09. Shell脚本

一、什么是Shell

  Shell 是操作系统中的一个 命令行解释器，主要功能是接收用户命令，然后将这些命令传递给操作系统内核去执行。 Shell 是用户与操作系统内核之间的接口，它允许用户通过命令行或脚本来与操作系统进行交互。同时，Shell 也是一种脚本语言，允许用户编写一系列命令脚本（Shell脚本）以实现自动化任务处理。

  我们可以查看 /etc/shells 文件查看 Linux 提供的 Shell 解释器有哪些。

cat /etc/shells

  然后，我们可以执行 echo $SHELL 命令查看默认使用的是哪个 Shell 解释器。

echo $SHELL

二、一个简易的Shell脚本

  这里，我们使用 vim 新建一个 Shell 脚本。然后，我们在 hello.sh 脚本文件中编写脚本。

#!/bin/bash
echo "Hello world!"

  编写完成之后，我们保存退出该脚本文件。然后，我们可以在终端中通过 sh 命令执行 Shell 脚本。

sh hello.sh

  我们也可以直接运行 hello.sh 脚本文件。

./hello.sh

  当我们直接运行脚本文件时会发现显示权限，这是因为，hello.sh 脚本文件默认没有执行权限。此时，我们可以通过 chmod 命令修改文件权限。

三、变量

  在 Shell 编程中，变量是用于存储数据值的名称。我们可以使用 变量名=变量值 的方式 定义变量，然后通过 $变量名 的方式 获取变量的值。在定义变量时，变量名和等号之间不能有空格。如果变量后面不想使用的话，可以使用 unset 变量名 的方式撤销变量。如果我们要 定义只读变量，可以使用 readonly 变量名=变量值 的方式。只读变量不能使用 unset 撤销。如果我们想要变量 提升为全局变量 供给其它 Shell 程序使用，可以使用 export 变量名 的方式。

  同时，变量名的命名须遵循如下规则：

• 只包含字母、数字和下划线：变量名可以包含字母（大小写敏感）、数字和下划线，不能包含其他特殊字符。
• 不能以数字开头：变量名不能以数字开头，但可以包含数字。
• 避免使用 Shell 关键字：不要使用Shell的关键字（例如 if、then、else、fi、for、while 等）作为变量名，以免引起混淆。
• 避免使用空格：变量名中不应该包含空格，因为空格通常用于分隔命令和参数。

  在 Shell 中，变量值默认都是字符串，如果字符串直接包含空格，则要使用单引号或者双引号括起来。

  我们在使用 Shell 时，Shell 中有几个特殊字符用来处理参数：。

• $n：在执行 Shell 脚本时，向脚本传递参数，脚本内获取参数的格式为 $n，n 代表一个数字，0 是 执行的文件名，1 为执行脚本的第一个参数，是传入的第一个参数。2 为执行脚本的第二个参数。如果 n 大于 9，需要使用大括号括起来。
• $#：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，但是使用时加引号，并在引号中返回每个参数。
• $?：显示最后命令的退出状态。0 表示没有错误，其它任何值表明有错误。
• $$：脚本运行的当前进程 ID 号。
• $-：显示 Shell 使用的当前选项，与 set 命令功能相同。

#!/bin/bash

echo '---------- $n ----------'
echo $0
echo $1
echo $2
echo ${10}

echo '---------- $# ----------'
echo $#

echo '---------- $* ----------'
echo $*

echo '---------- $@ ----------'
echo $@

echo '---------- $? ----------'
echo $?

echo '---------- $$ ----------'
echo $$

echo '---------- $- ----------'
echo $-

四、运算符

  在 Shell 中，我们不能直接将运算式赋值给变量，这是因为变量值默认都是字符串。此时我们可以使用 $((运算式)) 或 $[运算式] 的方式赋值给变量。

五、条件判断

  我们可以使用 test 条件表达式 或 [ 条件表达式 ] 进行条件判断。当条件表达式为真时输出 0，否则输出 1。我们还可以判断条件表达式是否为空，其中非空为真，空为假。

  常用的条件判断如下：

• 两个整数之间的比较：
  • -eq：等于（equal）。
  • -ne：不等于（not equal）。
  • -lt：小于（less than）。
  • -le：小于等于（less equal）。
  • gt：大于（greater than）。
  • -ge：大于等于（greater equal）。
• 按文件权限进行判断：
  • -r：有读的权限（read）。
  • -w：有写的权限（write）。
  • -x：有执行的权限（execute）。
• 按文件类型进行判断：
  • -e：文件存在（existence）。
  • -f：文件存在并且是一个常规文件（file）。
  • -d：文件存在并且是一个目录（directory）。

  我们还可以进行多条件判断，其中 && 表示 前一条命令执行成功时，才执行后一条命令，|| 表示 上一个命令执行失败后，才执行下一条命令。

六、流程控制

6.1、分支结构

6.1.1、if分支结构

  我们可以使用 if 语句执行单分支结构。

if [ 条件判断式 ]; then
    程序
fi

  或

if [ 条件判断式 ]
then
    程序
fi

  如果我们要执行多分支逻辑，可以通过以下方式：

if [ 条件判断式 ]
then
    程序
elif [ 条件判断式 ]
then
    程序
else
    程序
fi

#!/bin/bash

if [ $1 -eq 10 ]; then
    echo "num == 10"
elif [ $1 -lt 10 ]
then
    echo "num < 10"
else
    echo "num > 10"
fi

6.1.2、case分支结构

  我们可以使用 case 分支结构判断变量的值是否等于某个值。

case $变量名 in
"值1")
    如果变量的值等于值1，则执行程序1
;;
"值2")
    如果变量的值等于值2，则执行程序2
;;
    ...省略其它分支...
*)
    如果变量的值都不是以上的值，则执行此层序
;;
esac

#!/bin/bash

case $1 in
    "1")
        echo "the first"
        ;;
    "2")
        echo "the second"
        ;;
    "3")
        echo "the third"
        ;;
    *)  
        echo "loser"
        ;;
esac  

  我们还可以使用 | 合并多个条件。

#!/bin/bash

case $1 in
    "0")
        echo "the number is 0"
        ;;
    "1" | "3" | "5" | "7" | "9")
        echo "this is an odd number less than 10"
        ;;
    "2" | "4" | "6" | "8")
        echo "this is an even number less than 10"
        ;;
    *)
        echo "this is other number"
        ;;
esac 

6.2、循环结构

6.2.1、for循环结构

  for 循环的语法格式如下：

for ((初始值;循环控制;迭代控制))
do
    程序
done

#!/bin/bash

sum=0
for ((i = 0; i <= 10; i++)); do
    sum=$[$sum+$i]
done

echo $sum

  然后我们在终端中如下如下命令执行 Shell 脚本：

bash template.sh

  我们还可以使用如下语法遍历值：

for 变量 in 值1 值2 值3 ...
do
    程序
done

#!/bin/bash

for name in sakura mikoto shana
do
    echo "$name is a gril"
done

  $* 和 $@ 都表示传递给函数或脚本的所有参数，不被双引号包含时都以 $1 $2 ... $n 的格式输出所有参数。但是如果用双引号括起来，"$*" 表示一个变量，"$@" 分为多个变量。

#!/bin/bash

echo '---------- $* ----------'
for name in $*
do
    echo "$name is gril"
done

echo '---------- $@ ----------'
for name in $@
do
    echo "$name is gril"
done

echo '---------- "$*" ----------'
for name in "$*"
do
    echo "$name is gril"
done

echo '---------- "$@" ----------'
for name in "$@"
do
    echo "$name is gril"
done

6.2.2、while循环结构

  while 循环结构的语法如下：

while [ 条件表达式 ]
do
    程序
done

#!/bin/bash

i=1
sum=0

while [ $i -le 100 ]
do
    sum=$[$sum+$i]
    i=$[$i+1]
done

echo $sum

  然后我们在终端中如下如下命令执行 Shell 脚本：

bash template.sh

七、控制台输入

  我们可以使用 read 命令读取控制台输入

read [选项] 参数

  read 命令可选的选项如下：

• \p：指定读取值时的提示词。
• \t：指定读取值等待的时间（单位为秒），如果 -t 不加表示一直等待。

#!/bin/bash

read -t 7 -p "Pleases enter your name within 7 seconds:" name

echo "Hello $name"

八、函数

  在 Shell 中，我们可以自定义函数，它的格式如下：

function 函数名()
{
    函数体;

    return 函数返回值
}

  其中，function 表示是这是一个函数，可以省略。

  Shell 脚本是逐行运行的，因此在调用函数之前，必须先声明函数。Shell 脚本中，函数的返回值只能通过 $? 系统便两个获得，可以显示使用 return 函数返回值（函数的返回值只能是 0 到 255 之间的数值，其中 0 表示运行成功，其它值都表示错误）的方式返回。如果不显示的返回，则将以最后一条命令运行结果作为函数返回值。

#!/bin/bash

function sum()
{
    s=$[$1+$2]
    echo $s
}

read -p "Please enter the first number:" n1
read -p "Please enter the second number:" n2

sum $n1 $n2

九、Shell工具

9.1、cut工具

  cut 工具用来在文件中剪切数据，cut 命令从文件中每一行剪切字节、字符和字段并将这些字节、字符和字段输出。它的基本用法如下：

cut [选项] 文件名

  其中，它的选项可选值如下：

• -f 列号：提取第几列。
• -d 分隔符：分隔符，按照指定分隔符分割列，默认是制表符 \t。
• -c n：按字符进行切割，n 表示取第几列。

9.2、awk工具

  awk 是一个强大的文本分析工具，它把问嗯逐行的读入，以空格为默认的分隔符将每行切片，切开的部分在进行分析处理。

awk [选项] '/匹配模式/{匹配时所要执行的一系列命令}' 文件名

  其中，选项的可选值如下：

• \F：指定输入文件的分隔符。
• \v：赋值一个用户定义变量。

  匹配模式 如果省略，则 awk 将对所有行进行操作。匹配时所要执行的一系列命令 如果省略，则默认动作是打印整行。

  我们还可以使用 BEGIN{} 和 END{} 在匹配时所要执行的一系列命令添加前置操作和后置操作。

  awk 还内置了一些变量，例如：

• FILENAME：文件名。
• NR：以读的记录数（行号）。
• NF：浏览记录的域的个数（切割后，列的个数）。

awk -F : '{print "filename: " FILENAME ", row:" NR ", col:" NF}' /etc/passwd