计算机工具基础(三)——Shell语法基础

Shell语法基础

MIT《Missing in CS Class(2020)》:Class 2笔记

注：若无特殊说明，本文中带有[]的部分均为可选参数。

脚本文件

• 脚本语言为解释执行，其运行需有解释器，如Python。
• Shell是一种脚本语言。其文件扩展名并不固定，随其解释器决定其扩展名。一般情况下为.sh。
• 脚本文件的首行一般为#! shell_name，符号#!被称为shebang，其规定该脚本以何种Shell解释器执行。一般采用env(/usr/bin/env)程序，到$PATH中查找某种解释器在何位置，如#!/usr/bin/env shell
• 若同一行有多条命令，用;分隔
• 执行脚本：分为子Shell执行与当前Shell执行。若为子Shell执行，在不使用export的情形下，脚本中定义的各种变量、函数、环境都不会被带回当前Shell；若为当前Shell执行则反之，可在后续命令中调用脚本中定义的变量、函数等内容。
  • ./script_name.sh：仅当该脚本有可执行权限(x)时，根据shebang中规定的解释器，创建一个独立子Shell以执行该脚本
  • shell_name ./script_name.sh：无论该脚本是否有可执行权限，忽略shebang，以shell_name创建一个独立子Shell以执行该脚本
  • source ./script_name.sh或. ./script_name.sh：无论该脚本是否有可执行权限，忽略shebang，直接在当前Shell中执行该脚本，相当于将脚本中进行的修改注入到当前Shell。

变量

• 变量赋值：Shell与其他多数脚本语言一致，变量无需定义，直接赋值即可。右值可为数字、字符串、其他变量、数组、命令替换等。name=value
  注意赋值中各符号间不能有任何空格。

• 变量可被重新赋值使用。

• 变量使用：$name

• 删除变量：unset name

• 输出:

  • echo：如echo $a

  • 格式化输出：printf format_string [arg_list]，与C中相同

• Shell定义了一些保留变量：

  • $0：脚本名
  • $1-$9：脚本执行的第 \(i\) 项参数。类似于C中main函数的形参argv[]
  • $@：所有参数
  • $#：参数数量。类似于C中main函数的形参argc
  • $$：当前脚本的PID(进程识别码)
  • $?：上条程序的返回值。
  • !!：上条包含所有参数的完整命令。如执行命令后被返回Permission Denied，使用sudo !!即可重新提升执行
  • $_：上条命令的最后一项参数。如：mkdir 1，cd $_

数组、字符串

• Shell只支持一维数组，所有value都会被视为字符串处理

  • 初始化：array_name=(value1,value2,...)。

  • 赋值：array_name[index]=value

  • 随机访问：${name[index]}。特别的，idx为@时，代表取数组中所有元素。

• 关系数组：相当于Python中的dic(字典)、C++中的map。与普通数组不同，关系数组必须声明后才能使用。

  • 声明：declare -A array_name

  • 初始化：declare -A array_name=(["key1"]="value1" ["key2"]="value2" ...)，其中key必须唯一。

  • 赋值：array_name["key"]="value"

• 字符串：

  • 单引号‘包围的字符串：被视为字符串字面常量，所有内容将被原样存储，变量也不会被替换。如echo '$a'：输出$a
  • 双引号“包围的字符串：正常替换变量。如echo "$a"：输出:b
  • 字符串长度：${#name}

命令替换、进程替换

• 命令替换：$(command)：command命令的stdout替换$(command)本身。如：

  today=$(date) #将输出赋值给变量
  echo "$today"
  

  for i in $(ls) ; do #遍历文件
  	echo "$i"
  done
  

  cd $(ls)
  

• 进程替换：

  • 输出重定向：(command)，将command的stdout写入临时文件中，可作为其他命令的文件读入。例：

    diff (ls dir1) (ls dir2)
    

  • 输入重定向：(command)，将其他命令的stdout写入临时文件中，由command读取。效果等价于管道符|

流程控制

选择结构

if…fi

注意Shell中的分支不可为空，若不需要就不要写对应的分支。注意在每个condition后都需加then

• 单分支结构：if then ... fi

  if condition ; then
  	command
  fi
  

• 双分支结构：if then ... else ... fi

  if condition ; then
  	command
  else
  	command
  fi
  

• 多分支结构：if then ... elif then ... else ... fi

  if condition ; then
  	command
  elif condition ; then
  	command
  else
  	command
  fi
  

condition为布尔表达式时的两种表示形式：

• [bool_expression]：-eq：判断两个数字是否相等；-ne：判断两个数字是否不相等；-lt：判断数字是否小于；-le：判断数字是否小于等于；-gt：判断数字是否大于；-ge：判断数字是否大于等于。
• ((bool_expression))：算术专用的布尔表达式，直接使用关系运算符即可。

case...esac

case variable in
    pattern)
    	command
        ;;
    [
    *) #相当于default
    	command
        ;;
    ]
esac

类似于C中的switch，顺次进行匹配。case...esac并没有原生的default，因此在结尾使用通配符*对未匹配内容进行匹配。

pattern中若有多个匹配规则，用|(或)连接，如1|2|3。可使用通配符、字符集([])。

循环结构

for

for variable in object ; do
	command
done

• 传入列表：

  for i in 1 2 3 4 5 ; do
  	echo "$i"
  done
  

• 传入范围序列$(seq)(相当于Python的range()，注意Shell的seq的左闭右闭区间)：

  for variable in $(seq start end [foot]) ; do
  	command
  done
  

• 传入花括号{start..end}：等价于$(seq start end)$

  for variable in {start..end} ; do
  	command
  done
  

while

while condition ; do
    command
done

当condition为真时，循环执行循环体

until

until condition ; do
    command
done

condition为假时，循环执行循环体，直到condition为真

跳转语句

• continue：跳出循环的当前轮
• break：跳出整个循环

函数

• 函数定义

function_name() {
    command
    [return ...]
}

function function_name {
    command
    [return ...]
}

• 函数调用

function_name [argv,...]