一、Shell编程简介 之前课程中已经介绍过，在操作系统的内核kernel外部有一个Shell层，Shell的作用是保护内核kernel不受损害。同时，Shell接收用户对Linux系统的操作指令并传递给内核，之后由内核执行。 之前学习过的Shell命令都是运行在Shell层上的，每次我们通过terminal输入一条命令，再通过Shell交给内核执行。有时，我们的需求过于复杂，需要执行多条命令，此时一条一条的在terminal内输入命令会十分的繁琐。Shell层提供给我们一个脚本工具，我们可以将想要依次执行的命令写成脚本文件，再将脚本文件发送给Shell。这样Shell就会按照脚本文件内记载的命令依次执行，从而实现了自动化。 //Shell脚本在Windows系统内称为“批处理文件”（.bat文件），本质相同 也就是说，Shell脚本的实质就是Shell命令的有序集合。 1、编译型语言与解释性语言 本质上来说，编程并让计算机执行实际上是一个将其中一种语言（编程语言）翻译成另外一种语言（机器语言）的过程。那么翻译语言肯定需要一定的翻译策略。编程语言从源代码变成计算机识别的可执行程序有“编译”和“解释”两种方式。 1）编译 -需要编译器 -对代码进行整体检查 -主要进行词法检查、语法分析、语义检查和中间代码生成、代码优化、目标代码生成5部分 -若代码有错误，则停止编译并报错；若无错误，则会生成目标代码 -执行效率较高 -代表语言：C/C++ 2）解释 -需要解释器 -依次执行代码内每条命令，每句执行一次 -只会运行到当前语句时才会翻译该命令 -若代码有错误，则在出错语句处停止，而该语句上面的语句已经被执行 -执行效率较低 -代表语言：Python、JavaScript、Shell脚本 我们在进行Shell编程的时候，本质上是将多条Shell命令写在一个文件内（脚本），然后terminal按照该文件内每条命令开始执行命令。因此Shell脚本是一种典型的解释性编程语言。 2、Shell编程的基本步骤 我们进行Shell编程有以下几个步骤： 1.建立Shell脚本文件 2.给Shell脚本文件可执行的权限 3.执行Shell脚本 示例：使用Shell编程 第一步：建立Shell脚本文件，文件名为myshell.sh。文件内容： #!/bin/bash date cat myshell.sh ping -c 3 114.114.114.114 echo "hello world" 脚本内的命令分别代表： 1.#!/bin/bash是Shell脚本文件的固定开头，该命令说明了这个Shell脚本在哪个程序上执行。在这里表示使用/bin/bash来执行这个脚本。 注：在Shell脚本中，#开头的行表示注释。 2.打印当前系统时间 3.查看myshell.sh文件内容 4.ping3次114.114.114.114检查网络通断 5.在终端打印hello world 第二步：给Shell脚本文件可执行的权限 我们刚刚写的Shell脚本文件只是一个普通的文本文件，没有可执行的权限，因此我们需要给该文件添加可执行权限。 chmod 0775 myshell.sh 这样myshell.sh就具有可执行权限了。我们可以使用ls -l命令查看该文件的权限 第三步：执行该Shell脚本 ./myshell.sh 执行该Shell脚本即可查看效果 二、Shell编程的变量 和C语言一样，Shell编程也有变量。在Shell脚本内，所有的变量都是字符串类型但是不支持数据类型（整型、字符型、浮点型等），并且无需对变量进行声明。 在sh/bash中有4种变量： -用户自定义变量 -位置参数（命令行参数） -预定义变量 -环境变量 1、用户自定义变量 Shell编程允许用户自定义变量来存储数据，但不支持数据类型（整型、字符型、浮点型等），任何变量的值都被解释成一个字符串。变量名命名规则如下： 1.首字符必须是字母或者下划线 2.中间不能有空格，可以使用下划线_表示空格 3.不能使用除下划线外其他的标点符号 我们可以使用=给变量赋值，格式为： 变量名=变量值 注意等号两边没有空格。在Shell编程中变量名一般使用全大写字母，为了与Shell命令区分。 COUNT=1 若想调用一个变量的值，则需要在该变量名前面加上$。例如： #!/bin/bash COUNT=1 VAR="hello world" echo $COUNT echo COUNT echo $VAR 注意第一个echo命令与第二个echo命令输出的区别。第一个echo命令会输出COUNT变量的值1，而第二个echo命令会将COUNT当做待输出的字符串处理，会输出COUNT。 Shell编程支持变量互相赋值，赋值方向为从右向左。例如： Y=2 X=$Y 则变量X内就得到了变量Y的值2。 某些情况下，我们定义的变量会与其他文字混淆。例如： num=2 echo "this is the $numnd" 此时执行该Shell脚本不会输出"this is the 2nd"而会输出"this is the"，因为echo命令无法找到一个名为"numnd"的变量。我们可以使用花括号来包裹变量名，被花括号包裹的字符串会被Shell当做是一个变量来处理。 num=2 echo "this is the ${num}nd" 这样就可以输出"this is the 2nd"。 我们可以使用unset命令删除已定义过的变量。例如： Z=hello echo $Z unset Z echo $Z 则第二次执行的时候就不会输出变量Z的值。 2、位置变量（命令行参数） 由系统提供的参数称为位置参数，其作用等价于C语言中main函数传参的“命令行参数”。位置参数可以使用$+数字的形式获得。 $0 与键入命令一样 $1~$9 第一个到第九个命令行参数 例如： #!/bin/bash echo "this is 0" $0 echo "this is 1" $1 在执行该Shell脚本的时候我们携带一个命令行参数： ./myshell 123 则会输出： this is 0 ./myshell.sh this is 1 123 3、预定义变量 Shell编程内事先定义了一些变量，用户只能使用这些变量而不能重新定义它们。所有的预定义变量都由$符号和另一个符号构成，常用的预定义变量如下： $# 命令行参数的个数 $@ 所有命令行参数（不计$0，同$*） $? 前一个命令的退出状态 $* 所有命令行参数（不计$0，同$@） $$ 正在执行的进程ID号 示例：演示各个位置变量的值 #!/bin/bash echo "this is 0" $0 echo "this is 1" $1 echo "this is #" $# echo "this is @" $@ echo "this is ?" $? echo "this is *" $* echo "this is $" $$ 执行：./myshell.sh 123 456 789 输出： this is 0 ./myshell.sh this is 1 123 this is # 3 this is @ 123 456 789 this is ? 0 this is * 123 456 789 this is $ 2710 4、环境变量 环境变量适用于所有用户进程，环境变量均为大写。常用的环境变量如下： HOME 用户工作目录所在地址，在文件/etc/passwd文件内存储 IFS（Internal Field Separator） 内部字段分隔符，默认是空格、tab以及换行符 PATH Shell搜索路径 PS1 命令提示符格式（$及$前的字符）（PS是Prompt Sign的缩写） PS2 换行提示符> TERM 终端类型，常见的值有vt100、vt200、ansi、xterm等 HISTSIZE 保存历史记录的条目数 LOGNAME 当前登录用户名 HOSTNAME 主机名称 SHELL 当前使用的Shell类型 LANG/LANGUAGE与语言相关的环境变量 MAIL 用户的邮件存放目录 TMOUT 设置的脚本过期时间。例如TMOUT=3则表示该脚本3秒后过期 UID 登录用户的ID USER 显示当前用户名 SECONDS 记录脚本从开始运行到结束耗费的时间 示例：演示各个环境变量的值 #!/bin/bash echo "HOME IS " $HOME echo "IFS IS " $IFS echo "PATH IS " $PATH echo "TERM IS " $TERM echo "LANGUAGE IS " $LANG echo "LOGNAME IS " $LOGNAME echo "HOSTNAME IS " $HOSTNAME echo "SHELL IS " $SHELL echo "MAIL IS " $MAIL echo "UID IS " $UID echo "USER IS " $USER 我们可以使用env命令查看更多的环境变量信息。 我们可以使用export命令来自定义环境变量，使用unset命令清除环境变量。例如： export HELLO="Hello" echo $HELLO 三、Shell编程语句 Shell脚本由0条或多条Shell语句构成，Shell语句可以分为三类： 1.说明性语句：以#开始到该行结束，对Shell语句说明，不会被执行。类似C语言的注释 2.功能性语句：任意的Shell命令、用户程序或其他 3.结构性语句：条件语句、分支语句、循环语句、循环控制语句等 1、说明性语句（注释行语句） 说明性语句可以出现在程序的任意位置，既可以独立一行，也可以接在其他语句后面。说明性语句都是以#开头的语句，在Shell脚本执行的时候不会被解释执行。 2、功能性语句 1）读入键盘的值read read从标准输入内读数据，并赋值给后面的变量。语法格式为： read 待赋值的变量 一个read命令会读取一行。例如： read WORD#从输入读取一个字符串值赋值给变量WORD read VAR1 VAR2 VAR3#从输入内读取三个字符串值，分别赋值给变量VAR1、VAR2和VAR3 思考：以下两种写法的操作一样吗？ 写法1： read VAR1 VAR2 VAR3 写法2： read VAR1 read VAR2 read VAR3 示例1：用户输入一个目录，然后显示输入的目录内的文件 #!/bin/bash echo "please input a directory" read VAR1 ls -l $VAR1 示例2：用户输入年、月、日，然后按指定格式输出。注意输入的数据要以空格或tab分隔，不要用回车 #!/bin/bash echo "please input time with format: yyyy mm dd:" read VAR1 VAR2 VAR3 echo "today is ${VAR1}/${VAR2}/${VAR3}" 2）算数运算命令expr 命令expr用于变量间简单的整数四则运算，包括加、减、乘、除、取余。注意如果使用乘法需要使用\*的写法来取消*（通配符）的元字符含义。 例如，在终端输入： expr 12 + 5 \* 3 #注意乘号的写法 结果为27 示例：从键盘读入两个数字，分别计算这两个数字的加、减、乘、除、取余的结果并输出 #!/bin/bash echo "please input 2 numbers:" read VAR1 read VAR2 ADD=`expr $VAR1 + $VAR2` #反引号`的意思是使用后面命令的结果 SUB=`expr $VAR1 - $VAR2` MUL=`expr $VAR1 \* $VAR2` DIV=`expr $VAR1 / $VAR2` MOD=`expr $VAR1 % $VAR2` echo $VAR1 + $VAR2 = $ADD echo $VAR1 - $VAR2 = $SUB echo $VAR1 \* $VAR2 = $MUL #注意乘号写法，表示该符号是字符而不是通配符* echo $VAR1 / $VAR2 = $DIV echo $VAR1 % $VAR2 = $MOD 在示例脚本中，反引号`（位于键盘左上角）的作用是引用该命令的结果。ADD=`expr $VAR1 + $VAR2`的意思是首先执行expr命令得到计算结果，然后将该结果作为值赋值给变量ADD。 3）测试命令test test命令可以测试三种对象：字符串、整数、文件属性，每种测试对象都有若干测试操作符。 注意：在Shell编程中，0代表真，1代表假。这点和C语言相反。 1.测试字符串 用法： test 字符串1 = 字符串2 若两字符串相等则结果为0，若不相等则结果为1。注意两个字符串中间的等号左右分别有空格。若没有空格则会将输入作为一个字符串。 test 字符串1 != 字符串2 若两字符串不相等则结果为0，若相等则结果为1。注意两个字符串中间的不等号左右分别有空格。若没有空格则会将输入作为一个字符串。 test -z 字符串 测试该字符串长度是否为0，若为0则结果为0，若不为0则结果为1。 test -n 字符串 测试该字符串长度是否不为0，若不为0则结果为0，若为0则结果为1。 例如： test "answer" = "yes" echo $? #$?表示上一个命令的退出状态 test命令还有一种写法：使用方括号。例如： test "answer" = "yes" 等价于 [ "answer" = "yes" ]。 test -z "hello" 等价于 [ -z "hello" ]。 注意左右方括号的两边都有空格。 示例：从键盘读入两个字符串，判断这两个字符串是否相同。并测试字符串1是否是空 #写法1 #!/bin/bash echo "please input 2 strings:" read VAR1 read VAR2 test $VAR1 = $VAR2 echo $? test -z $VAR1 echo $? #写法2 #!/bin/bash echo "please input 2 strings:" read VAR1 read VAR2 [ $VAR1 = $VAR2 ] echo $? [ -z $VAR1 ] echo $? 2.测试整数关系 a -eq b 测试a与b是否相等 a -ne b 测试a与b是否不相等 a -gt b 测试a是否大于b a -ge b 测试a是否大于等于b a -lt b 测试a是否小于b a -le b 测试a是否小于等于b 示例：从键盘读入两个数，并判断两个数字是否相等 #!/bin/bash read X Y if test $X -eq $Y then echo "X equal Y" else echo "X not equal Y" fi 3.测试文件属性 文件测试操作表达式通常是为了测试文件信息，一般由脚本来决定是否应该备份、复制、删除。test关于文件测试的操作符很多，这里只做简单的介绍。 -e name 测试一个文件是否存在 -d name 测试name是否为一个目录 -f name 测试name是否为普通文件 -L/h name 测试name是否为符号链接 -r name 测试name文件是否存在且可读 -w name 测试name文件是否存在且可写 -x name 测试name文件是否存在且可执行 -s name 测试文件是否存在且文件长度不为0 f1 -nt f2 测试文件f1是否比文件f2更新 f1 -ot f2 测试文件f1是否比文件f2更旧 例如： test -e /home/linux/myshell.sh echo $? 3、结构性语句 结构性语句主要根据程序的运行状态、输入数据、变量取值、控制信号、运行时间等因素来控制程序的流程。主要包括：条件测试语句（二路分支）、多路分支语句、循环语句、控制循环语句和后台执行语句。 1）条件测试语句 1.if……then……fi语句 类似C语言的if语句，格式为： if 表达式 then 命令 fi 如果表达式为真，则执行命令表中的命令，否则退出if语句。fi表示if语句的结束，类似C语言的右括号}。fi和if必须成对出现。 2.if……then……else……fi语句 类似C语言的if-else语句，格式为： if 表达式 then 命令1 else 命令2 fi 如果表达式为真，则执行命令表中的命令，否则执行else下命令。 3.if……then……elif……fi语句 类似C语言的if-else语句多重并列使用，格式为： if 表达式1 then 命令1 elif 表达式2 then 命令2 …… else 命令n fi 如果表达式1为真，则执行命令表中的命令1，否则判断表达式2；若表达式2为真则执行命令2……若所有表达式都不为真，则执行else下命令。 示例：从键盘读入一个文件判断该文件是否存在，并判断该文件类型（普通文件/目录/未知文件） #!/bin/bash echo "please input a filename" read FILE if [ ! -e $FILE ] # 对test的结果取“非” then echo "file not exist" elif [ -L $FILE ] then echo "file is a symbollink" elif [ -d $FILE ] then echo "file is a directory" elif [ -f $FILE ] then echo "file is a regular file" else echo "Unknown" fi 练习：将示例程序改成使用命令行传参的形式。注意考虑命令行参数未传参的情况。 #!/bin/bash if [ $# -eq 0 ] then echo "No arguments" exit #直接退出脚本 fi if [ ! -e $1 ] then echo "file not exist" elif [ -L $1 ] then echo "file is a symbollink" elif [ -d $1 ] then echo "file is a directory" elif [ -f $1 ] then echo "file is a regular file" else echo "Unknown" fi 2）多路分支语句 多路分支语句case可以用于实现多路分支，类似C语言内switch()语句下的case语句。格式为： case 字符串变量 in #case语句只能检测字符串变量 模式1) 命令表1 ;; #退出case语句用双分号 模式2|模式3) #若多个模式共用则使用|分隔 命令表2 ;; 模式4) 命令表3 ;; …… 模式n) #模式n常用通配符*表示所有其他模式 命令表n ;; #最后一个模式的双分号可以省略 esac 示例：从命令行传参file1或file2或file3，并输出传参结果 #!/bin/bash if [ $# -eq 0 ] then echo "No arguments" exit fi case $1 in file1) echo "You choose file1" ;; file2) echo "You choose file2" ;; file3|4) echo "You choose file3/4" ;; *) echo "You MUST choose a file" ;; esac 3）循环语句 循环语句有两类：当循环次数已经确定时，则使用for循环语句；当循环次数未定的时候，则使用while循环语句。循环语句的语句括号用do和done来确定。 1.for循环语句 for循环语句一般用于循环次数确定的时候。格式为： for 变量名 in 单词表 do 命令表 done 变量依次取出单词表内的所有数值，每取出一个数值，就执行一次循环，因此for循环语句的循环次数由单词表内数值个数决定 示例：从命令行传参一个目录名，然后将该目录内所有文件复制到~/backup目录下 #!/bin/bash if [ $# -eq 0 ] then echo "No arguments" exit fi if [ ! -d $1 ] #如果传参命令行不是目录 then echo "$1 not a directory" exit fi if [ ! -d $HOME/backup ] #如果backup目录不存在则需要创建 then mkdir $HOME/backup fi if [ ! `ls $HOME/backup | wc -l` -eq 0 ] #如果backup目录非空则需要清空 then echo "$HOME/backup is not empty, need clean……" rm -rf $HOME/backup mkdir $HOME/backup echo "clean all files in $HOME/backup" fi FLIST=`ls $1` #获取参数 for FILE in $FLIST #让FILE变量从单词表中取数据 do cp $1/$FILE $HOME/backup echo "$FILE copied" done echo "Backup Completed" 2.while循环语句 若无法事先确定循环次数，则我们不推荐使用for循环语句因为无法事先设置好单词表。此时我们可以使用while循环语句。while循环语句适用于无法事先预估循环次数的情况。while语句的格式为： while 命令或表达式 do 命令表 done while语句首先会执行后面的命令或者判断表达式的值，如果为真则执行循环，然后再次判断；若为假则退出循环。 示例：批量生成名字为"文件名+数字"的空白文件，其中文件名和数字都从命令行传参。例如输入 ./proj.sh nihao 5 则会生成nihao1、nihao2、nihao3、nihao4、nihao5 #!/bin/bash if [ $# -eq 0 ] then echo "No arguments" exit elif [ $# -lt 2 ] then echo "Arguments are too few" exit fi echo "files will store in directory: $HOME/blankfile" #提示用户生成的文件在~/blankfile内 if [ ! -d $HOME/blankfile ] #如果blankfile目录不存在则需要创建 then mkdir $HOME/blankfile fi if [ ! `ls $HOME/blankfile | wc -l` -eq 0 ] #如果blankfile目录非空则需要清空 then rm -rf $HOME/blankfile mkdir $HOME/blankfile fi LOOP=$2 #循环次数 i=1 #控制循环状态变量 while [ $i -le $LOOP ] do touch $HOME/blankfile/$1$i i=`expr $i + 1` #等价于i++ done echo "CreateBlankFiles Completed" 4）循环控制语句 Shell脚本中可以使用break语句和continue语句来控制循环停止。continue语句的作用是结束本次循环进入下次循环。而break语句的作用则是跳出循环。 示例1：终端会输出10个数，在数字5处使用continue，则不会输出数字5 #!/bin/bash for i in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 do if [ $i -eq 5 ] then continue fi echo "$i" done 示例2：将示例1的脚本修改，将continue修改为break，则输出到数字4之后循环结束 #!/bin/bash for i in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 do if [ $i -eq 5 ] then break fi echo "$i" done 练习1：编写一个脚本，输出9*9乘法表 #!/bin/bash for i in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 do for j in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 do MUL=`expr $i \* $j` #注意乘号写法 echo -e "$j*$i=$MUL\t\c" #echo -e：开启转义字符 #t：制表符 c：不换行 #"echo -e"和'\c'连用可以关闭换行 if [ $i -eq $j ] #j>i的部分无需计算 then break fi done echo "" #换行 done 练习2（选做）：编写一个脚本，测试当前子网内有多少主机可以连通（使用ping命令） 提示：IP地址范围为192.168.0.1~192.168.0.254 或 192.168.1.1~192.168.1.254（根据当前子网确定范围） 答案： #!/bin/bash i=1 COUNT=0 while [ $i -le 254 ] do echo "---------------------------" echo "will ping host:$i" ping -c 1 192.168.0.$i if [ $? -eq 0 ] then echo "host$i can be connected" COUNT=`expr $COUNT + 1` else echo "host$i cannot be connected" fi i=`expr $i + 1` done echo "---------------------------" echo "There are $COUNT host can be connected" 四、Shell编程函数 Shell脚本支持自定义函数功能。我们可以将固定功能、需要多次调用的一组命令封装在一个函数内，这样我们需要使用该功能的时候只需调用该函数即可。 函数在调用前必须先定义，且在顺序上必须放在调用函数前面。 调用函数时可以使用参数传递，函数内使用return命令将运行结果返回给调用程序。 1、函数定义 函数定义的格式为： 格式1： function_name(){ 命令 …… } 格式2： function function_name(){ 命令 …… } 2、函数调用 //实际上，在Shell编程中，函数被看成“许多Shell命令整合成一个大的Shell命令”，因此调用函数与执行一个Shell命令无本质区别 1）无参数无返回值 若调用的函数无需返回值也无需传参，则像普通命令一样即可 示例：写一个打印hello world的子函数并调用 #!/bin/bash hello(){ echo "hello world" } hello #调用函数 2）有参数有返回值 若函数需要传递参数，也需要得到返回值，则有两种调用方式： 方式1： value=`function_name $arg1 $arg2……` 方式2： function_name $arg1 $arg2…… echo $? 示例：编写一个函数add，计算两个数的和，两个数使用传参的形式获得 #!/bin/bash add(){ a=$1 b=$2 z=`expr $a + $b` echo "the num is $z" } add $1 $2
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