一文了解 Shell 脚本

小墙程序员2024-12-29 9:55

shell 和 shell 脚本

Shell 是指一种应用程序，用户通过它可以访问操作系统内核的服务，如上图所示。而 Shell脚本（shell script）则是一种为 Shell 编写的脚本程序。

Shell 是一种应用程序，因此它的种类有很多，比如 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。最常用的就是 Bourne Shell 和 Bourne Again Shell。

脚本执行

运行脚本的方法有两种：一种是作为可执行程序执行，一种是作为解释器参数执行。示例如下，下面是一个输出 Hello World ! 的脚本。

shell 复制代码 
#!/bin/bash
echo "Hello World !"

可以看到在脚本的最前面，都有一个 #!， 它是一个约定的标记，它的作用是告诉系统使用哪一种 Shell 来执行脚本。

  • 作为可执行程序执行，会使用#!声明的shell来运行脚本
shell 复制代码 
chmod +x ./test.sh  #使脚本具有执行权限
./test.sh  #执行脚本
  • 作为解释器参数执行，直接使用 /bin/sh 运行，会忽略#!的声明
shell 复制代码 
/bin/sh test.sh

如果想要快速验证，可以直接在菜鸟编辑器上运行自己的脚本

变量

变量声明和删除

shell 中，变量的声明和删除的示例如下所示：（其他 # 在 shell 脚本中用于注释）

shell 复制代码 
# 声明变量，注意变量名和等号之间不能有空格
your_name="小墙程序员"

# 引用变量，echo 函数的作用是向窗口输出文本，类似于 print
echo $your_name

# 声明只读变量
readonly your_name

# 删除变量，注意不能删除只读变量
unset variable_name

数据类型

在 shell 脚本中一般有四种变量类型，分别是字符串变量、数组变量、环境变量、特殊变量。

  • 字符串变量

在 shell 脚本中，字符串可以用单引号，也可以用双引号，也可以不用引号。代码示例如下：

shell 复制代码 
# 不建议使用，特殊字符如空格等可能导致解析出问题
your_name=小墙程序员

# 单引号声明的字符串，类似于 kotlin 的三引号的字符串，里面不需要转义
# 同时也不能引用 $variable 变量
your_name='小墙程序员'

# 与'' 正相反，可以引用 $variable 变量，特殊字符需要转义
your_name="小墙程序员"

在 shell 脚本中，也支持获取字符串长度、字符串拼接等操作，代码示例如下：

shell 复制代码 
your_name='12345678'

# 获取字符串长度，8
echo ${#your_name}

# 提取子字符串，结果为：2345
echo ${your_name:1:4}
  • 数组变量
shell 复制代码 
# 定义数组，使用空格来分隔
# 数组下标由 0 开始
array_name=('value0' 'value1' 'value2' 'value3')

# 赋值数组单个位置
array_name[0]='value4'

# 获取数组指定位置的值
echo ${array_name[0]}

# 获取数组中所有的元素
echo ${array_name[@]}

# 获取数组的长度
echo ${#array_name[@]}
  • 环境变量

环境变量是由操作系统或用户设置的特殊变量，用于配置 Shell 的行为和影响其执行环境。我们可以通过 $ 符号直接获取。常见的环境变量有：

go 复制代码 
`BASHPID`：Bash 进程的进程 ID。
`BASHOPTS`：当前 Shell 的参数，可以用`shopt`命令修改。
`EDITOR`：默认的文本编辑器。
`HOME`：用户的主目录。
`HOST`：当前主机的名称。
`LANG`：字符集以及语言编码，比如`zh_CN.UTF-8`。
`PATH`：由冒号分开的目录列表，当输入可执行程序名后，会搜索这个目录列表。
`PS1`：Shell 提示符。
`PS2`： 输入多行命令时，次要的 Shell 提示符。
`PWD`：当前工作目录。
`RANDOM`：返回一个0到32767之间的随机数。
`SHELL`：Shell 的名字。
`TERM`：终端类型名，即终端仿真器所用的协议。
`UID`：当前用户的 ID 编号。
`USER`：当前用户的用户名。

  • 特殊变量

    ruby 复制代码 
      **`$?`** ：用于获取上一个命令的退出码。若返回值为`0`，表明上一个命令执行成功；非零值则表示执行失败。例如，执行`ls doesnotexist`命令后，因文件不存在报错，此时`$?`的值为`1`，说明该命令执行失败。
  **`$$`** ：代表当前 Shell 的进程 ID
  **`$_`** ：存储上一个命令的最后一个参数。例如执行`grep dictionary xxx`后，`$ _`的值为`xxx`。
  **`$!`** ：返回最近一个后台执行的异步命令的进程 ID
  **`$0`**：在命令行直接执行时表示当前 Shell 的名称，在脚本中执行时表示脚本名。**$1**、**$2** 等表示脚本的参数
  **`$-`**：体现当前 Shell 的启动参数。
  **`$#`**: 传递到脚本的参数个数
  **`$*`** ：以一个单字符串显示所有向脚本传递的参数
  **`$@`** ：与$*相同，不同点是在脚本运行时写了三个参数 1、2、3，则 " * " 等价于 "1 2 3"（传递了一个参数），而 "@" 等价于 "1" "2" "3"（传递了三个参数）

部分shell支持整数变量，可以使用declare 或 typeset 命令来声明整数变量

多行注释

在shell中支持多种格式的多行注释，代码示例如下：

shell 复制代码 
# 使用 Here 文档来多行注释
:<<EOF
注释内容...
注释内容...
注释内容...
EOF

# : + 空格 + 单引号 表示多行注释
: '  
这是注释的部分。  
可以有多行内容。  
'

算术运算

shell 脚本不能直接进行算术运算。需要使用 (()) 语法或者 expr 命令

(()) 语法

代码示例如下：

shell 复制代码 
# (()) 语法不会返回值，需要使用$来获取术运算的结果
echo $((2 + 2))

# 支持嵌套，** 表示指数
echo $(((5**2) * 3))

# 只能计算整数，否则会报错
echo $((1.5 + 1))

# $[...]是以前的语法，也可以做整数运算，不建议使用
echo $[2+2]

注意：如果在$((...))里面使用字符串，Bash 会认为那是一个变量名。如果不存在同名变量，Bash 就会将其作为空值，因此不会报错

除了算术运算外，(()) 语法还可以进行逻辑运算、赋值运算

shell 复制代码 
# 逻辑运算，如果逻辑表达式为真，返回1，否则返回0
echo $((3 > 2))

# 赋值运算
foo=5
echo $((foo*=2))

expr 命令

shell 复制代码 
foo=3
expr $foo + 2

expr命令支持算术运算，可以不使用((...))语法。需要注意 expr 命令也不支持非整数参数。

方法

shell 的函数定义格式如下所示，可以看到它的格式和我们使用 kotlin、js等编程语言类似，但是还是有很大的不同。

shell 复制代码 
[ function ] funname [()]

{

    action;

    [return int;]

}
  • 不同点1：funname() 不能带任何参数

在shell函数声明中，不能带任何的参数。而是使用 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> 1 ， 1， </math>1，2，...,$n 来获取参数。代码示例如下：

shell 复制代码 
#!/bin/bash

funWithParam(){
    echo "第一个参数为 $1 !"
    echo "第二个参数为 $2 !"
    # 当 n >= 10 时，需要使用 ${n}，否则会获取失败
    echo "第十个参数为 $10 !" 
    echo "第十个参数为 ${10} !" 
    echo "第十一个参数为 ${11} !"
    echo "参数总数有 $# 个!"
    echo "作为一个字符串输出所有参数 $* !"
}
# 注意：所有函数在使用前必须定义
funWithParam 1 2 3 4 5 6 7 8 9 34 73
  • 不同点2：return返回值，只能为[0, 255]之间的整数

代码示例如下：

shell 复制代码 
# return 返回
funWithReturn(){  
    return 1
}
funWithReturn

# 不加return，将以最后一条命令运行结果作为返回值
demoFun(){  
    echo "no return"  
}
demoFun
  • 不同点3：使用 $? 来获取返回值

代码示例如下：

shell 复制代码 
#!/bin/bash
funWithReturn(){
    return 5
}
funWithReturn
echo " $? "

逻辑判断与控制

if

  • if 语法
shell 复制代码 
# if 语法
if condition
then
    command1 
    command2
    ...
    commandN 
fi

# 写成一行，需要分号分隔，适用于终端命令提示符
if condition; then command1; fi

代码示例如下：

shell 复制代码 
if true
then
  echo 'hello world'
fi
  • if-else 语法
shell 复制代码 
if condition
then
    command1 
    command2
    ...
    commandN
else
    command
fi
  • if else-if else 语法
shell 复制代码 
if condition1
then
    command1
elif condition2 
then 
    command2
else
    commandN
fi
  • test 命令

if结构的判断条件，一般使用test命令，如下代码所示：

shell 复制代码 
# 写法一
test expression
# 写法二
[ expression ]
# 写法三，支持正则判断
[[ expression ]]

代码示例如下：

shell 复制代码 
# 写法一
if test -e test.txt # -e 表示检查文件是否存在，如果存在则返回 true
then
  echo "Found test.txt"
fi
# 写法二
if [ "$name" == "小墙程序员" ] 
then
  echo "current user is root"
fi
# 写法三
if [[ -e /tmp/foo.txt ]] ; then
  echo "Found test.txt"
fi

for 循环

shell 脚本的 for 循环的语法如下所示：

shell 复制代码 
for var in item1 item2 ... itemN
do
    command1
    command2
    ...
    commandN
done

代码示例如下：

shell 复制代码 
for loop in 1 2 3 4 5
do
    echo "The value is: $loop"
done

如果想要使用 for 表示无限循环，可以使用 for (( ; ; ))

while

shell 脚本的 while 循环的语法如下：

shell 复制代码 
while condition
do
    command
done

代码示例如下：

shell 复制代码 
#!/bin/bash
int=1
while(( $int<=5 ))
do
    echo $int
    let "int++"
done

until

shell 支持 until 循环，它和 while 正好相反。当条件语句为 true 是，until 循环退出。语法如下所示：

shell 复制代码 
until condition
do
    command
done

代码示例如下：

shell 复制代码 
#!/bin/bash

a=0

until [ ! $a -lt 10 ]
do
   echo $a
   a=`expr $a + 1`
done

case

在 shell 脚本中，使用 case 来代替其他语言中 switch 的作用。语法格式如下：

shell 复制代码 
case 值 in
模式1)
    command1
    command2
    ...
    commandN
    ;;
模式2)
    command1
    command2
    ...
    commandN
    ;;
esac

代码示例如下：

shell 复制代码 
echo '输入 1 到 4 之间的数字:'
echo '你输入的数字为:'
read aNum # 读取键盘的输入，并赋值给 aNum
case $aNum in
    1)  echo '你选择了 1'
    ;;
    2)  echo '你选择了 2'
    ;;
    3)  echo '你选择了 3'
    ;;
    4)  echo '你选择了 4'
    ;;
    *)  echo '你没有输入 1 到 4 之间的数字'
    ;;
esac

break 和 continue

如果你需要跳出循环，shell 脚本也支持 break 跳出所有的循环，以及 continue 跳出当前的循环。

输入输出

标准文件

一般情况下，每个 shell 命令运行时都会打开三个标准文件，分别是：

  • 标准输入文件(stdin)：stdin的文件描述符为0，Unix程序默认从stdin读取数据。
  • 标准输出文件(stdout)：stdout 的文件描述符为1，Unix程序默认向stdout输出数据。
  • 标准错误文件(stderr)：stderr的文件描述符为2，Unix程序会向stderr流中写入错误信息。

重定向

一般来说，shell 脚本执行后的结果都是会显示在终端，如果你想要改变显示的位置，可以选择重定向命令。

  • command > file 将输出重定向到 file，默认是将标准输出重定向到指定file
  • command < file 将输入重定向到 file，默认是将标准输入重定向到指定 file
  • command >> file 将输出以追加的方式重定向到 file，默认是将标准输出重定向到指定file

如果你不想使用默认的方式，可以直接通过增加文件描述符的形式来设置，代码示例如下：

shell 复制代码 
# 设置为标准错误输出
command 2>file

# 将 stdout 和 stderr 合并后重定向到 file
command >> file 2>&1

# 将 stdin 重定向到 file1，将 stdout 重定向到 file2
command < file1 >file2

如果希望执行某个命令，但又不希望在屏幕上显示输出结果，那么可以将输出重定向到 /dev/null;/dev/null 是一个特殊的文件，写入到它的内容都会被丢弃.

文件引用

如果我们需要引用其他的脚本文件，可以使用 . 或者 source 关键字。代码示例如下：

shell 复制代码 
. filename   # 注意点号(.)和文件名中间有一空格

source filename

参考

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