案可讀性

[ -n "$a" ] 判斷變量$a是否有值，測試空串用-z

[ "$a" = "$b" ] 判斷$a和$b的取值是否相等

[ cond1 -a cond2 ] 判斷cond1和cond2是否同時成立，-o表示cond1和cond2有一成立

要注意條件測試部分中的空格。在方括号的兩側都有空格，在-f、-lt、=等符号兩側同樣也有空格。如果沒有這些空格，Shell解釋腳本的時候就會出錯。

$#表示包括$0在内的指令行參數的個數。在Shell中，腳本名稱本身是$0，剩下的依次是$0、$1、$2…、${10}、${11}，等等。$*表示整個參數清單，不包括$0，也就是說不包括檔案名的參數清單。

現在我們明白第三行的含義是如果腳本檔案的參數少于三個，則執行if和fi語句之間的内容。然後，從第四行到第十一行之間的内容在Shell Script程式設計中被稱為Here文檔，Here文檔用于将多行文本傳遞給某一指令。Here文檔的格式是以<<開始，後跟一個字元串，在 Here文檔結束的時候，這個字元串同樣也要出現，表示文檔結束。在本例中，Here文檔被輸出給cat指令，也即将文檔内容列印在螢幕上，起到顯示幫助資訊的作用。

第十二行的exit是Linux的指令，表示退出目前程序。在Shell腳本中可以使用所有的Linux指令，利用上面的cat和exit，從一方面來說，熟練使用Linux指令也可以大大減少Shell腳本的長度。

十四、十五兩句是指派語句，分别将第一和第二參數指派給變量OLD和NEW。緊接下來的兩句是注釋，注釋下面的兩條shift的作用是将參數清單中的第一個和第二個參數删除，後面的參數依次變為新的第一和第二參數，注意參數清單原本也不包括$0。

然後，自二十一行到三十一行是一個循環語句。Shell Script中的循環有下面幾種格式：

while [ cond1 ] && { || } [ cond2 ] …; do

done

for var in …; do

for (( cond1; cond2; cond3 )) do

until [ cond1 ] && { || } [ cond2 ] …; do

在上面這些循環中，也可以使用類似C語言中的break和continue語句中斷目前的循環操作。第二十一行的循環是将參數清單中的參數一個一個地放入變量file中。然後進入循環，判斷file是否為一個檔案，如果是檔案的話，則用 sed指令搜尋和生成新的檔案名。sed基本上可以看成一個查找替換程式，從标準輸入，例如管道讀入文本，并将結果輸出到标準輸出，sed使用正規表達式進行搜尋。在第二十三行中，backtick（`）的作用是取出兩個backtick之間的指令輸出結果，在這裡，也就是将結果取出賦給變量 newfile。此後，判斷newfile是否已經存在，否則就把file改成newfile。這樣我們就明白這個腳本的作用了，Shell Script編寫的其他腳本與此相似，隻不過是文法和用法稍有不同而已。

通過這個例子我們明白了Shell Script的編寫規則，但還有幾件事情需要講述一下。

第一個，除了if語句之外，Shell Script中也有類似C語言中多分支結構的case語句，它的文法是：

case var in

pattern 1 )

… ;;

pattern 2 )

esac

我們再就下面一個例子，看看case語句的用法。

while getopts vc: OPTION

case $OPTION in

c) COPIES=$OPTARG

ehco "$COPIES";;

v) echo "suyang";;

\?) exit 1;;

上面的getopts類似于C語言提供的函數getopts，在Shell Script中，getopts經常和while語句聯合起來使用。getopts的文法如下：

getopts option_string variable

option_string中包含一串單字元選項，若getopts在指令行參數中發現了連字元，那麼它會将連字元之後的字元與option_string進行比較，若比對成功，則把變量variable的值設為該選項，若無比對，則把變量的值設為？。有時候，選項還會帶一個值，例如-c5等，這時要在option_string中該選項字母後面加上一個冒号，getopts發現冒号後，會讀取該值，然後将該值放入特殊變量OPTARG中。這個指令比較複雜，如有需要，讀者可以詳細參閱Shell編寫的相關資料。

上面這個循環的作用就是依次取出腳本名稱後面的選項，進行處理，如果輸入了非法選項，則進入"?指定的部分，退出腳本程式。

第二個，Bash提供了一種用于互動式應用的擴充select，使用者可以從一組不同的值中進行選擇。其文法如下：

select var in …; do

break;

例如，下面這段程式的輸出是：

#!/bin/bash

echo "Your choice?"

select var in "a" "b" "c"; do

break

echo $var

----------------------------

Your choice?

1) a

2) b

3) c

第三，Shell Script中也可以使用自定義的函數，其文法形式如下：

functionname()

{

}

例如我們可以把上面第二個例子中第四到第十二行放入一個名為help函數體内，以後每次調用的時候直接寫help即可。函數中處理函數調用參數的方法是，直接用上面講過的$1、$2來分别表示第一、第二個參數，用$*表示參數清單。

第四，我們也可以在Shell下調試Shell Script腳本，當然最簡單的方法就是用echo輸出檢視變量取值了。Bash也提供了真正的調試方法，就是執行腳本的時候用-x參數。