Linux基础课 第三章、shell语法
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Shell概论
Shell是一个用C语言编写的程序，它诞生于Unix，是我们通过命令行与Unix/Linux交互的工具。笼统地说：Shell既是一种命令语言，又是一种程序设计语言。
而Shell脚本是一种为Shell编写的脚本程序，有的时候也被称为Shell（但二者是两个完全不同的概念！），它可以直接在命令行中执行，也可以将一套逻辑组织成一个文件，方便复用。
Acwing网站提供给的AC Terminal中的命令行就可以看成是一个“Shell脚本在逐行执行”。
Unix/Linux系统中常见的shell脚本有很多：
- 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）
由于Linux系统中一般默认使用bash，而且其易用免费，所以我们接下来学习bash中的语法。
脚本示例
进入终端，新建一个hello.sh文件，内容如下：
#! /bin/bash
echo "Hello, World!"
说明：
-
sh后缀则表示该文件是Shell脚本文件。 -
#!告诉系统这个脚本用什么解释器来执行，后面所跟的就是你所需要用的解释器。这个一般都需要添加上，具体解释见运行。 -
echo指令用于字符串的输出，所以运行该文件会输出Hello,World。
运行方式：
-
作为可执行文件
该方法将
hello.sh作为可执行程序运行，由于未指定解释器，所以使用该方法第一行一定要指定解释器。
#! /bin/bash
chmod +x hello.sh #使脚本具有可执行权限；
./hello.sh #当前路径下执行
-
用解释器执行
该方法直接运行解释器，此时
hello.sh作为Shell解释器的参数。此时Shell脚本就不需要指定解释器信息，则不需要第一行的注释了。bash hello.sh #当然也可以用缩写 sh hello.sh
输出：
Shell语法
注释
-
单行注释
每一行中
#之后的内容均是注释。# 这是一行注释 echo "Hello, World" # 这也是一行注释 -
多行注释
Shell中的多行注释有点特别，格式为：
:<<EOF 第一行注释 ... 第n行注释 EOF其中
EOF可以替换成其他任意字符串，如：:<<! 第一行注释 ... 第n行注释 !
变量
-
定义变量
定义变量时，变量名不加美元符号
$，同时特别需要注意的一点就是变量名与等号之间不能有空格（如果有自动打空格的习惯在这里最好克制）。shell中的变量命名同样须遵循如下规则：- 命名只能使用英文字母，数字和下划线，首个字符不能以数字开头。
- 中间不能有空格，可以使用下划线 _。
- 不能使用标点符号。
- 不能使用bash里的关键字（可用help命令查看保留关键字）。
如下：
# 有效的Shell变量名称 _var var123 LF_DDFHI_X # 无效的Shell变量名称 ?var 123abc echo和现在大多数的语言一样，Shell定义变量不需要指定变量类型，如下：
name1="a" #单引号定义字符串 name2='a' #双引号定义字符串 name3=a #也可以不加引号，同样表示字符串在Bash shell中，每一个变量的值都是字符串，无论你给变量赋值用的时单引号双引号还是没有使用引号，都是使用字符串的i形式存储的，这很特殊。
-
使用变量
使用变量我们需要加上
$符号或者${}符号。花括号时可选的，主要是为了帮助解释器识别变量边界。一定要注意：只有使用变量的时候才加美元符号
$name=hzf echo $name echo ${name} echo ${name}123
-
只读变量
我们可以使用
readOnly或者declare将变量设置为只读。name=hzf readOnly name #declare -r name #两种写法均可。 name=ylf #此时会报错，因为已经设置成了只读变量。
-
删除变量
unset可以删除变量。name=hzf unset name echo $name此时没有输出
hzf，代表已经删除了，这里没有报错是因为Shell将没有定义的变量设置为空字符串。
-
变量类型
根据访问权限划分可以分为：
-
自定义变量（局部变量）
在脚本或命令中定义，仅在当前Shell示例中有效，其他Shell启动的程序不能访问局部变量。即为子进程不能访问的变量。
-
环境变量（全局变量）
所有程序，包括shell启动程序，都能访问环境变量，有些程序需要环境变量来保证其正常运行。即为子进程可以访问的变量。
自定义变量转换为环境变量：
name=hzf#定义自定义变量 export name delcare -x name#两种方法均可环境变量转化为自定义变量
export name=hzf#定义环境变量。 delcare +x name#改为自定义变量。 -
-
Shell字符串
字符串可以用单引号，也可以用双引号，也可以不用引号。但其中是有区别的：
-
使用单引号字符串，其中的变量名不会输出，但可以输出转义字符。单引号字串中不能出现单独一个的单引号（对单引号使用转义符后也不行），但可成对出现，作为字符串拼接使用。
-
不用引号的字符串，其中变量可以输出，但是不能输出转移字符。
-
使用双引号的字符串，既可以输出变量也可以输出转义字符。
示例：
name=hzf echo 123$name\n echo "123$name\n" echo '123$name\n'输出：
-
字符串操作
-
拼接字符串
name=xyz #双引号字符串拼接 s1="Hello, $ {name} !” s2="Hello, "$ {name}"!" echo $s1 $s2
-
获取字符串长度
name=hzf echo ${#name}
-
提取字符串
注意，第一个字符的索引为 0 0 0，给出的两个参数第一个为起始位置，第二个为截取长度。
name="Hello, World!" echo ${name} echo ${name:0:4} echo ${name:0} echo ${name:1}
-
文件参数变量
在执行Shell脚本时，可以向脚本传递参数。
$1是第一个参数，$2是第二个参数，以此类推。特殊的，$0是文件名（包含路径）。例如：echo "文件名:$0" echo "第一个参数:$1" echo "第二个参数:$2" echo "$*" echo "$@"然后我们执行的时候在后面添加参数即可。如果没有给出，那么则为空字符。
-
其他参数相关变量
参数 说明 $#代表文件传入的参数个数，如上例中值为2 $*由所有参数构成的用空格隔开的字符串，如上例中值为 "$1 $2"$@每个参数分别用双引号括起来的字符串，如上例中值为 "$1" "$2"$$脚本当前运行的进程ID $?上一条命令的退出状态（注意不是stdout，而是exit code）。0表示正常退出，其他值表示错误 $(command)返回 command这条命令的stdout（可嵌套）command返回 command这条命令的stdout（不可嵌套）
数组
数组中可以存放多个值。Bash Shell 只支持一维数组（不支持多维数组），初始化时不需要定义数组大小（与 PHP 类似）。与大部分编程语言类似，数组元素的下标由 0 开始。
-
定义
Shell 数组用括号来表示，元素用"空格"符号分割开，语法格式如下：
array_name=(value1 value2 ... valuen)如：
name=(张三 "李四" '王五')也可以直接通过定义数组中元素的值来创建数组，如：
name[0]="张三"这样就创建了name数组。
-
访问数组元素
-
访问单个元素
语法格式为：
${array_name[index]}如：
name[0]="123" name[3]="124" echo "${name[0]}" echo "${name[3]}"
-
访问所有元素
格式：
${array[@]}#第一种写法 ${array[*]}#第二种写法示例：
array=(1 abc "def" yxc) echo ${array[@]} # 第一种写法 echo ${array[*]} # 第二种写法
-
获取数组长度
同字符串写法：
array=(1 abc "def" yxc) echo ${#array[@]} #第一种写法 echo ${#array[*]} #第二种写法
-
expr命令与基本运算符
Shell 和其他编程语言一样，支持多种运算符，包括：
- 算数运算符
- 关系运算符
- 布尔运算符
- 字符串运算符
- 文件测试运算符
但是原生Bash不支持简单的数学运算，我们需要通过其他命令来实现，如awk,expr，expr命令最常用，所以这里介绍expr。
expr是一款表达式计算工具，使用它能完成表达式的求值操作。格式为：
expr 表达式
-
表达式说明
- 用空格隔开每一项
- 用反斜杠放在shell特定的字符前面（发现表达式运行错误时，可以试试转义）
- 对包含空格和其他特殊字符的字符串要用引号括起来
expr会在stdout中输出结果。如果为逻辑关系表达式，则结果为真，stdout为1，否则为0。expr的exit code：如果为逻辑关系表达式，则结果为真，exit code为0，否则为1。- 完整的表达式要被 ` ` 包含，注意这个字符不是常用的单引号，而是反引号，代表执行该命令。通常在 Esc 键下边。
-
算数表达式
下表列出了常用的算术运算符，假定变量 a 为 10，变量 b 为 20：
运算符 说明 举例 + 加法 expr $a + $b结果为 30。- 减法 expr $a - $b结果为 -10。* 乘法 expr $a \* $b结果为 200。/ 除法 expr $b / $a结果为 2。% 取余 expr $b % $a结果为 0。= 赋值 a=$b将把变量 b 的值赋给 a。== 相等。用于比较两个数字，相同则返回 true。 [ $a == $b ]返回 false。!= 不相等。用于比较两个数字，不相同则返回 true。 [ $a != $b ]返回 true。**注意：**条件表达式要放在方括号之间，并且要有空格，例如:
[$a==$b]是错误的，必须写成[ $a == $b ]。注意乘号等特殊符号需要转义。()可表优先级，但同样需要反斜杠转移。实例：
a=10 b=20 echo "a + b = `expr $a + $b`" echo "a - b = `expr $a - $b`" echo "a * b = `expr $a \* $b`" echo "a / b = `expr $a / $b`" echo "a % b = `expr $a % $b`" echo "a == b = `expr [$a == $b]`" echo "a != b = `expr [$a != $b]`" a=$b echo "$a"
-
关系运算符
Shell支持正常的关系比较运算符，即
<,<=,>,>=等。其会返回01代表结果。实例：
a=10 b=20 echo "a < b : `expr $a \< $b`" #需要转义 echo "a > b : `expr $a '>' $b`" #也可以用引号括起来。 echo "a >= b : `expr $a '>=' $b`"![[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-aZpm1yww-1642778375602)(https://raw.githubusercontent.com/unique-pure/PicLibrary/main/img/image-20210914124307919.png)]](https://img-blog.csdnimg.cn/eab97235bd544c8cadf2ff8a59e81a89.png)
同时，Shell也给出了自己特定的比较命令，如下表：
运算符 说明 举例 -eq检测两个数是否相等，相等返回 true。 [ $a -eq $b ]返回 false。-ne检测两个数是否不相等，不相等返回 true。 [ $a -ne $b ]返回 true。-gt检测左边的数是否大于右边的，如果是，则返回 true。 [ $a -gt $b ]返回 false。-lt检测左边的数是否小于右边的，如果是，则返回 true。 [ $a -lt $b ]返回 true。-ge检测左边的数是否大于等于右边的，如果是，则返回 true。 [ $a -ge $b ]返回 false。-le检测左边的数是否小于等于右边的，如果是，则返回 true。 [ $a -le $b ]返回 true。实例==（注：if…then是条件语句，之后会讲解）==：
#!/bin/bash a=10 b=20 if [ $a -eq $b ] then echo "$a -eq $b : a 等于 b" else echo "$a -eq $b: a 不等于 b" fi if [ $a -ne $b ] then echo "$a -ne $b: a 不等于 b" else echo "$a -ne $b : a 等于 b" fi if [ $a -gt $b ] then echo "$a -gt $b: a 大于 b" else echo "$a -gt $b: a 不大于 b" fi if [ $a -lt $b ] then echo "$a -lt $b: a 小于 b" else echo "$a -lt $b: a 不小于 b" fi if [ $a -ge $b ] then echo "$a -ge $b: a 大于或等于 b" else echo "$a -ge $b: a 小于 b" fi if [ $a -le $b ] then echo "$a -le $b: a 小于或等于 b" else echo "$a -le $b: a 大于 b" fi
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字符串表达式
即结合
expr命令实现对字符串的操作，常见有以下：length str：返回str的长度。index str charSet:返回字符集charSet中任意一个字符在str中最前面字符的位置。下标从1开始，如果不存在，则返回0。substr str st len：截取字符串str，从st位置开始，长度最大为len的子串。如果截取不成功，则返回空字符串。
实例：
str="Hello,World!" echo `expr length "$str"` #`不是单引号，而是反引号，代表执行该命令。 echo `expr index "$str" llo` echo `expr substr "$str" 1 4`
-
文件测试运算符
文件测试运算符用于检测 Unix 文件的各种属性。
属性检测描述如下：
操作符 说明 举例 -b file 检测文件是否是块设备文件，如果是，则返回 true。 [ -b $file ] 返回 false。 -c file 检测文件是否是字符设备文件，如果是，则返回 true。 [ -c $file ] 返回 false。 -d file 检测文件是否是目录，如果是，则返回 true。 [ -d $file ] 返回 false。 -f file 检测文件是否是普通文件（既不是目录，也不是设备文件），如果是，则返回 true。 [ -f $file ] 返回 true。 -g file 检测文件是否设置了 SGID 位，如果是，则返回 true。 [ -g $file ] 返回 false。 -k file 检测文件是否设置了粘着位(Sticky Bit)，如果是，则返回 true。 [ -k $file ] 返回 false。 -p file 检测文件是否是有名管道，如果是，则返回 true。 [ -p $file ] 返回 false。 -u file 检测文件是否设置了 SUID 位，如果是，则返回 true。 [ -u $file ] 返回 false。 -r file 检测文件是否可读，如果是，则返回 true。 [ -r $file ] 返回 true。 -w file 检测文件是否可写，如果是，则返回 true。 [ -w $file ] 返回 true。 -x file 检测文件是否可执行，如果是，则返回 true。 [ -x $file ] 返回 true。 -s file 检测文件是否为空（文件大小是否大于0），不为空返回 true。 [ -s $file ] 返回 true。 -e file 检测文件（包括目录）是否存在，如果是，则返回 true。 [ -e $file ] 返回 true。
read命令
read命令可用于从标准输入中读取单行数据，当读到文件结束符时，exit code为1，否则为0。
参数说明：
-p：后面可以接提示信息。-t：后面跟秒数，定义输入字符的等待时间，超过等待时间后会自动忽略此命令
实例：
read name
echo $name
read -p "please input your name:" -t 30 name #读入name的值，等待30s。
echo $name
echo命令
echo命令用于字符串的输出，在前面的过程中我们已经接触到了，其命令格式为：
echo string
我们可以用echo实现更复杂的输出格式控制。
-
显示普通字符串
echo "Hello, World!"这种情况下，我们不加双引号也是可以的。
-
显示转义字符
echo "\"Hello,World!\""同样，这里的双引号也可以省略。
-
显示变量
name=hzf echo "My name is $name" -
显示换行等特殊字符
注意，这些字符都需要通过
-e命令开启转义才能起作用的，如：\\ \a \b \c \d \e \f \n \r \t \v这些是要在有-e的时候才能起作用, 其他时候的转义是不用- e也能转义的。echo -e "Hello\n" #-e开启转义。 echo "World!"
-
显示结果定向至文件
echo "Hello, World!" > output.txt
-
原样输出字符串
前面有提及，如果想原样输出，不进行转义或者取变量，用单引号。
name=hzf echo '$name'
-
显示命令执行结果
使用反引号。
echo `date` echo `ls`
printf命令
Shell的printf命令和C语言中的printf差不多，用于格式化输出。该命令不会像echo命令一样自动添加换行。其语法为：
printf format-string [args]
其中format-string为格式控制字符串，[args]为参数列表。
实例：
#-表示左对齐，没有则表示右对齐，d为宽度。%s表示输出字符串，%d整型输出。
#%-10s则表示输出宽度为10的左对齐字符串。而%-4.2f则表示输出4位整数，保留2位小数。
printf "%-10s %-8s %-4s\n" 姓名 性别 体重kg
printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭靖 男 66.1234
printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 杨过 男 48.6543
printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭芙 女 47.9876
-
命令格式指示符
符号 说明 %c ASCII字符.显示相对应参数的第一个字符 %d,%i 十进制整数 %E 浮点格式([-d].precisionE [±dd]) %e 浮点格式([-d].precisione [±dd]) %g %e或%f转换,看哪一个较短,则删除结尾的零 %G %E或%f转换,看哪一个较短,则删除结尾的零 %s 字符串 %u 不带正负号的十进制值 %x 不带正负号的十六进制.使用a至f表示10至15 %% 字面意义的% %X 不带正负号的十六进制.使用A至F表示10至15
test命令与判断符号[]
在命令行中输入man test，即可查看test命令的用法。
test命令可以用于判断文件类型，以及对变量做比较。test命令用exit code返回结果，而不是使用stdout。0表示真，非0表示假。这里可以通过echo $?来输出上一条命令的结果。
- 文件判断
命令格式：test 测试参数 filename
其中常用测试参数如下表：
| 测试参数 | 代表意义 |
|---|---|
-e | 文件是否存在 |
-f | 是否为文件 |
-d | 是否为目录 |
-r | 文件是否可读 |
-w | 文件是否可写 |
-x | 文件是否可执行 |
-s | 是否为非空文件 |
测试
- 整数之间的比较
命令格式：test $a 关系运算符 $b
其中关系运算符为上文所提及的，这里不作列举。 - 字符串比较
相关操作如表所示：
| 测试参数 | 代表意义 |
|---|---|
test -z str | 判断str是否为空，如果为空，返回true，否则false |
test -n str | 判断str是否为非空，如果非空，返回true，否则false.其中-n可以省略 |
test str1 == str2 | 判断str1是否等于str2 |
test str1 != str2 | 判断str1是否不等于str2 |
`
- 多重条件判定
即判断多个条件是否符合要求，可以嵌套多层。具体操作图表所示：
| 测试参数 | 代表意义 |
|---|---|
-a | 两条件是否同时成立 |
-o | 两条件是否至少一个成立 |
! | 取反。对返回结果取反 |
- 判断符号
[]
和test命令用法几乎一模一样，只是将需要判断的内容放入括号中。
更常用于if语句中，且[[]]是[]的加强版，支持的特性也更多。
值得注意的是一些特性：[]内的每一项都必须用空格隔开；中括号内的变量，最好用双引号括起来；中括号内的常数，最好用单或双引号括起来。
判断语句
if语句
和python的语法有点像，命令格式如下：
if [ 条件 ]
then
内容
elif [ 条件 ]
then
内容
else
内容
fi
注意fi为结束标记，是一定需要加的，作为结尾闭合。
实例：
case...esac形式
命令格式如下：
case $变量名 in
value1)
内容
;; # ;;，类似break
value2)
内容
;;
*) #类似default
内容
;;
esac # 也是结尾闭合语句
测试
循环语句
for...in...do...done语句
命令格式：
for var in val1 val2 val3 ... valN
do
内容
done # 结尾闭合
循环规则为：从左到右遍历，当变量值为列表时，则一次遍历完列表。
实例1：输出a 2 cc，每个元素一行：
for var in a 2 cc
do
echo $var
done
for((...;...;...)) do...done语句
命令格式：
for ((expression; condition; expression))
do
内容
done
测试：输出1-10。
for ((i=0; i<=10; ++i))
do
echo $i
done
while...do...done语句
命令格式：
while 条件
do
内容
done
实例：文件结束符为ctrl+d，输入文件结束符后read指令返回false。
while reabashd name
do
echo $name
done
unti...do..done语句
和while语句相同，while能实现的脚本until同样可以实现。但区别是until循环的退出状态为0，与while刚好相反，即while循环在条件为真时继续执行循环而until在条件为假时继续执行循环。break语句- 跳出当前的一层循环，break不能跳出case语句。
continue语句
跳出当前循环。- 死循环的处理方式
如果Terminal可以打开该程序，则输入Ctrl+c即可。否则可以直接关闭进程：使用top命令找到该进程的PID；输入kill -9 PID即可关掉此进程。
函数
定义格式：
[ function ] function_name [()]{
内容;
[return int;]
}
说明：
- 可以带function func()定义，也可以直接fun()定义，不带任何参数。
- 参数返回，可以显示加：return返回，如果不加，将以最后一条命令运行结果作为返回值。return后跟数值n(0-255，不能超过该范围)。 其中函数返回值通过
$?获取。 - 函数体声明局部变量可以用local关键字声明。
实例：
function add(){
echo "相加预算函数"
echo "请输入第一个数"
read a
echo "请输入第二个数"
read b
return $(($a + $b))
}
add
echo "结果为$?"
- 函数参数
在shell中，调用函数可以向其传递参数。在函数体内部，通过$n的形式来获取参数的值。例如，$1表示第一个参数，$2表示第二个参数。这个规则和上文说的文件参数相同。也是在执行的后面添加参数。
exit命令
exit命令用来退出当前的shell进程，并返回一个退出状态（0-255，只有0表示成功，其他都表示失败）；使用$?即可接收这个退出状态。
exit命令可以接收一个整数值作为参数，代表退出状态。如果不指定，默认值为0。
文件重定向
每个进程默认打开3个文件描述符：
stdin：标准输入，从命令行读取数据，文件描述符为0。stdout：标准输出，向命令行输出数据，文件描述符为1。stderr：标准错误输出，向命令行输出数据，文件描述符为2。
可以用文件重定向将这三个文件重定向到其他文件中去。重定向命令列表如下：
| 命令 | 说明 |
|---|---|
command > file | 将输出重定向到 file。 |
command < file | 将输入重定向到 file。 |
command >> file | 将输出以追加的方式重定向到 file。 |
n > file | 将文件描述符为 n 的文件重定向到 file。 |
n >> file | 将文件描述符为 n 的文件以追加的方式重定向到 file。 |
n >& m | 将输出文件 m 和 n 合并。 |
n <& m | 将输入文件 m 和 n 合并。 |
<< tag | 将开始标记 tag 和结束标记 tag 之间的内容作为输入。 |
- 输入输出重定向实例
echo -e "Hello \c" > output.txt # 将stdout重定向到output.txt中
echo "World" >> output.txt # 将字符串追加到output.txt中
read str < output.txt # 从output.txt中读取字符串
echo $str # 输出结果：Hello World
- 同时重定向stdin和stdout
创建main.sh编写脚本：
read a
read b
echo $(expr "$a" + "$b")
创建input.txt，填写内容为：
10
20
执行结果如下：
引入外部脚本
类似C/C++中的include操作，bash也可以引入其他文件中的代码。
语法格式为：
. filename # 注意空格
或者
source filename
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