Shell 学习笔记 - 导读 + 变量定义

初识 Shell

本章学习目标

• 了解什么是 Shell
• 了解 Shell 的版本及用途
• 掌握 Shell 变量的用法

导读（ 了解 \color{cyan}{了解} 了解）

现在的人们使用的操作系统（Windows 、Android 、iOS 等）都带有图形化界面，简单直观，容易上手。然而早期的计算机并没有图形界面，人们只能使用繁琐的命令来控制计算机。

其实，真正能控制计算机硬件（CPU 、内存、显示器等）的只有操作系统内核（kernel），图形化界面和命令行都是架设在用户和内核之间的桥梁，是方便用户控制计算机而存在的。

由于安全等原因，用户不能直接接触内核，因此需要在用户和内核之间增加 "命令解释器"，这样既能简化用户的操作，又能保障内核的安全。

在 Linux 下，这个命令解释器叫作 "Shell "，它能让用户更加高效、安全、低成本地使用 linux 内核。

1.1Shell 如何连接用户和内核

Shell 能够接收用户输入的命令，并对命令进行处理，处理完毕后再将结果反馈给用户，如输出到显示屏、写入文件等等。（ 这就是我对于 S h e l l 的认知 \color{cyan}{这就是我对于 Shell 的认知} 这就是我对于Shell的认知）

其实， S h e l l 程序本身的功能是很弱的，文件操作、输入输出、进程管理等都得依赖内核。 \color{red}{其实，Shell\ 程序本身的功能是很弱的，文件操作、输入输出、进程管理等都得依赖内核。} 其实，Shell 程序本身的功能是很弱的，文件操作、输入输出、进程管理等都得依赖内核。

用户运行一个命令，大部分情况下 Shell 都会去调用内核暴露出来的接口，这就是在使用内核，只是这个过程被 Shell 隐藏起来，在背后默默进行，用户看不到而已。

接口其实就是一个一个的函数，使用内核就是调用这些函数，除了函数没有别的途径使用内核。

比如用户在 Shell 中输入 cat log.txt 命令就可以查看 log.txt 文件中的内容。

log.txt 放在磁盘的哪个位置？分成了几个数据块？如何操作探头读取它？这些底层细节 Shell 统统不知道（ 我也是嘿嘿。 \color{cyan}{我也是嘿嘿。} 我也是嘿嘿。）

• 它只能调用内核提供的 open() 和 read() 函数,告诉内核读取 log.txt 文件；

• 然后内核按照 Shell 的指令去读取文件，并将读取到的文件内容交给 Shell；

• 最后由 Shell 把文件内容呈现给用户（ 呈现到显示器上还得依赖内核 \color{cyan}{呈现到显示器上还得依赖内核} 呈现到显示器上还得依赖内核）

1.2 Shell 连接其他程序

在 Shell 中输入的命令，有一部分是 Shell 本身自带的，这叫作内置命令；

有一部分是其他应用程序（一个程序就是一个命令），这叫作外部命令。

Shell 本身支持的命令并不多，功能也有限，但是 Shell 可以调用其他程序，每个程序就是一个命令，这使得 Shell 命令的数量可以无限扩展。

结论：

其结果就是 Shell 的功能非常强大，完全能够胜任 Linux 的日常管理工作，包括

• 文本或字符串检索
• 文件的查找或创建
• 大规模软件的自动部署
• 更改系统设置
• 监控服务器性能
• 发送报警邮件
• 抓取网页内容
• 压缩文件等。

Shell 连接程序的示意图如图所示。

注意 ："用户" 和 "其他应用程序" 是通过虚线连接的，因为用户启动 Linux 后直接面对的是 Shell ，通过 Shell 才能运行其他应用程序。

1.3 Shell 同样支持编程

Shell 并不是简单的命令堆砌，用户还可以在 Shell 中编程，和使用 C++ 、C# 、Java 、python 等常见的编程语言并没有什么区别。

Shell 虽然没有 C++ 、Java 、python 等强大，但也支持以下基本的编程元素。

• if ... else 选择结构， case ... in 开关语句，for 、while 、until 循环。
• 变量、数组、字符串、注释、加减乘除、逻辑运算等概念。
• 函数，包括用户自定义的函数和内置函数（如 prinf() 、export()、**eval()**等）。

从这个角度讲，Shell 也是一种编程语言，它的编译器（解释器）是 Shell 这个程序。因此，平时所说的 Shell 有时候是指连接用户和内核的这个程序，有时候又指 Shell 编程。

Shell 主要用来开发一些实用的、自动化的小工具，而不是用来开发具有复杂业务逻辑的中大型软件。

例如，检测计算机的硬件参数、搭建 Web 运行环境、日志分析等，Shell 都非常合适。

使用 Shell 的熟练程度反映了用户对 Linux 的掌握程度，运维工程师、网络管理员、程序员都应该要学习 Shell。

对 linux 运维工程师来说， Shelll 更是必须掌握的技能。Shell 使自动化管理服务器集群成为可能，否则用户只能一个一个地登录所有服务器，对每一台服务器进行相同地设置，而这些服务器可能有成百上千之多，用户会在重复性的工作上浪费大量地时间。

1.4 Shell 是一种脚本语言

几乎所有的编程语言，如 C/C++、Pascal、Go 汇编语言等，都必须在程序运行之前将所有代码翻译成二进制形式，也就是生成可执行文件。

用户拿到的是生成的可执行文件，看不到源码。

这个过程叫作编译，这样的编程语言叫作编译型语言，完成编译过程的软件叫作编译器。

而有的编程语言，如 Shell、JavaScript、python、PHP 等，需要一边执行一边翻译，不会生成可执行文件，用户必须拿到源码才能运行程序。程序开始运行后会即时翻译，翻译完一部分执行一部分，不用等到所有代码都翻译完。

这个过程叫作解释，这样的编程语言叫作解释型语言或脚本语言（Script），完成解释过程的软件叫作解释器。

编译型语言的优点：

• 执行速度快
• 对硬件要求低
• 保密性好
• 适合开发操作系统、大型应用程序、数据库等。

脚本语言的优点：

• 使用灵活
• 部署容易
• 跨平台性好
• 非常适合 Web 开发以及小工具的制作。

Shell 就是一种脚本语言，用户编写完源码后不用编译，直接运行源码即可。

1.5 Shell 变量的定义

程序是在内存中运行的。在程序运行过程中，内存空间内的某些值是变化的，这个内存空间就称为变量。

为了便于操作，可以对这个空间进行命名，这个名称就是变量名。

简单来说，变量就是用一个特定的字符串去表示不固定的内容，变量的名称必须是合法的标识符。内存空间内的值就是变量值，在声明变量时可以不赋值，也可以直接赋给初值。

变量其实就是用来放置数值等内容的 "盒子"，想要使用这个可以存放数值等内容的魔法盒，就必须遵循一定的规则，首先需要提前进行如下定义。

定义变量名的语法格式如下：

变量名=变量值

代码如下：

varName=varVlaue

在 Shell 中，当第一次使用某个变量名时，实际上就定义了这个变量。如果没有给出变量值，则变量会被赋值为一个空字符串。