Shell基础与进阶

一、Shell 脚本语法#

1.1 条件测试：test [#

命令test或[可以测试一个条件是否成立，如果测试结果为真，则该命令的 Exit Status 为 0，如果测试结果为假，则命令的 Exit Status 为 1（注意与 C 语言的逻辑表示正好相反）。
例如测试两个数的大小关系：

$ VAR=2
$ test $VAR -gt 1
$ echo $?
0
$ test $VAR -gt 3
$ echo $?
1
$ [ $VAR -gt 3 ]
$ echo $?
1

虽然看起来很奇怪，但左方括号 [ 确实是一个命令的名字，传给命令的各参数之间应该用空格隔开，比如，$VAR、-gt、3、]是[命令的四个参数，它们之间必须用空格隔开。命令 test 或 [ 的参数形式是相同的，只不过 test 命令不需要 ] 参数。以 [ 命令为例，常见的测试命令如下表所示：

测试命令

命令	描述
`[ -d DIR ]`	如果`DIR`存在并且是一个目录则为真
`[ -f FILE ]`	如果`FILE`存在且是一个普通文件则为真
`[ -z STRING ]`	如果`STRING`的长度为零则为真
`[ -n STRING ]`	如果`STRING`的长度非零则为真
`[ STRING1 = STRING2 ]`	如果两个字符串相同则为真
`[ STRING1 != STRING2 ]`	如果字符串不相同则为真
`[ ARG1 OP ARG2 ]`	`ARG1`和`ARG2`应该是整数或者取值为整数的变量，`OP`是`-eq`（等于）`-ne`（不等于）`-lt`（小于）`-le`（小于等于）`-gt`（大于）`-ge`（大于等于）之中的一个

带与、或、非的测试命令

命令	描述
`[ ! EXPR ]`	`EXPR`可以是上表中的任意一种测试条件，! 表示逻辑反
`[ EXPR1 -a EXPR2 ]`	`EXPR1`和`EXPR2`可以是上表中的任意一种测试条件，`-a`表示逻辑与
`[ EXPR1 -o EXPR2 ]`	`EXPR1`和`EXPR2`可以是上表中的任意一种测试条件，`-o`表示逻辑或

例如：

$ VAR=abc
$ [ -d Desktop -a $VAR = 'abc' ]
$ echo $?
0

注意，如果上例中的 $VAR 变量事先没有定义，则被 Shell 展开为空字符串，会造成测试条件的语法错误（展开为 [ -d Desktop -a = 'abc' ] ），== 作为一种好的 Shell 编程习惯，应该总是把变量取值放在双引号之中 ==（展开为[ -d Desktop -a "" = 'abc' ]）：

$ unset VAR
$ [ -d Desktop -a $VAR = 'abc' ]
bash: [: too many arguments
$ [ -d Desktop -a "$VAR" = 'abc' ]
$ echo $?
1

1.2 if/then/elif/else/fi#

和 C 语言类似，在 Shell 中用 if、then、elif、else、fi 这几条命令实现分支控制。这种流程控制语句本质上也是由若干条 Shell 命令组成的，例如先前讲过的

if [ -f ~/.bashrc ]; then
    . ~/.bashrc
fi

其实是三条命令，if [ -f ~/.bashrc ]是第一条，then . ~/.bashrc是第二条，fi是第三条。如果两条命令写在同一行则需要用 ; 号隔开，一行只写一条命令就不需要写;号了，另外，then后面有换行，但这条命令没写完，Shell 会自动续行，把下一行接在then后面当作一条命令处理。
和[命令一样，要注意命令和各参数之间必须用空格隔开。if 命令的参数组成一条子命令，如果该子命令的 Exit Status 为 0（表示真），则执行 then 后面的子命令，如果 Exit Status 非 0（表示假），则执行 elif、else 或者 fi 后面的子命令。if 后面的子命令通常是测试命令，但也可以是其它命令。Shell 脚本没有{}括号，所以用fi表示if语句块的结束。
见下例：

#! /bin/sh

if [ -f /bin/bash ]
then echo "/bin/bash is a file"
else echo "/bin/bash is NOT a file"
fi
if :; then echo "always true"; fi

: 是一个特殊的命令，称为空命令，该命令不做任何事，但 Exit Status 总是真。此外，也可以执行 /bin/true 或 /bin/false 得到真或假的 Exit Status。
再看一个例子：

#! /bin/sh

echo "Is it morning? Please answer yes or no."
read YES_OR_NO
if [ "$YES_OR_NO" = "yes" ]; then
  echo "Good morning!"
elif [ "$YES_OR_NO" = "no" ]; then
  echo "Good afternoon!"
else
  echo "Sorry, $YES_OR_NO not recognized. Enter yes or no."
  exit 1
fi
exit 0

上例中的read命令的作用是等待用户输入一行字符串，将该字符串存到一个 Shell 变量中。

此外，Shell 还提供了&&和||语法，和 C 语言类似，具有 Short-circuit 特性，很多 Shell 脚本喜欢写成这样：

test "$(whoami)" != 'root' && (echo you are using a non-privileged account; exit 1)

&&相当于 “if...then...”，而||相当于 “if not...then...”。&& 和 || 用于连接两个命令，而上面讲的-a和-o仅用于在测试表达式中连接两个测试条件，要注意它们的区别，例如，

test "$VAR" -gt 1 -a "$VAR" -lt 3

和以下写法是等价的

test "$VAR" -gt 1 && test "$VAR" -lt 3

1.3 case/esac#

case命令可类比 C 语言的switch/case语句，esac表示case语句块的结束。
C 语言的 case 只能匹配整型或字符型常量表达式，而Shell 脚本的 case 可以匹配字符串和 Wildcard，每个匹配分支可以有若干条命令，末尾必须以;;结束，执行时找到第一个匹配的分支并执行相应的命令，然后直接跳到esac之后，不需要像 C 语言一样用break跳出。

#! /bin/sh

echo "Is it morning? Please answer yes or no."
read YES_OR_NO
case "$YES_OR_NO" in
yes|y|Yes|YES)
  echo "Good Morning!";;
[nN]*)
  echo "Good Afternoon!";;
*)
  echo "Sorry, $YES_OR_NO not recognized. Enter yes or no."
  exit 1;;
esac
exit 0

使用 case 语句的例子可以在系统服务的脚本目录/etc/init.d/中找到。这个目录下的脚本大多具有这种形式（以/etc/apache2为例）：

case $1 in
	start)
		...
	;;
	stop)
		...
	;;
	reload | force-reload)
		...
	;;
	restart)
	...
	*)
		log_success_msg "Usage: /etc/init.d/apache2 {start|stop|restart|reload|force-reload|start-htcacheclean|stop-htcacheclean}"
		exit 1
	;;
esac

启动apache2服务的命令是

$ sudo /etc/init.d/apache2 start

$1是一个特殊变量，在执行脚本时自动取值为第一个命令行参数，也就是start，所以进入start)分支执行相关的命令。同理，命令行参数指定为stop、reload或restart可以进入其它分支执行停止服务、重新加载配置文件或重新启动服务的相关命令。

1.4 for/do/done#

Shell 脚本的for循环结构和 C 语言很不一样，它类似于某些编程语言的foreach循环。例如：

#! /bin/sh

for FRUIT in apple banana pear; do
  echo "I like $FRUIT"
done

FRUIT是一个循环变量，第一次循环 $FRUIT 的取值是 apple，第二次取值是 banana，第三次取值是 pear。再比如，要将当前目录下的 chap0、chap1、chap2等文件名改为 chap0~、chap1~、chap2~ 等（按惯例，末尾有~字符的文件名表示临时文件），这个命令可以这样写：

$ for FILENAME in chap?; do mv $FILENAME $FILENAME~; done

也可以这样写：

$ for FILENAME in `ls chap?`; do mv $FILENAME $FILENAME~; done

1.5 while/do/done#

while 的用法和 C 语言类似。比如一个验证密码的脚本：

#! /bin/sh

echo "Enter password:"
read TRY
while [ "$TRY" != "secret" ]; do
  echo "Sorry, try again"
  read TRY
done

下面的例子通过算术运算控制循环的次数：

#! /bin/sh

COUNTER=1
while [ "$COUNTER" -lt 10 ]; do
  echo "Here we go again"
  COUNTER=$(($COUNTER+1))
done

Shell 还有 until 循环，类似 C 语言的 do...while 循环。本章从略。

习题
1、把上面验证密码的程序修改一下，如果用户输错五次密码就报错退出。

1.6 位置参数和特殊变量#

有很多特殊变量是被 Shell 自动赋值的，我们已经遇到了$?和$1，现在总结一下：

常用的位置参数和特殊变量

命令	描述
`$0`	相当于 C 语言`main`函数的`argv[0]`
`$1`、`$2`...	这些称为位置参数（Positional Parameter），相当于 C 语言`main`函数的`argv[1]`、`argv[2]`...
`$#`	相当于 C 语言`main`函数的`argc - 1`，注意这里的`#`后面不表示注释
`$@`	表示参数列表`"$1" "$2" ...`，例如可以用在`for`循环中的`in`后面。
`$?`	上一条命令的 Exit Status
`$$`	当前 Shell 的进程号

位置参数可以用shift命令左移。比如shift 3表示原来的$4现在变成$1，原来的$5现在变成$2等等，原来的$1、$2、$3丢弃，$0不移动。不带参数的shift命令相当于shift 1。例如：

#! /bin/sh

echo "The program $0 is now running"
echo "The first parameter is $1"
echo "The second parameter is $2"
echo "The parameter list is $@"
shift
echo "The first parameter is $1"
echo "The second parameter is $2"
echo "The parameter list is $@"

1.7 函数#

和 C 语言类似，Shell 中也有函数的概念，但是函数定义中没有返回值也没有参数列表。例如：

#! /bin/sh

foo(){ echo "Function foo is called";}
echo "-=start=-"
foo
echo "-=end=-"

注意函数体的左花括号{和后面的命令之间必须有空格或换行，如果将最后一条命令和右花括号}写在同一行，命令末尾必须有;号。

在定义 foo() 函数时并不执行函数体中的命令，就像定义变量一样，只是给 foo 这个名字一个定义，到后面调用 foo 函数的时候（注意 Shell 中的函数调用不写括号）才执行函数体中的命令。Shell 脚本中的函数必须先定义后调用，一般把函数定义都写在脚本的前面，把函数调用和其它命令写在脚本的最后（类似 C 语言中的 main 函数，这才是整个脚本实际开始执行命令的地方）。

Shell 函数没有参数列表并不表示不能传参数，事实上，函数就像是迷你脚本，调用函数时可以传任意个参数，在函数内同样是用 $0、$1、$2 等变量来提取参数，函数中的位置参数相当于函数的局部变量，改变这些变量并不会影响函数外面的 $0、$1、$2 等变量。函数中可以用 return 命令返回，如果 return 后面跟一个数字则表示函数的 Exit Status。

下面这个脚本可以一次创建多个目录，各目录名通过命令行参数传入，脚本逐个测试各目录是否存在，如果目录不存在，首先打印信息然后试着创建该目录。

#! /bin/sh

is_directory()
{
  DIR_NAME=$1
  if [ ! -d $DIR_NAME ]; then
    return 1
  else
    return 0
  fi
}

for DIR in "$@"; do
  if is_directory "$DIR"
  then :
  else
    echo "$DIR doesn't exist. Creating it now..."
    mkdir $DIR > /dev/null 2>&1
    if [ $? -ne 0 ]; then
      echo "Cannot create directory $DIR"
      exit 1
    fi
  fi
done

注意is_directory()返回 0 表示真返回 1 表示假。

二、Shell 脚本的调试方法#

Shell 提供了一些用于调试脚本的选项，如下所示：
-n 读一遍脚本中的命令但不执行，用于检查脚本中的语法错误

-v 一边执行脚本，一边将执行过的脚本命令打印到标准错误输出

-x 提供跟踪执行信息，将执行的每一条命令和结果依次打印出来

使用这些选项有三种方法，一是在命令行提供参数

$ sh -x ./script.sh

二是在脚本开头提供参数

#! /bin/sh -x

第三种方法是在脚本中用 set 命令启用或禁用参数

#! /bin/sh
if [ -z "$1" ]; then
  set -x
  echo "ERROR: Insufficient Args."
  exit 1
  set +x
fi

set -x 和set +x分别表示启用和禁用-x参数，这样可以只对脚本中的某一段进行跟踪调试。