Shell

Shell（壳）是计算机操作系统中的一种用户界面，它为用户提供了与操作系统内核和系统资源进行交互的途径。Shell可以是一种命令行界面（CLI，Command-Line Interface）或图形用户界面（GUI，Graphical User Interface），用户可以通过Shell执行命令、运行程序、管理文件和系统等。

在Linux和类Unix系统中，Shell是一个解释器，它解释和执行用户输入的命令，然后将这些命令传递给操作系统内核执行。

程序组成

程序：算法+数据结构

数据：是程序的核心
算法：处理数据的方式
数据结构：数据在计算机中的类型和组织方式

编程风格

过程式：以指令为中心来组织代码，数据服务于指令。代表：C语言，bash。

过程式编程语言三种执行逻辑：

顺序执行：程序按从上到下顺序执行。
选择执行：程序执行过程中，根据条件的不同，进行选择不同分支继续执行。
循环执行：程序执行过程中需要重复执行多次某段语句。

对象式：以数据为中心来组织代码，指令服务于数据。代表：Java，C++，Python。

类（class)：实例化对象，method

编程语言的分类

根据运行方式

编译运行：源代码 → 编译器（编译）→ 程序文件
解释运行：源代码 → 运行时启动解释器，由解释器边解释边运行

根据启编译过程中功能的实现是调用库还是调用外部的程序文件

shell脚本编程：利用系统上的命令及编程组件进行编程
完整编程：利用库或编程组件进行编程

shell 脚本的用途和应用场景

用途：

自动化常用命令
执行系统管理和故障排除
创建简单的应用程序
处理文本或文件

应用场景：

重复性操作
交互性任务
批量事务处理
服务运行状态监控
定时任务执行

常见的shell解释器

Linux系统中的Shell 是一个特殊的应用程序，它介于操作系统内核与用户之间，充当一个"命令解释器"的角色，负责接收用户输入的操作指令（命令）并进行解释，将需要执行的操作传递给内核执行，并输出结果。它是用户使用 Linux 的桥梁。

Shell 既是一种命令语言，又是一种程序设计语言。

常见的 Shell 解释器程序有很多种，使用不同的 Shell 时，其内部指令、命令行提示符等方面会存在一些区别。通过/etc/shell 文件可以了解当前系统所支持的 Shell 脚本种类。

linux 中常见的shell

bash：基于GUN的框架下发展的shell
csh：类似C语言的shell
tcsh：整合了csh 提供了更多功能
sh：已经被bash替换
nologin：让用户无法登录

bash（/bin/bash）是目前大多数 Linux 版本采用的默认 shell。

bash特性

支持快捷键：比如 ctrl+c 强制终止进程、 ctrl+l 清屏、Tab补齐等等。
支持查看历史命令（history）
支持别名（alias）
标准输入和标准输出的重定向
管道符
文件名通配机制
支持命令hash
支持变量

这些功能都是bash特有的，其他shell环境没有这些功能，或者说没有这么全，所以bash取代sh成为了Linux的默认shell。

shell脚本基本结构

shell脚本就是将各类命令预先放入到一个文件中，方便一次性执行的一个程序文件，主要是方便管理员进行设置或者管理用的。

将要执行的命令按顺序一一列出，保存到一个文本文件，最后自动执行。执行脚本需要x权限，也可以使用绝对路径来执行。可结合各种Shell控制语句以完成更复杂的操作。

脚本的构成：

脚本申明（申明解释器）：第一行开头 "#！/bin/bash"，表示此行以下的代码语句是通过/bin/bash程序来执行。还有其他类型的解释器，比如 #/usr/bin/python、#!/usr/bin/expect 。

注释信息：以"#"开头的语句表示为注释信息，被注释的语句在脚本运行时不会被执行。

可执行语句：如echo命令，用于输出" "之间的字符串。

脚本的执行方式

指定路径去执行文件，文件需要有执行权限。

绝对路径。如：/root/hello.sh

相对路径。如：./hello.sh

指定解释器去执行（bash 脚本名），不需要执行权限。

bash 脚本名。如：bash hello.sh
"source 脚本名" 或 " . 脚本名"。 //不会启动子shell环境

执行脚本时的shell环境：

source和 . 执行脚本时，会在当前shell环境中执行脚本。
bash、绝对路径、相对路径执行脚本时，会创建一个子shell环境，并在这个子shell环境中执行脚本。
不建议使用source来执行脚本，可能会影响一些资源配置。
脚本中的空白行会被解释器忽略。
脚本中，除了shebang，余下所有以#开头的行，都会被视作注释行而被忽略。此即为注释行。

脚本错误调试

脚本错误类型：

命令错误：命令错误不会影响接下来的命令，之后的命令会继续执行。
语法错误：会导致后续的命令不执行。造成脚本中一部分命令已执行，一部分未执行。
逻辑错误：执行后的效果不是自己想要的。需要自己去排查。

bash -n 脚本名称 //只检查语法错误，不真正执行脚本。定位的错误行可能不准确。
bash -x 脚本名称 //显示每个命令的执行过程，方便发现逻辑错误

重定向与管道符

由于Shell脚本"批量处理"的特殊性，其大部分操作过程位于后台，不需要用户进行干预，因此要学会提取、过滤执行信息变得十分重要，所以我们需要重定向和管道。

标准输入与输出

交互式硬件设备：

标准输入：从该设备接收用户输入数据。
标准输出：通过该设备想用户输出数据。
标准错误：通过该设备报告执行出错信息。

重定向

重定向的意思就是，不通过标准输出到默认屏幕上，而是输出到你指定的位置。

输入重定向

符号	作用
命令 < 文件	从指定的文件读取文件，而不是从键盘输入
命令 << 分界符	从标准输入中读入，直到遇见分界符才停止
命令 < 文件1 > 文件2	将文件1 作为命令的标准输入并将标准输出到文件2

输出重定向

符号	作用
命令 > 文件	将标准输出结果保存到指定的文件中（覆盖原有内容）
命令 >> 文件	将标准输出结果追加到指定的文件尾部
命令 2> 文件	将错误输出信息保存到指定文件中（覆盖原有内容）
命令 2>> 文件	将错误输出信息追加到指定文件尾部
命令 > 文件 2>&1	混合输出，将标准输出与错误输出保存到文同一个文件中
命令 2> 文件 1>&2	混合输出，将标准输出与错误输出保存到文同一个文件中
命令 &> 文件	混合输出，将标准输出与错误输出保存到文同一个文件中
命令 >& 文件	混合输出，将标准输出与错误输出保存到文同一个文件中

&表示混合，&> 和 >& 都表示将标准输出和错误输出重定向到同一个文件。
命令 > 文件 2>&1，表示把错误输出2重定向给前面的标准输出1 （前面的1被省略了），即将错误输出和标准输出保存到同一个文件中。

管道符

管道符的作用是连接两个命令，将第一个命令的标准输出作为第二个命令的标准输入。同一行命令中可以使用多个管道符。

linux下的管道符使用"竖杠"表示：| 。

格式：命令A | 命令B

变量

变量即在程序运行过程中它的值是允许改变的量。
变量是用一串固定的字符串去表示不固定的内容。
变量表示命令的内存空间，将数据放在内存空间中，通过变量名引用，获取数据。

变量的作用：

用来存放系统和用户需要使用的特定参数（值）。
变量名：使用固定的名称，由系统预设或用户定义。
变量值：能够根据用户设置、系统环境的变化而变化。

变量类型

变量赋值：变量名=变量值（name=value）

根据变量的生效范围

环境变量（全局变量）：全局生效，在任何bash环境中都可以识别。

局部变量：生效范围为当前shell进程。对当前shell之外的其它shell进程，包括当前shell的子shell进程均无效。

本地变量：生效范围为当前shell进程中某代码片断，通常指函数。只能在定义它们的函数/脚本内部中使用。

根据是否由系统定义

内置变量：由系统维护，用于设置工作环境。如PS1，PATH，HISTSIZE， HOSTNAME，USER。自定义变量：由用户自己定义、修改和使用。

特殊变量

环境变量（全局变量）：全局生效，在任何bash环境中都可以识别。：

只读变量：read only，只可以读取不可以更改。

位置变量：通过命令行给脚本传递参数。n（n是正整数），n（n是正整数），n（n是正整数），{10} 要加花括号。

预定义变量用来保持脚本程序的执行信息。

$0 ：当前脚本名称（如果是软链接，显示当前软链接文件名）。
$? ：查看上一次命令的执行状态，返回0为正常，非0为错误。
$* ：返回所有参数，当整体返回。
$@ ：返回所有参数，当个体返回。
$# ：获取当前shell命令行中参数的总个数。
$_ ：在此之前执行的命令或脚本的最后一个参数。
'$$' ：获取当前进程的PID。

变量作用范围

默认情况下，新定义的变量只在当前的shell环境中有效，因此称为局部变量，当进入子程序或新的shell环境中，局部变量将无法再起作用。可以通过内部命令export将指定的变量为全局变量（即环境变量），使用户定义的变量在所有子shell环境中可以继续使用。

设置全局变量：

export name=value
declare -x name=value

将局部变量转变为全局变量：

export name

特殊符号

js 复制代码

双引号" "：会把引号的内容当成整体来看待。强引用，识别变量，允许通过$符号引用其他变量值。
单引号' '：会把引号的内容当成整体来看待。弱引用，禁止引用其他变量值，单引号内的内容都会被认为是普通字符。
反撇号` ` 和 $() ：调用命令执行后输出的结果。如果存在嵌套，不能使用反撇号。
花括号{  } ：定义变量范围。 echo ${color}${price}

局部变量

定义变量：变量名=变量值

引用变量 ： <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> 变量名或变量名或 </math>变量名或{变量名}

查看变量：

echo $变量名：查看单个变量
set：查看所有变量，包括局部变量和环境变量

取消变量： unset 变量名

作用范围：仅在当前shell环境中有效，无法在子shell环境中使用。

环境变量

系统内置环境变量

由系统提前创建，用来设置用户的工作环境。

使用env命令查看所有环境变量：

$PATH 表示可执行文件的默认路径
$USER 表示用户名称
$HOME 表示用户的宿主目录
$LANG 表示语言和字符集
$PWD 表示当前所在工作目录

环境变量的特性：

可以使子进程（包括孙子进程）继承父进程的变量，但是无法让父进程使用子进程的变量。
一旦子进程修改从父进程继承的变量，将会新的值传递给孙子进程。
一般只在系统配置文件中使用，在脚本中较少使用。

只读变量

在定义shell变量时，默认定义的变量是可以被修改的，但有一种变量是不能修改的，就是只读变量。

只读变量只能被赋值一次。只读变量在取得初始值之后，只能进行读取操作，不能重新赋值或删除。

位置变量

位置变量也称为位置参数。

使用$n表示，n为数字序列号，且必须为整数。

如： <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> 1 、 1、 </math>1、2、...、 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> 9 、 9 、 </math>9、{10}、${11}。

两位数需要加花括号{}，不然 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> 10 会被识别为： 10会被识别为： </math>10会被识别为：1和0 。

预定义变量

预定义变量是系统定义好的变量，用来保持脚本程序的执行信息。

可以直接使用这些变量，不能直接为这些变量赋值。

变量	作用
$?	表示前一条命令执行后的返回状态。返回值为 0 表示执行正确，返回任何非 0值均表示执行出现异常
$*	表示所有位置参数的内容。当整体返回。（将输入的参数作为一个单词）
$@	表示所有位置参数的内容。当个体返回。可作为数组。（将参数内容分割成n份，每份作为独立个体）
$#	表示命令行中位置参数的总个数
$0	表示当前脚本名称（如果是软链接，显示当前软链接文件名）
$_	表示在此之前执行的命令或脚本的最后一个参数
$$	获取当前进程的PID