Shell编程

一、Shell介绍

1.1、Shell概述

Shell 是一个命令解释器，它在操作系统的做外层，负责直接与用户对话，把用户的输入解释给操作系统，并处理各种各样的操作系统的输出结果，输出到屏幕返回给用户。这种对话方式可以是交互的方式（从键盘输入命令，可以立即的到shell的回应），或非交互（脚本）的方式。

1.2、Shell脚本概述

当 Linux 命令或语句不在命令行下执行（严格说，命令行也是 Shell），而是通过一个程序文件执行时，该程序就被称为 Shell脚本或Shell程序，在 Window 中文件后缀名为 *.bat，Linux文件后缀名 *.sh。

1.3、Shebang

Shebang 是一种在 Unix 和 Linux 系统中使用的特殊注释，通常用于指定脚本文件的解释器。

Shebang 的语法非常简单。它只需要在文件的第一行添加一个井号 (#) 和一个惊叹号 (!)，紧接着是解释器的完整路径或可执行文件名，如下所示

bash

# 示例
#!/bin/bash

这里的 #! 被称作 Shebang，用于告诉系统要使用哪个解释器来执行该脚本。

如果脚本未指定 Shebang，脚本执行的时候，默认用当前 Shell 去解释脚本，即 $SHELL。

1.4、查看系统安装的解析器

使用以下命令查看系统安装的解释器

bash

cat /etc/shells

tex

/bin/sh
/bin/bash
/usr/bin/bash
/bin/rbash
/usr/bin/rbash
/usr/bin/sh
/bin/dash
/usr/bin/dash

1.5、查看当前用户默认Shell

bash

# 方法1：查看当前用户的默认shell
echo $SHELL

# 方法2：使用 grep 过滤 /etc/passwd 文件，信息更准确
grep "^$USER" /etc/passwd | cut -d: -f7

# 方法3：使用 getent 命令，效果同方法2
getent passwd $USER | cut -d: -f7

$SHELL 是环境变量，通常记录的是登录 Shell，但有时可能被脚本或子Shell 改变。

查看 /etc/passwd 是最准确的方法，它直接反映了系统为该用户账户配置的默认值

二、Shell脚本书写规范

规范种类	说明
命名规范	变量名、函数名和文件名应使用小写字母，并用下划线（_）分隔单词，以提高可读性
注释	在 Shell 脚本中添加注释，有助于他人理解代码，注释应以 “#” 开头，并用空格隔开注释内容和 “#”
变量	变量名应该尽量简短、具有描述性，且使用时需要加上 $ 符号，如 $VAR
引号	在使用变量时，最好用双引号括起来，以防止变量中有空格等特殊字符

条件语句 if-then-else 语句的语法规范

bash

if [ 条件 ]; then
    命令
elif [ 条件 ]; then
    命令
else
    命令
fi

循环语句 for 和 while 循环语句的语法规范

bash

# for 循环
for 变量名 in 列表
do
    命令
done

# while 循环
while [ 条件 ]
do
    命令
done

函数应该使用 function 关键字定义，并且函数名和括号之间应该有一个空格

bash

function 函数名 {
    命令
}

三、Shell脚本执行和调试

3.1、命令式执行

在命令行输入一个 Linux 命令得到对应的输出

bash

ls -l # 以列表的形式输出当前目录的下文件目录

在命令行中，编写一条命令通过 ; 进行分割，在书写一条命令，最终执行多条命令。

bash

cd /home;ls -l

一般来说，多个命令或者复杂命令程序可以通过脚本来创建执行。

3.2、Shell脚本创建和执行

创建 Shell 脚本实际就是创建以 .sh 的文件

bash

touch xxx.sh
chmod 777 xxx.sh # 给脚本添加执行权限

# 执行
sh -n xxx.sh
# options选项
# -c：执行完指定命令后退出
# -e：脚本执行过程中一旦发生错误就立即退出
# -t：检查语法错误
# -v：显示脚本执行过程中的详细信息
# -x：显示脚本执行的每个命令及其参数

3.3、Shell执行时父子进程

3.3.1、Shell父子进程解释

当用户未登录时（如命令行或图形界面）输入密码登录时，系统仍然会启动一些 "非登录Shell"（non-login shell），或者更常见的是系统进程和服务会以该用户（要登录的用户）身份运行，但是使用的是一种非常受限的，没有完整用户环境的 "非交互式Shell"

用户登录 Linux 系统后，系统将启动一个用户 Shell，也就是上述说的 $SHELL 变量。在这个 Shell 中，可以使用 Shell 命令声明变量，也可以创建并运行 Shell 脚本，通过 bash 或 sh 命令运行 Shell 脚本程序时，系统将创建一个子 Shell。此时系统中将有两个 Shell，一个是登录时系统启动的 Shell，另一个是系统为运行脚本程序创建的 Shell。当一个脚本运行完毕，它的脚本 Shell 将终止，可以返回到执行该脚本之前的 Shell。从这种意义来说，用户可以有许多 Shell，每个 Shell 都是由某个 Shell (称为父Shell) 派生的。

在子Shell 中定义的变量只在该子Shell 内有效。如果在一个 Shell 脚本程序中定义了一个变量，当该脚本程序运行时，这个定义的变量只是该脚本程序内的一个局部变量，其他的 Shell 不能引用它，要使某个变量的值可以在其他 Shell 中被改变，可以使用 export 命令对已定义的变量进行输出。

export 命令将使系统在创建每一个新的 Shell 时定义这个变量的一个拷贝。这个过程称之为变量输出

3.3.2、Shell的执行

在 Linux Shell 脚本中，是否开启子进程却决于你如何执行命令

命令	说明
外部命令	几乎总是开启子进程
Shell 内置命令	通常不开启子进程，例如：cd、echo、export
执行方式	source 或 . 不开启子进程，./xxx.sh 或 bash xxx.sh 会开启子进程以及反引号（``）和 $()

如何区分内置命令和外部命令

bash

tyep cd # 返回 cd is a shell builtin 说明是内置命令否则不是

四、Shell变量

4.1、Shell变量分类

Shell 变量按作用域分为环境变量（全局变量）、局部变量

环境变量：使用 export 命令将局部变量提升为 "环境变量"，对当前 Shell 实例以及所有子进程都是可见的

局部变量：在脚本或函数内定义（不使用 export 命令下），只在定义它们的当前 Shell 实例中有效，对于函数内的变量，默认只在函数内部有效

bash

# 输出所有环境变量
printenv

# 配合 sed 命令显示前面5行环境变量
 printenv | sed 5q
 
 # 如何调用环境变量
 echo $HOME

4.2、变量声明

定义一个脚本，定义局部变量如下

bash

# 自定义局部变量，只支持字符串类型，不支持数字和布尔
name="jack"
age=18 # 实际还是字符串 "18"
# 当省去 "" 定义时不能有空格
desc=I am Jack # 错误
desc=IamJack # 正确

# 定义只读变量，并且 unset 不可以删除
readonly city="shanghai"

export NAME=developer

unset city # 会提示 cannot unset: readonly variable，并且不会阻碍 Shell 的运行

echo $city

nickname="小明"

unset nickname

echo $nickname # 输出为空

如果需要使用 echo 输出多个变量时

bash

name="jack"
age=18
desc=IamJack
echo "${name,age,desc}"
# 或者
echo "${name},${age},${desc}"
# 或者
echo "$name,$age,$desc"

还需要注意对变量的引用，示例如下

bash

a=10
b=20
c=$a+$b # 当不加 "" 号时等同于 "$a+$b"，会输出 10+20，并不会输出30

# 如果需要输出 30
d=$(($a + $b)) # 在 $(( )) 中，变量会被当作数字

4.3、变量加载顺序

当前只说明登录 Shell 的加载顺序，在加载过程中会执行其中 sh 脚本，脚本中会设置其中的环境变量。

顺序	文件	说明
1	/etc/profile	系统全局配置文件。为所有用户设置环境。通常会调用其他目录下的脚本。
2	/etc/profile.d/*.sh	`/etc/profile` 通常会遍历执行这个目录下的所有 `.sh` 脚本。这是安装软件时添加环境变量的推荐位置（例如 `java.sh`, `go.sh`）
3	~/.bash_profile	用户个人配置文件（优先）。如果存在，则执行它并停止，不再执行后面的 `~/.bash_login` 和 `~/.profile`
或	~/.bash_login	如果 `~/.bash_profile` 不存在，则尝试执行此文件
或	~/.profile	如果 `~/.bash_profile` 和 `~/.bash_login` 都不存在，则执行此文件。在 Debian/Ubuntu 上，这是图形界面登录的源文件

4.4、特殊变量和位置参数变量

4.4.1、位置参数变量

位置参数用于访问传递给脚本或函数的参数，它们通过 数字 来引用。

变量	含义	示例 (调用脚本: `./script.sh arg1 arg2 arg3`)
$0	脚本名称本身	echo $0 ==> `./script.sh`
$1	第一个参数	echo $1 ==> `arg1`
$2	第二个参数	echo $2 ==> `arg2`
$3	第三个参数	echo $3 ==> `arg3`
...	... (以此类推，直到 `${N}` )
${10}	第10个及以后的参数，必须用大括号括起来	echo $3 ==> `arg10`

示例如下图

4.4.2、特殊变量

变量	含义与用途
$#	参数个数。表示传递给脚本或函数的参数数量
$@	所有参数列表，每个参数都是一个独立的引用字符串（"$1" "$2" ...）
$*	所有参数合并为一个字符串。所有参数被连接成一个字符串，用第一个字符 of `$IFS`（内部字段分隔符，默认为空格）分隔。通常不如 `$@` 好用，容易出错。

$@ 和 $* 区别

bash

#!/bin/bash

echo "Using \$@:"
echo "\$@: $@"
for arg in "$@"; do # 保留所有参数的原始界限
    echo "[$arg]"
done

echo "Using \$*:"
echo "\$*: $*"
for arg in "$*"; do # 将所有参数合并成一个字符串
    echo "[$arg]"
done

$* 将所有参数合并成一个字符串，所有 for 循环只执行了一次

变量	含义与用途
$?	上一个命令的退出状态码，这是最重要的特殊变量之一。0 表示成功，非 0 表示失败，不同的非零值通常代表不同的错误原因
$$	当前 Shell 的进程ID（PID）
$!	最后一个被放入后台运行的进程的 PID。用于之后控制该进程（如等待它结束或杀死它)
$_	上一个命令的最后一个参数，在交互式 Shell 中非常有用
$IFS	内部字段分隔符。决定了 Shell 如何对字符串进行分词。默认值是 `<space><tab><newline>`。修改它可以改变 `read`, `for` 循环等命令的行为

$? 、$$ 、$! 示例如下

$IFS 示例

bash

#!/bin/bash
data="one:two:three"

# 默认以空格分隔，所以整个字符串是一个词
for item in $data; do
    echo "[$item]"
done
# 输出: [one:two:three]

# 修改 IFS 为冒号 `:`
OLD_IFS=$IFS   # 备份原来的IFS
IFS=':'
for item in $data; do # 现在循环会对 $data 按冒号进行拆分
    echo "[$item]"
done
IFS=$OLD_IFS   # 恢复原来的IFS
# 输出:
# [one]
# [two]
# [three]

4.5、单引字符串和双引字符串、反字符串的区别

4.5.1、单引号字符串

单引号表示创建一个纯字符串，引号内的所有字符都保持原样，没有任何特殊含义。

bash

# $VAR 变量不会替换成变量的值、命令不会执行、反斜杠 \ 也被视为普通字符

# 示例
name="Alice"
# 单引号
echo 'Hello $name,\n today is `date`' # Hello $name,\n today is `date` # \n 不会被转移成换行符

4.5.2、双引号字符串

双引号字符串内部 $VAR 会被替换成变量的值，转义字符会发生转义

bash

name="Alice"

# 双引号
echo "Hello $name,\n today is `date`"
# 等价于，现代推荐写法：
echo "Hello $name,\n today is $(date)"

4.5.3、反向字符串

这不是用来定义字符串的，而是用于【命令替换】（Command Substitution）。它的作用是先执行括号或反引号内的命令，然后用该命令的【标准输出】替换整个表达式。

bash

# 将 date 命令的输出结果赋值给变量 today
today=$(date)
echo "Today is: $today"

# 反引号的旧式写法（不推荐）
today=`date`
echo "Today is: $today"

五、Shell集合类型

5.1、数组

数组定义和赋值，数组中的元素用括号包围，各元素之间用空格隔开。

bash

# 数组定义和赋值
arr_data=(1 2 3 4)
# 可以重新设置指定元素的内容
arr_data[1]=65
echo ${arr_data[1]}

# 输出该数组中所有元素
echo ${arr_data[*]}
# or
echo ${arr_data[@]}

# 获取数组长度
echo ${#arr_data[*]}

5.2、Map

map 类型中存储的都是键值对

bash

# 定义一个Map
declare -A m=(["a"]="1" ["b"]=2)

# 输出所有的Key
echo ${!m[@]}

# 输出所有的value
echo ${m[@]}

# 输出指定key对应的value
echo ${m["a"]}

# 添加元素
m["c"]=5
echo ${m["c"]}

# map中的键值对的个数
echo ${#m[@]}

六、Shell运算符

6.1、算术运算符

运算符	描述	举例（假设 `a=10`, `b=3` ）	结果
+	加法	echo $((a + b))	13
-	减法	echo $((a - b))	7
*	乘法	echo $((a * b))	30
/	除法（整数除法）	echo $((a / b))	3
%	取余	echo $((a % b))	1
**	幂运算（指数）	echo $((a ** b))	1000
++	自增（前/后）	echo $((a++))	10（先输出，后变为 11 ）
--	自减（前/后）	echo $((--a))	9（先减为 9，后输出）
=	赋值	((a = b))	`a` 的值变为 3

6.2、关系运算符

运算符	描述	示例（假设 `a=10`, `b=20`）	结果
-eq	等于	$((a == b)) 或 $((a eq b))	0
-ne	不等于	$((a != b)) 或 $((a ne b))	1
-gt	大于	$((a > b)) 或 $((a gt b))	0
-lt	小于	$((a < b)) 或 $((a lt b))	1
-ge	大于等于	$((a >= b)) 或 $((a ge b))	0
-le	小于等于	$((a <= b)) 或 $((a le b))	1

6.3、赋值运算符

运算符	示例	等价于
=	a=10	a=10
+=	((a += 5))	a = a + 5
-=	((a -= 2))	a = a - 2
*=	((a *= 3))	a = a * 3
/=	((a /= 2))	a = a / 2
%=	((a %= 3))	a = a % 3

6.4、布尔和逻辑运算符

运算符	描述	上下文	示例
!	逻辑非 (NOT)	`$(( ))` 或 `[ ]`	$((!0)) ==> 1，if [ ! -f file.txt ]; then
&&	逻辑与 (AND)	命令之间，不可以在 `[]` 中使用	`command1 && command2`，只有 command1 成功，才运行 command2
\|\|	逻辑或 (OR)	命令之间，不可以在 `[]` 中使用	`command1
-a	逻辑与 (AND)	在 `[ ]` 命令内部	if [ $a -gt 0 -a $a -lt 100 ]; then
-o	逻辑或 (OR)	在 `[ ]` 命令内部	if [ $a -eq 0 -o $a -eq 100 ]; then

6.5、字符串运算符

通常在 [] 或 [[]] 命令中使用

运算符	描述	示例
= 或 ==	字符串相等	if [ " $s t r 1 " = "$ str2" ]; then
!=	字符串不相等	if [ " $s t r 1 "! = "$ str2" ]; then
-z	字符串长度为零（空）	if [ -z "$str" ]; then # 检查变量是否为空
-n	字符串长度非零（非空）	if [ -n "$str" ]; then
<	按字典序小于	if [[ "apple" < "banana" ]]; then # 必须在 `[[ ]]` 中使用
>	按字典序大于	if [[ "banana" > "apple" ]]; then # 必须在 `[[ ]]` 中使用

6.6、文件测试运算符

用于测试文件的各种属性。是 Shell 脚本中最常用的运算符之一，同样在 [ ] 中使用

运算符	描述	示例
-e	文件是否存在 (Exists)	if [ -e "/path/to/file" ]; then
-f	文件存在且为 `普通文件` (File)	if [ -f "/path/to/file" ]; then
-d	文件存在且为 `目录` (Directory)	if [ -d "/path/to/dir" ]; then
-s	文件存在且其大小 `大于零` (Size)	if [ -s "/path/to/file" ]; then # 检查文件是否非空
-r	文件存在且 `可读` (Readable)	if [ -r "/path/to/file" ]; then
-w	文件存在且 `可写` (Writable)	if [ -w "/path/to/file" ]; then
-x	文件存在且 `可执行` (executable)	if [ -x "/path/to/file" ]; then
-L	文件存在且为 `符号链接` (Link)	if [ -L "/path/to/link" ]; then
-N	文件存在且自上次读取后 `被修改过`	if [ -N "/path/to/file" ]; then
-O	文件存在且其 `所有者` 是当前用户	if [ -O "/path/to/file" ]; then
-G	文件存在且其 `所属组` 是当前用户组	if [ -G "/path/to/file" ]; then
file1 -nt file2	检查 file1 是否 `新于` file2 (Newer Than)	if [ "file1" -nt "file2" ]; then
file1 -ot file2	检查 file1 是否 `旧于` file2 (Older Than)	if [ "file1" -ot "file2" ]; then

七、Shell控制语句

7.1、if语句

bash

#!/bin/bash

# if语句
DATA=10

# 这里 $DATA 和 20 仍然是字符串运算符对比，而不是数字大小对比
if [ $DATA == 20 ]; then # 如果中括号不加分号，then则需要换行
  echo "相等"
else
  echo "不相等"
fi;

注意：使用 [] 加空格隔开

7.2、for循环语句

bash

#!bin/bash

# for循环语句
arr=(1 5 8 78 4) 
# for item in $arr; 使用错误：单独使用$arr循环数组无法循环打印数组的值
for item in "${arr[@]}" # 正确方式
do
  echo $item
done

# 或者
for arg in 1 5 98
do
  echo $arg
done

# 或者
for ((i=1;i<=10;i=i+2))
do
  echo $i
done

7.3、while循环语句

bash

#!bin/bash

# while循环语句
int=1
while(( $int<=5 ))
do
  echo $int
  let "int++"
done

7.4、until循环语句

bash

#!bin/bash

# until循环语句
a=0
until [ ! $a -lt 5 ]
do
  echo $a
  a=`expr $a + 2`
done

7.5、break和continue语句

bash

#!bin/bash

# break和continue语句
for num in 11 2 36 15 13 17
do
  # 如何 num 等于 2 就跳出循环
  if [ $num -eq 2 ]; then
  break
  fi
  echo $num
done

# continue
for VAR in 1 2 3
do
  #如果 VAR 等于 2，就跳过，直接进入下一次 VAR = 3 的循环 
  if [ $VAR -eq 2 ]; then
    continue    
  fi
  echo $VAR
done

八、Shell函数

8.1、函数创建和调用

bash

#!bin/bash
# 函数定义和调用

# 格式一
function func1 () {
  echo "输出当前路径pwd:"
  pwd
}

# 格式二
function func2 {
  echo "输出当前目录下的ls:"
  ls
}

# 格式三
func3 () {
  echo "创建一个a.txt文件:"
  touch a.txt
}

# 注意：调用函数不需要括号
# 调用函数1
func1
# 调用函数2
func2
# 调用函数3
func3

8.2、函数入参和返参获取

bash

#!bin/bash

# 函数入参和返参获取
function hello() {
  echo "输出获取的入参："
  # $1 代表获取第一个参数，$2 获取第二个参数，...以此类推
  echo $1 $2
  echo $* #输出 10 20 30
}

# 传递参数 10 20 
hello 10 20 30

# 定义一个含有返回值的函数
function getData() {
  echo $1 $2
  return 108
}

# 执行函数
getData

# 通过 $? 接收函数返回值
echo $? # 输出：108 

# 这里 $? 代表所有的命令的返回值仅表示其是否出错，而不会有其他有含义的结果
echo $? # 输出： 0

Shell编程 ​

一、Shell介绍 ​

1.1、Shell概述 ​

1.2、Shell脚本概述 ​

1.3、Shebang ​

1.4、查看系统安装的解析器 ​

1.5、查看当前用户默认Shell ​

二、Shell脚本书写规范 ​

三、Shell脚本执行和调试 ​

3.1、命令式执行 ​

3.2、Shell脚本创建和执行 ​

3.3、Shell执行时父子进程 ​

3.3.1、Shell父子进程解释 ​

3.3.2、Shell的执行 ​

四、Shell变量 ​

4.1、Shell变量分类 ​

4.2、变量声明 ​

4.3、变量加载顺序 ​

4.4、特殊变量和位置参数变量 ​

4.4.1、位置参数变量 ​

4.4.2、特殊变量 ​

4.5、单引字符串和双引字符串、反字符串的区别 ​

4.5.1、单引号字符串 ​

4.5.2、双引号字符串 ​

4.5.3、反向字符串 ​

五、Shell集合类型 ​

5.1、数组 ​

5.2、Map ​

六、Shell运算符 ​

6.1、算术运算符 ​

6.2、关系运算符 ​

6.3、赋值运算符 ​

6.4、布尔和逻辑运算符 ​

6.5、字符串运算符 ​

6.6、文件测试运算符 ​

七、Shell控制语句 ​

7.1、if语句 ​

7.2、for循环语句 ​

7.3、while循环语句 ​

7.4、until循环语句 ​

7.5、break和continue语句 ​

八、Shell函数 ​

8.1、函数创建和调用 ​

8.2、函数入参和返参获取 ​

Shell编程

一、Shell介绍

1.1、Shell概述

1.2、Shell脚本概述

1.3、Shebang

1.4、查看系统安装的解析器

1.5、查看当前用户默认Shell

二、Shell脚本书写规范

三、Shell脚本执行和调试

3.1、命令式执行

3.2、Shell脚本创建和执行

3.3、Shell执行时父子进程

3.3.1、Shell父子进程解释

3.3.2、Shell的执行

四、Shell变量

4.1、Shell变量分类

4.2、变量声明

4.3、变量加载顺序

4.4、特殊变量和位置参数变量

4.4.1、位置参数变量

4.4.2、特殊变量

4.5、单引字符串和双引字符串、反字符串的区别

4.5.1、单引号字符串

4.5.2、双引号字符串

4.5.3、反向字符串

五、Shell集合类型

5.1、数组

5.2、Map

六、Shell运算符

6.1、算术运算符

6.2、关系运算符

6.3、赋值运算符

6.4、布尔和逻辑运算符

6.5、字符串运算符

6.6、文件测试运算符

七、Shell控制语句

7.1、if语句

7.2、for循环语句

7.3、while循环语句

7.4、until循环语句

7.5、break和continue语句

八、Shell函数

8.1、函数创建和调用

8.2、函数入参和返参获取