Linux系统中bash shell编程的10个基础问题讲解

 更新时间:2016年02月14日 14:30:19   作者:P_Chou  
这篇文章主要介绍了Linux系统中bash shell编程的10个基础问题讲解,这10个问题涵盖了很多Linux shell编程的基本知识点及bash shell的特性,非常推荐!需要的朋友可以参考下

第1问:为何叫做shell?
在介绍 shell 是什么东西之前,不妨让我们重新审视使用者与电脑的关系。我们知道电脑的运作不能离开硬件,但使用者却无法直接对硬件作驱动,硬件的驱动只能透过一个称为“操作系统(Operating System)”的软件来控管,事实上,我们每天所谈的linux,严格来说只是一个操作系统,我们称之为“核心(kernel)”。然而,从使用者的角度来说,使用者也没办法直接操作kernel,而是透过kernel的“外壳”程序,也就是所谓的shell,来与kernel沟通。
这也正是kernel跟shell的形像命名关系。

从技术角度来说,shell是一个使用者与系统的互动界面(interface),主要是让使用者透过命令行(command line)来使用系统以完成工作。因此,shell的最简单的定义就是---命令解释器(Command Interpreter):

  • 将使用者的命令翻译给核心处理,
  • 同时,将核心处理结果翻译给使用者。

每次当我们完成系统登入(log in),我们就取得一个互动模式的shell,也称为login shell或primary shell。若从行程(process)角度来说,我们在shell所下达的命令,均是shell所产生的子行程。这现像,我们暂可称之为fork。如果是执行脚本(shell script)的话,脚本中的命令则是由另外一个非互动模式的子shell(sub shell)来执行的。也就是primary shell产生sub shell的行程,sub shell再产生script中所有命令的行程。(关于行程,我们日后有机会再补充。)

这里,我们必须知道:kernel与shell是不同的两套软件,而且都是可以被替换的:

  • 不同的操作系统使用不同的kernel,
  • 而在同一个kernel之上,也可使用不同的shell。

在linux的预设系统中,通常都可以找到好几种不同的shell,且通常会被列于如下档案里:

/etc/shells
不同的shell有着不同的功能,且也彼此各异、或说“大同小异”。常见的shell主要分为两大主流:
sh:

  • burne shell(sh)
  • burne again shell(bash)

csh:

  • c shell(csh)
  • tc shell(tcsh)
  • korn shell(ksh)

大部份的Linux系统的预设shell都是bash,其原因大致如下两点:

  • 自由软件
  • 功能强大

bash是gnu project最成功的产品之一,自推出以来深受广大Unix用户喜爱,且也逐渐成为不少组织的系统标准。

第2问:shell prompt(PS1)与 Carriage Return(CR)的关系?
当你成功登录进一个文字界面之后,大部份情形下,你会在荧幕上看到一个不断闪烁的方块或底线(视不同版本而别),我们称之为游标(cursor)。游标的作用就是告诉你接下来你从键盘输入的按键所插入的位置,且每输入一键游标便向右边移动一个格子,若连续输入太多的话,则自动接在下一行输入。假如你刚完成登录还没输入任何按键之前,你所看到的游标所在位置的同一行的左边部份,我们称之为提示符号(prompt)。提示符号的格式或因不同系统版本而各有不同,在Linux上,只需留意最接近游标的一个可见的提示符号,通常是如下两者之一:

  • $:给一般使用者帐号使用
  • #:给root(管理员)帐号使用

事实上,shell prompt的意思很简单:是shell告诉使用者:您现在可以输入命令行了。我们可以说,使用者只有在得到shell prompt才能打命令行,而cursor是指示键盘在命令行所输入的位置,使用者每输入一个键,cursor就往后移动一格,直到碰到命令行读进CR(Carriage Return,由Enter键产生)字符为止。CR的意思也很简单:是使用者告诉shell:老兄你可以执行我的命令了。

严格来说:所谓的命令行,就是在shell prompt与CR字符之间所输入的文字。(思考:为何我们这里坚持使用CR字符而不说Enter键呢?答案在后面的学习中揭晓。)不同的命令可接受的命令行格式或有不同,一般情况下,一个标准的命令行格式为如下所列:

command-name options argument
若从技术细节来看,shell会依据IFS(Internal Field Seperator)将command line所输入的文字给拆解为“字段”(word)。然后再针对特殊字符(meta)先作处理,最后再重组整行command line。(注意:请务必理解上两句话的意思,我们日后的学习中会常回到这里思考。)

其中的IFS是shell预设使用的字段分隔符号,可以由一个及多个如下按键组成:

  • 空白键(White Space)
  • 表格键(Tab)
  • 回车键(Enter)

系统可接受的命令名称(command-name)可以从如下途径获得:

明确路径所指定的外部命令

  • 命令别名(alias)
  • 自定功能(function)
  • shell内置命令(built-in)
  • $PATH之下的外部命令

每一个命令行均必需含用命令名称,这是不能缺少的。

第3问:别人echo、你也echo,是问echo知多少?
承接上一章所介绍的command line,这里我们用echo这个命令加以进一步说明。温习---标准的command line包含三个部件:

command_name option argument
echo是一个非常简单、直接的Linux命令:将argument送出至标准输出(STDOUT),通常就是在显示器(monitor)上输出。(注:stdout我们日后有机会再解说)。为了更好理解,不如先让我们先跑一下echo命令好了:

$ echo
你会发现只有一个空白行,然后又回到shell prompt上了。这是因为echo在预设上,在显示完argument之后,还会送出一个换行符号(new-line charactor)。但是上面的command并没任何的argument,那结果就只剩一个换行符号了…

若你要取消这个换行符号,可利用echo的-n option:

$ echo -n
不妨让我们回到command line的概念上来讨论上例的echo命令好了:command line只有command_name(echo)及option(-n),并没有任何argument。

要想看看echo的argument,那还不简单﹗接下来,你可试试如下的输入:

$ echo first line
first line
$ echo -n first line
first line $

于上两个echo命令中,你会发现argument的部份显示在你的荧幕,而换行符号则视-n option的有无而别。
很明显的,第二个echo由于换行符号被取消了,接下来的shell prompt就接在输出结果同一行了…^_^

事实上,echo除了-n options之外,常用选项还有:

  • -e:启用反斜线控制字符的转换(参考下表)
  • -E:关闭反斜线控制字符的转换(预设如此)
  • -n:取消行末之换行符号(与-e选项下的\c字符同意)

关于echo命令所支持的反斜线控制字符如下表:

  • \a:ALERT / BELL(从系统喇叭送出铃声)
  • \b:BACKSPACE,也就是向左退格键
  • \c:取消行末之换行符号
  • \E:ESCAPE,跳脱键
  • \f:FORMFEED,分页字符
  • \n:NEWLINE,换行字符
  • \r:RETURN,回车键
  • \t:TAB,表格跳位键
  • \v:VERTICAL TAB,垂直表格跳位键
  • \n:ASCII八进位编码(以x开首为十六进位)
  • \\:反斜线本身

(表格数据来自O'Reilly出版社之Learning the Bash Shell,2nd Ed.)

或许,我们可以透过实例来了解echo的选项及控制字符:
例一:

$ echo -e "a\tb\tc\nd\te\tf"
a b c
d e f

上例运用\t来区隔abc还有def,及用\n将def换至下一行。

例二:

$ echo -e "\141\011\142\011\143\012\144\011\145\011\146"
a b c
d e f

与例一的结果一样,只是使用ASCII八进位编码。

例三:

$ echo -e "\x61\x09\x62\x09\x63\x0a\x64\x09\x65\x09\x66"
a b c
d e f

与例二差不多,只是这次换用ASCII十六进位编码。

例四:

$ echo -ne "a\tb\tc\nd\te\bf\a"
a b c
d f $

因为e字母后面是退格键(\b),因此输出结果就没有e了。在结束时听到一声铃向,那是\a的杰作﹗
由于同时使用了-n选项,因此shell prompt紧接在第二行之后。若你不用-n的话,那你在\a后再加个\c,也是同样的效果。

事实上,在日后的shell操作及shell script设计上,echo命令是最常被使用的命令之一。
比方说,用echo来检查变量值:

$ A=B
$ echo $A
B
$ echo $?
0

(注:关于变量概念,我们留到下两章才跟大家说明。)
好了,更多的关于command line的格式,以及echo命令的选项,就请您自行多加练习、运用了…

第4问:“”(双引号)与''(单引号)差在哪?
还是回到我们的command line来吧…

经过前面两章的学习,应该很清楚当你在shell prompt后面敲打键盘、直到按下Enter的时候,
你输入的文字就是command line了,然后shell才会以行程的方式执行你所交给它的命令。但是,你又可知道:你在command line输入的每一个文字,对shell来说,是有类别之分的呢?

简单而言(我不敢说这是精确的定议,注一),command line的每一个charactor,分为如下两种:

  • literal:也就是普通纯文字,对shell来说没特殊功能。
  • meta:对shell来说,具有特定功能的特殊保留字元。(注一:关于bash shell在处理command line时的顺序说明,请参考O'Reilly出版社之Learning the Bash Shell,2nd Edition,第177 - 180页的说明,尤其是178页的流程图Figure 7-1…)

Literal没甚么好谈的,凡举abcd、123456这些“文字”都是literal…(easy?)。但meta却常使我们困惑…..(confused?)事实上,前两章我们在command line中已碰到两个机乎每次都会碰到的meta:

  • IFS:由<space>或<tab>或<enter>三者之一组成(我们常用space)。
  • CR:由<enter>产生。

IFS是用来拆解command line的每一个词(word)用的,因为shell command line是按词来处理的。而CR则是用来结束command line用的,这也是为何我们敲<enter>命令就会跑的原因。除了IFS与CR,常用的meta还有:

  • = : 设定变量。
  • $ : 作变量或运算替换(请不要与shell prompt搞混了)。
  • > : 重导向stdout。
  • < : 重导向stdin。
  • | : 命令管线。
  • & : 重导向file descriptor,或将命令置于背境执行。
  • () : 将其内的命令置于nested subshell执行,或用于运算或命令替换。
  • {} : 将其内的命令置于non-named function中执行,或用在变量替换的界定范围。
  • ; : 在前一个命令结束时,而忽略其返回值,继续执行下一个命令。
  • && : 在前一个命令结束时,若返回值为true,继续执行下一个命令。
  • || : 在前一个命令结束时,若返回值为false,继续执行下一个命令。
  • !: 执行history列表中的命令

...

假如我们需要在command line中将这些保留字元的功能关闭的话,就需要quoting处理了。在bash中,常用的quoting有如下三种方法:

hard quote:' '(单引号),凡在hard quote中的所有meta均被关闭。
soft quote:“”(双引号),在soft quote中大部份meta都会被关闭,但某些则保留(如$)。(注二:在soft quote中被豁免的具体meta清单,我不完全知道,有待大家补充,或透过实作来发现及理解。)
escape : \(反斜线),只有紧接在escape(跳脱字符)之后的单一meta才被关闭。
下面的例子将有助于我们对quoting的了解:

$ A=B C #空白键未被关掉,作为IFS处理。
$ C: command not found.
$ echo $A

$ A="B C" #空白键已被关掉,仅作为空白键处理。
$ echo $A
B C

在第一次设定A变量时,由于空白键没被关闭,command line将被解读为:A=B然后碰到<IFS>,再执行C命令

在第二次设定A变量时,由于空白键被置于soft quote中,因此被关闭,不再作为IFS:A=B<space>C

事实上,空白键无论在soft quote还是在hard quote中,均会被关闭。Enter键亦然:

$ A='B
> C
> '
$ echo "$A"
B
C

在上例中,由于<enter>被置于hard quote当中,因此不再作为CR字符来处理。这里的<enter>单纯只是一个断行符号(new-line)而已,由于command line并没得到CR字符,因此进入第二个shell prompt(PS2,以>符号表示),command line并不会结束,直到第三行,我们输入的<enter>并不在hard quote里面,因此并没被关闭,此时,command line碰到CR字符,于是结束、交给shell来处理。
上例的<enter>要是被置于soft quote中的话,CR也会同样被关闭:

$ A="B
> C
>"
$ echo $A
B C

然而,由于echo $A时的变量没至于soft quote中,因此当变量替换完成后并作命令行重组时,<enter>会被解释为IFS,而不是解释为New Line字符。

同样的,用escape亦可关闭CR字符:

$ A=B\
> C\
>
$ echo $A
BC

上例中,第一个<enter>跟第二个<enter>均被escape字符关闭了,因此也不作为CR来处理,
但第三个<enter>由于没被跳脱,因此作为CR结束command line。

但由于<enter>键本身在shell meta中的特殊性,在\跳脱后面,仅仅取消其CR功能,而不会保留其IFS功能。

您或许发现光是一个<enter>键所产生的字符就有可能是如下这些可能:CR、IFS、NL(New Line)、FF(Form Feed)、NULL ...至于什么时候会解释为什么字符,这个我就没去深挖了,或是留给读者诸君自行慢慢摸索了…^_^

至于soft quote跟hard quote的不同,主要是对于某些meta的关闭与否,以$来作说明:

$ A=B\ C
$ echo "$A"
B C
$ echo '$A'
$A

在第一个echo命令行中,$被置于soft quote中,将不被关闭,因此继续处理变量替换,因此echo将A的变量值输出到荧幕,也就得到B C的结果。在第二个echo命令行中,$被置于hard quote中,则被关闭,因此$只是一个$符号,并不会用来作变量替换处理,因此结果是$符号后面接一个A字母:$A。

# 练习与思考:如下结果为何不同?
$ A=B\ C
$ echo '"$A"' #最外面的是单引号
"$A"
$ echo "'$A'" #最外面的是双引号
'B C'

(提示:单引号及双引号,在quoting中均被关闭了。)
在CU的shell版里,我发现有很多初学者的问题,都与quoting理解的有关。比方说,若我们在awk或sed的命令参数中调用之前设定的一些变量时,常会问及为何不能的问题。要解决这些问题,关键点就是:
区分出shell meta与command meta

前面我们提到的那些meta,都是在command line中有特殊用途的,比方说{ }是将其内一系列command line置于不具名的函式中执行(可简单视为command block),但是,awk却需要用{ }来区分出awk的命令区段(BEGIN,MAIN,END)。若你在command line中如此输入:

$ awk {print $0} 1.txt

由于{ }在shell中并没关闭,那shell就将{print $0}视为command block,但同时又没有;符号作命令区隔,因此就出现awk的语法错误结果。要解决之,可用hard quote:

$ awk '{print $0}' 1.txt

上面的hard quote应好理解,就是将原本的{、<space>、$(注三)、}这几个shell meta关闭,避免掉在shell中遭到处理,而完整的成为awk参数中的command meta。(注三:而其中的$0是awk内置的field number,而非awk的变量,awk自身的变量无需使用$。)

要是理解了hard quote的功能,再来理解soft quote与escape就不难:

awk "{print \$0}" 1.txt
awk \{print\ \$0\} 1.txt

然而,若你要改变awk的$0的0值是从另一个shell变量读进呢?比方说:已有变量$A的值是0,那如何在command line中解决awk的$$A呢?你可以很直接否定掉hard quoe的方案:

$ awk '{print $$A}' 1.txt

那是因为$A的$在hard quote中是不能替换变量的。聪明的读者(如你!),经过本章学习,我想,应该可以解释为何我们可以使用如下操作了吧:

A=0
awk "{print \$$A}" 1.txt
awk \{print\ \$$A\} 1.txt
awk '{print $'$A'}' 1.txt
awk '{print $'"$A"'}' 1.txt #注:“$A”包在soft quote中

或许,你能举出更多的方案呢….^_^

第5问:var=value? export前后差在哪?
这次让我们暂时丢开command line,先来了解一下bash变量(variable)吧…

所谓的变量,就是利用一个特定的“名称”(name)来存取一段可以变化的“值”(value)。

设定(set)
在bash中,你可以用“=”来设定或重新定义变量的内容:

name=value

在设定变量的时侯,得遵守如下规则:

等号左右两边不能使用区隔符号(IFS),也应避免使用shell的保留字元(meta charactor)。

  • 变量名称不能使用$符号。
  • 变量名称的第一个字母不能是数字(number)。
  • 变量名称长度不可超过256个字母。
  • 变量名称及变量值之大小写是有区别的(case sensitive)。

如下是一些变量设定时常见的错误:

  • A= B # 不能有IFS
  • 1A=B # 不能以数字开头
  • $A=B # 名称不能有$
  • a=B # 这跟a=b是不同的(这不是错误,提醒windows的使用者要特别注意)

如下则是可以接受的设定:

A=" B" # IFS被关闭了(请参考前面的quoting章节)
A1=B # 并非以数字开头
A=$B # $可用在变量值内
This_Is_A_Long_Name=b #可用_连接较长的名称或值,且大小写有别。

变量替换(substitution)
Shell之所以强大,其中的一个因素是它可以在命令行中对变量作替换(substitution)处理。
在命令行中使用者可以使用$符号加上变量名称(除了在用=号定义变量名称之外),
将变量值给替换出来,然后再重新组建命令行。
比方:

$ A=ls
$ B=la
$ C=/tmp
$ $A -$B $C

(注意:以上命令行的第一个$是shell prompt,并不在命令行之内。)

必需强调的是,我们所提的变量替换,只发生在command line上面。(是的,让我们再回到command line吧﹗)仔细分析最后那行command line,不难发现在被执行之前(在输入CR字符之前),
$符号会对每一个变量作替换处理(将变量值替换出来再重组命令行),最后会得出如下命令行:

ls -la /tmp

还记得第二章我请大家“务必理解”的那两句吗?若你忘了,那我这里再重贴一遍:
若从技术细节来看,shell会依据IFS(Internal Field Seperator)将command line所输入的文字给拆解为“字段”(word)。然后再针对特殊字符(meta)先作处理,最后再重组整行command line。这里的$就是command line中最经典的meta之一了,就是作变量替换的﹗

在日常的shell操作中,我们常会使用echo命令来查看特定变量的值,例如:

$ echo $A -$B $C

我们已学过,echo命令只单纯将其argument送至“标准输出”(STDOUT,通常是我们的荧幕)。所以上面的命令会在荧幕上得到如下结果:

ls -la /tmp


 

这是由于echo命令在执行时,会先将$A(ls)、$B(la)、跟$C(/tmp)给替换出来的结果。
利用shell对变量的替换处理能力,我们在设定变量时就更为灵活了:

A=B
B=$A

这样,B的变量值就可继承A变量“当时”的变量值了。不过,不要以“数学逻辑”来套用变量的设定,比方说:

A=B
B=C

这样并不会让A的变量值变成C。再如:

A=B
B=$A
A=C

同样也不会让B的值换成C。上面是单纯定义了两个不同名称的变量:A与B,它们的值分别是B与C。

若变量被重复定义的话,则原有旧值将被新值所取代。(这不正是“可变的量”吗?^_^)

当我们在设定变量的时侯,请记着这点:用一个名称储存一个数值,仅此而已。此外,我们也可利用命令行的变量替换能力来“扩充”(append)变量值:

A=B:C:D
A=$A:E

这样,第一行我们设定A的值为“B:C:D”,然后,第二行再将值扩充为“B:C:D:E”。
上面的扩充示例,我们使用区隔符号(:)来达到扩充目的,要是没有区隔符号的话,如下是有问题的:

A=BCD
A=$AE

因为第二次是将A的值继承$AE的提换结果,而非$A再加E!要解决此问题,我们可用更严谨的替换处理:

A=BCD
A=${A}E

上例中,我们使用{}将变量名称的范围给明确定义出来,如此一来,我们就可以将A的变量值从BCD给扩充为BCDE。(提示:关于${name}事实上还可做到更多的变量处理能力,这些均属于比较进阶的变量处理,

export
严格来说,我们在当前shell中所定义的变量,均属于“本地变量”(local variable),只有经过export命令的“输出”处理,才能成为环境变量(environment variable):

$ A=B
$ export A

或:

$ export A=B

经过export输出处理之后,变量A就能成为一个环境变量供其后的命令使用。在使用export的时侯,请别忘记shell在命令行对变量的“替换”(substitution)处理,比方说:

$ A=B
$ B=C
$ export $A

上面的命令并未将A输出为环境变量,而是将B作输出,这是因为在这个命令行中,$A会首先被替换为B,然后再“塞回”作export的参数。要理解这个export,事实上需要从process的角度来理解才能透彻。我将于下一章为大家说明process的观念,敬请留意。

取消变量
要取消一个变量,在bash中可使用unset命令来处理:

unset A
与export一样,unset命令行也同样会作变量替换(这其实就是shell的功能之一),因此:

$ A=B
$ B=C
$ unset $A

事实上所取消的变量是B而不是A。

此外,变量一旦经过unset取消之后,其结果是将整个变量拿掉,而不仅是取消其变量值。
如下两行其实是很不一样的:

$ A=
$ unset A

第一行只是将变量A设定为“空值”(null value),但第二行则让变量A不在存在。
虽然用眼睛来看,这两种变量状态在如下命令结果中都是一样的:

$ A=
$ echo $A

$ unset A
$ echo $A

请学员务必能识别null value与unset的本质区别,这在一些进阶的变量处理上是很严格的。比方说:

$ str= #设为null
$ var=${str=expr} #定义var
$ echo $var

$ echo $str

$ unset str #取消
$ var=${str=expr} #定义var
$ echo $var
expr
$ echo $str
expr

聪明的读者(yes,you!),稍加思考的话,应该不难发现为何同样的var=${str=expr}在null与unset之下的不同吧?若你看不出来,那可能是如下原因之一:

  • 你太笨了
  • 不了解var=${str=expr}这个进阶处理
  • 对本篇说明还没来得及消化吸收
  • 我讲得不好

不知,你选哪个呢?….^_^ 嗯... 好吧,我就解釋一下 var=${str=expr} :

首先,var=$str 這個大家都可理解吧。而接下來的思考方向是,究竟 $str 這個變量是如下哪一種情況呢:

  • unset
  • null
  • not null

假如是 unset ,那麼 var=${str=expr} 的結果將是:

var=expr
str=expr

假如是 null ,那 var=${str=expr} 的結果是:

var=
str=

假如是 not null (比方為 xyz ),那 var=${str=expr} 之結果是:

var=xyz
str=xyz

第6问:exec跟source差在哪?
这次先让我们从CU Shell版的一个实例贴子来谈起吧:(论坛改版后原连接已经失效)例中的提问原文如下:

cd /etc/aa/bb/cc 可以执行,但是把这条命令写入shell时shell不执行!这是什么原因呀!(意思是:运行脚本后并没有移到/etc/aa/bb/cc目录)
我当时如何回答暂时别去深究,先让我们了解一下行程(process)的观念好了。首先,我们所执行的任何程序,都是由父行程(parent process)所产生出来的一个子行程(child process),子行程在结束后,将返回到父行程去。此一现像在Linux系统中被称为fork。(为何要程为fork呢?嗯,画一下图或许比较好理解…^_^)

当子行程被产生的时候,将会从父行程那里获得一定的资源分配、及(更重要的是)继承父行程的环境﹗让我们回到上一章所谈到的“环境变量”吧:

所谓环境变量其实就是那些会传给子行程的变量。简单而言,“遗传性”就是区分本地变量与环境变量的决定性指标。
然而,从遗传的角度来看,我们也不难发现环境变量的另一个重要特征:

环境变量只能从父行程到子行程单向继承。换句话说:在子行程中的环境如何变更,均不会影响父行程的环境。
接下来,再让我们了解一下命令脚本(shell script)的概念。所谓的shell script讲起来很简单,就是将你平时在shell prompt后所输入的多行command line依序写入一个文件去而已。其中再加上一些条件判断、互动界面、参数运用、函数调用等等技巧,得以让script更加“聪明”的执行,但若撇开这些技巧不谈,我们真的可以简单的看成script只不过依次执行预先写好的命令行而已。

再结合以上两个概念(process + script),那应该就不难理解如下这句话的意思了:

正常来说,当我们执行一个shell script时,其实是先产生一个sub-shell的子行程,然后sub-shell再去产生命令行的子行程。
然则,那让我们回到本章开始时所提到的例子再从新思考:cd /etc/aa/bb/cc可以执行,但是把这条命令写入shell时shell不执行!这是什么原因呀!我当时的答案是这样的:

因为,一般我们跑的shell script是用subshell去执行的。从process的观念来看,是parent process产生一个child process去执行,当child结束后,会返回parent,但parent的环境是不会因child的改变而改变的。所谓的环境元数很多,凡举effective id,variable,workding dir等等…其中的workding dir($PWD)正是楼主的疑问所在:当用subshell来跑script的话,sub shell的$PWD会因为cd而变更,但当返回primary shell时,$PWD是不会变更的。
能够了解问题的原因及其原理是很好的,但是?如何解决问题恐怕是我们更感兴趣的﹗是吧?^_^

那好,接下来,再让我们了解一下source命令好了。当你有了fork的概念之后,要理解source就不难:

所谓source就是让script在当前shell内执行、而不是产生一个sub-shell来执行。
由于所有执行结果均于当前shell内完成,若script的环境有所改变,当然也会改变当前环境了﹗因此,只要我们将原本单独输入的script命令行变成source命令的参数,就可轻易解决前例提到的问题了。

比方说,原本我们是如此执行script的:

./my.script

现在改成这样即可:

source ./my.script

或:

../my.script

说到这里,我想,各位有兴趣看看/etc底下的众多设定文件,应该不难理解它们被定义后,如何让其他script读取并继承了吧?若然,日后你有机会写自己的script,应也不难专门指定一个设定文件以供不同的script一起“共享”了…^_^

okay,到这里,若你搞得懂fork与source的不同,那接下来再接受一个挑战:

那exec又与source/fork有何不同呢?

哦…要了解exec或许较为复杂,尤其扯上File Descriptor的话…不过,简单来说:

exec也是让script在同一个行程上执行,但是原有行程则被结束了。也就是简而言之:原有行程会否终止,就是exec与source/fork的最大差异了。
嗯,光是从理论去理解,或许没那么好消化,不如动手“实作+思考”来的印象深刻哦。下面让我们写两个简单的script,分别命名为1.sh及2.sh:

1.sh

#!/bin/bash
A=B
echo "PID for 1.sh before exec/source/fork:$$"
export A
echo "1.sh: \$A is $A"
case $1 in
 exec)
  echo "using exec…"
  exec ./2.sh;;
 source)
  echo "using source…"
  ../2.sh;;
 *)
  echo "using fork by default…"
  ./2.sh;;
esac
echo "PID for 1.sh after exec/source/fork:$$"
echo "1.sh: \$A is $A"

2.sh

#!/bin/bash
echo "PID for 2.sh: $$"
echo "2.sh get \$A=$A from 1.sh"
A=C
export A
echo "2.sh: \$A is $A"

然后,分别跑如下参数来观察结果:

$ ./1.sh fork
$ ./1.sh source
$ ./1.sh exec

好了,别忘了仔细比较输出结果的不同及背后的原因哦…若有疑问,欢迎提出来一起讨论讨论~~~happy scripting!^_^

第7问:( ) 與 { } 差在哪?
嗯,这次轻松一下,不讲太多…^_^

先说一下,为何要用()或{ }好了。许多时候,我们在shell操作上,需要在一定条件下一次执行多个命令,也就是说,要么不执行,要么就全执行,而不是每次依序的判断是否要执行下一个命令。或是,需要从一些命令执行优先次顺中得到豁免,如算术的2*(3+4)那样…

这时候,我们就可引入“命令群组”(command group)的概念:将多个命令集中处理。在shell command line中,一般人或许不太计较()与{ }这两对符号的差异,虽然两者都可将多个命令作群组化处理,但若从技术细节上,却是很不一样的:

  • ( ) 将command group置于sub-shell去执行,也称nested sub-shell。
  • { } 则是在同一个shell内完成,也称为non-named command group。

若,你对上一章的fork与source的概念还记得了的话,那就不难理解两者的差异了。

要是在command group中扯上变量及其他环境的修改,我们可以根据不同的需求来使用()或{ }。

通常而言,若所作的修改是临时的,且不想影响原有或以后的设定,那我们就nested sub-shell,反之,则用non-named command group。

是的,光从command line来看,()与{ }的差别就讲完了,够轻松吧~~~ ^_^

然而,若这两个meta用在其他command meta或领域中(如Regular Expression),还是有很多差别的。只是,我不打算再去说明了,留给读者自己慢慢发掘好了…我这里只想补充一个概念,就是function。

所谓的function,就是用一个名字去命名一个command group,然后再调用这个名字去执行command group。从non-named command group来推断,大概你也可以猜到我要说的是{ }了吧?(yes!你真聪明﹗^_^)

在bash中,function的定义方式有两种:
方式一:

function function_name {
command1
command2
command3
…
}

方式二:

fuction_name() {
command1
command2
command3
…
}

用哪一种方式无所谓,只是若碰到所定意的名称与现有的命令或别名(Alias)冲突的话,方式二或许会失败。但方式二起码可以少打function这一串英文字母,对懒人来说(如我),又何乐不为呢?…^_^

function在某一程度来说,也可称为“函式”,但请不要与传统编程所使用的函式(library)搞混了,毕竟两者差异很大。惟一相同的是,我们都可以随时用“已定义的名称”来调用它们…

若我们在shell操作中,需要不断的重覆执行某些命令,我们首先想到的,或许是将命令写成命令脚本(shell script)。不过,我们也可以写成function,然后在command line中打上function_name就可当一舨的script来使用了。

只是若你在shell中定义的function,除了可用unset function_name取消外,一旦退出shell,function也跟着取消。

然而,在script中使用function却有许多好处,除了可以提高整体script的执行性能外(因为已被加载),还可以节省许多重覆的代码…

简单而言,若你会将多个命令写成script以供调用的话,那,你可以将function看成是script中的script…^_^

而且,透过上一章介绍的source命令,我们可以自行定义许许多多好用的function,再集中写在特定文件中,然后,在其他的script中用source将它们加载并反复执行。

若你是RedHat Linux的使用者,或许,已经猜得出/etc/rc.d/init.d/functions这个文件是作啥用的了~~~ ^_^

okay,说要轻松点的嘛,那这次就暂时写到这吧。祝大家学习愉快﹗^_^

第8问:$(( )) 與 $( ) 還有${ } 差在哪?
我们上一章介绍了( )与{ }的不同,这次让我们扩展一下,看看更多的变化:$()与${ }又是啥玩意儿呢?

在bash shell中,$() 与` `(反引号)都是用来做命令替换用(command substitution)的。所谓的命令替换与我们第五章学过的变量替换差不多,都是用来重组命令行:

完成引号里的命令行,然后将其结果替换出来,再重组命令行。
例如:

$ echo the last sunday is $(date -d "last sunday" +%Y-%m-%d)

如此便可方便得到上一星期天的日期了…^_^

在操作上,用$()或` `都无所谓,只是我”个人"比较喜欢用$(),理由是:

` `很容易与' '(单引号)搞混乱,尤其对初学者来说。有时在一些奇怪的字形显示中,两种符号是一模一样的(直竖两点)。当然了,有经验的朋友还是一眼就能分辩两者。只是,若能更好的避免混乱,又何乐不为呢?^_^
在多层次的复合替换中, 须要额外的跳脱(\`)处理,而$() 则比较直观。例如:这是错的:

command1 `command2 `command3` `

原本的意图是要在command2 `command3`先将command3提换出来给command2处理,然后再将结果传给command1 `command2…`来处理。然而,真正的结果在命令行中却是分成了`command2`与` `两段。正确的输入应该如下:

command1 `command2 \`command3\` `

要不然,换成$()就没问题了:

command1 $(command2 $(command3))

只要你喜欢,做多少层的替换都没问题啦~~~ ^_^

不过,$()并不是没有斃端的…

首先,`基本上可用在全部的unix shell中使用,若写成shell script,其移植性比较高。而$()并不见的每一种shell都能使用,我只能跟你说,若你用bash2`的话,肯定没问题…^_^

接下来,再让我们看${}吧…它其实就是用来作变量替换用的啦。一般情况下,$var与${var}并没有啥不一样。但是用${}会比较精确的界定变量名称的范围,比方说:

$ A=B
$ echo $AB

原本是打算先将$A的结果替换出来,然后再补一个B字母于其后,但在命令行上,真正的结果却是只会提换变量名称为AB的值出来…若使用${}就没问题了:

$ echo ${A}B
BB

不过,假如你只看到${}只能用来界定变量名称的话,那你就实在太小看bash了﹗为了完整起见,我这里再用一些例子加以说明${}的一些特异功能。

假设我们定义了一个变量为:

file=/dir1/dir2/dir3/my.file.txt

我们可以用${}分别替换获得不同的值:

${file#*/} # 拿掉第一条/及其左边的字串:dir1/dir2/dir3/my.file.txt
${file##*/} # 拿掉最后一条/及其左边的字串:my.file.txt
${file#*.} # 拿掉第一个.及其左边的字串:file.txt
${file##*.} # 拿掉最后一个.及其左边的字串:txt
${file%/*} # 拿掉最后条/及其右边的字串:/dir1/dir2/dir3
${file%%/*} # 拿掉第一条/及其右边的字串:(空值)
${file%.*} # 拿掉最后一个.及其右边的字串:/dir1/dir2/dir3/my.file
${file%%.*} #拿掉第一个.及其右边的字串:/dir1/dir2/dir3/my

记忆的方法为:

  • # 是去掉左边(在键盘上#在$之左边)
  • % 是去掉右边(在键盘上%在$之右边)
  • 单一符号是最小匹配,两个符号是最大匹配。
${file:0:5} # 提取最左边的5个字节:/dir1

${file:5:5} # 提取第5个字节右边的连续5个字节:/dir2

我们也可以对变量值里的字串作替换:

${file/dir/path} # 将第一个dir提换为path:/path1/dir2/dir3/my.file.txt
${file//dir/path} # 将全部dir提换为path:/path1/path2/path3/my.file.txt

利用${}还可针对不同的变数状态赋值(没设定、空值、非空值)

${file-my.file.txt} # 假如$file没有设定,则使用my.file.txt作传回值。(空值及非空值时不作处理)
${file:-my.file.txt} # 假如$file没有设定或为空值,则使用my.file.txt作传回值。(非空值时不作处理)
${file+my.file.txt} # 假如$file设为空值或非空值,均使用my.file.txt作传回值。(没设定时不作处理)
${file:+my.file.txt} # 若$file为非空值,则使用my.file.txt作传回值。(没设定及空值时不作处理)
${file=my.file.txt} # 若$file没设定,则使用my.file.txt作传回值,同时将$file赋值为my.file.txt。(空值及非空值时不作处理)
${file:=my.file.txt} # 若$file没设定或为空值,则使用my.file.txt作传回值,同时将$file赋值为my.file.txt。(非空值时不作处理)
${file?my.file.txt} # 若$file没设定,则将my.file.txt输出至STDERR。(空值及非空值时不作处理)
${file:?my.file.txt} # 若$file没设定或为空值,则将my.file.txt输出至STDERR。(非空值时不作处理)

Tips:

以上的理解在于,你一定要分清楚unset与null及non-null这三种赋值状态。一般而言,: 与null有关,若不带 : 的话,null不受影响,若带 : 则连null也受影响。
还有哦,${#var}可计算出变量值的长度:

${#file} # 可得到27,因为/dir1/dir2/dir3/my.file.txt刚好是27个字节…
接下来,再为大家介稍一下bash的数组(array)处理方法。

一般而言,A="a b c def"这样的变量只是将$A替换为一个单一的字串,但是改为A=(a b c def),则是将$A定义为数组…bash的数组替换方法可参考如下方法:

  • ${A[@]}或${A[*]} # 可得到a b c def(全部组数)
  • ${A[0]} # 可得到a(第一个组数),${A[1]}则为第二个组数…
  • ${#A[@]}或${#A[*]} #可得到4(全部组数数量)
  • ${#A[0]} #可得到1(即第一个组数(a)的长度),${#A[3]}可得到3(第四个组数(def)的长度)
  • A[3]=xyz # 则是将第四个组数重新定义为xyz…
  • 能够善用bash的$()与${}可大大提高及简化shell在变量上的处理能力哦~~~ ^_^

好了,最后为大家介绍$(())的用途吧:它是用来作整数运算的。在bash中,$(())的整数运算符号大致有这些:+ - * /:分别为“加、减、乘、除”。%:余数运算。& | ^!:分别为“AND、OR、XOR、NOT”运算。

例:

$ a=5;b=7;c=2
$ echo $((a+b*c))
19
$ echo $(((a+b)/c))
6
$ echo $(((a*b)%c))
1

在$(())中的变量名称,可于其前面加$符号来替换,也可以不用,如:
$(($a + $b * $c))也可得到19的结果

此外,$(())还可作不同进位(如二进位、八进位、十六进位)作运算呢,只是,输出结果皆为十进制而已:

echo $((16#2a)) # 结果为42(16进位转十进制)
以一个实用的例子来看看吧:假如当前的umask是022,那么新建文件的权限即为:

$ umask 022
$ echo "obase=8;$((8#666 & (8#777 ^ 8#$(umask))))" | bc
644

事实上,单纯用(())也可重定义变量值,或作testing:

a=5;((a++)) #可将$a重定义为6
a=5;((a--)) 则为a=4
a=5;b=7;((a < b)) 会得到0(true)的返回值。

常见的用于(())的测试符号有如下这些:

  • <:小于
  • \>:大于
  • <=:小于或等于
  • \>=:大于或等于
  • ==:等于
  • !=:不等于

不过,使用(())作整数测试时,请不要跟[ ]的整数测试搞混乱了。(更多的测试我将于第十章为大家介绍)怎样?好玩吧..^_^ okay,这次暂时说这么多…

上面的介绍,并没有详列每一种可用的状态,更多的,就请读者参考手册文件啰…

第9问:$@ 與 $* 差在哪?
要说$@与$*之前,需得先从shell script的positional parameter谈起…

我们都已经知道变量(variable)是如何定义及替换的,这个不用再多讲了。但是,我们还需要知道有些变量是shell内定的,且其名称是我们不能随意修改的,其中就有positional parameter在内。在shell script中,我们可用$0,$1,$2,$3…这样的变量分别提取命令行中的如下部份:

script_name parameter1 parameter2 parameter3…

我们很容易就能猜出$0就是代表shell script名称(路径)本身,而$1就是其后的第一个参数,如此类推… 须得留意的是IFS的作用,也就是,若IFS被quoting处理后,那么positional parameter也会改变。如下例:

my.sh p1 "p2 p3" p4

由于在p2与p3之间的空白键被soft quote所关闭了,因此my.sh中的$2是"p2 p3"而$3则是p4…

还记得前两章我们提到fucntion时,我不是说过它是script中的script吗?^_^ 是的,function一样可以读取自己的(有别于script的)postitional parameter,惟一例外的是$0而已。举例而言:假设my.sh里有一个fucntion叫my_fun,若在script中跑my_fun fp1 fp2 fp3,那么,function内的$0是my.sh,而$1则是fp1而非p1了…不如写个简单的my.sh script看看吧:

#!/bin/bash
my_fun() {
echo '$0 inside function is '$0
echo '$1 inside function is '$1
echo '$2 inside function is '$2
}
echo '$0 outside function is '$0
echo '$1 outside function is '$1
echo '$2 outside function is '$2
my_fun fp1 "fp2 fp3"

然后在command line中跑一下script就知道了:

chmod +x my.sh
./my.sh p1 "p2 p3"
$0 outside function is ./my.sh
$1 outside function is p1
$2 outside function is p2 p3
$0 inside function is ./my.sh
$1 inside function is fp1
$2 inside function is fp2 fp3

然而,在使用positional parameter的时候,我们要注意一些陷井哦:

$10不是替换第10个参数,而是替换第一个参数($1)然后再补一个0于其后!
也就是,my.sh one two three four five six seven eigth nine ten这样的command line,my.sh里的$10不是ten而是one0哦…小心小心!要抓到ten的话,有两种方法:

方法一是使用我们上一章介绍的${ },也就是用${10}即可。

方法二,就是shift了。用通俗的说法来说,所谓的shift就是取消positional parameter中最左边的参数($0不受影响)。其预设值为1,也就是shift或shift 1都是取消$1,而原本的$2则变成$1、$3变成$2…若shift 3则是取消前面三个参数,也就是原本的$4将变成$1…

那,亲爱的读者,你说要shift掉多少个参数,才可用$1取得${10}呢?^_^

okay,当我们对positional parameter有了基本概念之后,那再让我们看看其他相关变量吧。

首先是$#:它可抓出positional parameter的数量。以前面的my.sh p1 "p2 p3"为例:由于p2与p3之间的IFS是在soft quote中,因此$#可得到2的值。但如果p2与p3没有置于quoting中话,那$#就可得到3的值了。同样的道理在function中也是一样的…

因此,我们常在shell script里用如下方法测试script是否有读进参数:

[ $# = 0 ]
假如为0,那就表示script没有参数,否则就是有带参数…

接下来就是$@与$*:精确来讲,两者只有在soft quote中才有差异,否则,都表示“全部参数”($0除外)。举例来说好了:若在command line上跑my.sh p1 "p2 p3" p4的话,不管是$@还是$*,都可得到p1 p2 p3 p4就是了。但是,如果置于soft quote中的话:

  • "$@" 则可得到"p1" "p2 p3" "p4"这三个不同的词段(word)
  • "$*" 则可得到"p1 p2 p3 p4"这一整串单一的词段。

我们可修改一下前面的my.sh,使之内容如下:

#!/bin/bash
my_fun() {
echo "$#"
}
echo 'the number of parameter in "$@" is '$(my_fun "$@")
echo 'the number of parameter in "$*" is '$(my_fun "$*")

然后再执行./my.sh p1 "p2 p3" p4就知道$@与$*差在哪了…^_^

the number of parameter in "$@" is 3
the number of parameter in "$*" is 1

第10问:&& 與 || 差在哪?
好不容易,进入两位数的章节了…一路走来,很辛苦吧?也很快乐吧?^_^ 在解答本章题目之前,先让我们了解一个概念:return value!

我们在shell下跑的每一个command或function,在结束的时候都会传回父行程一个值,称为return value。在shell command line中可用$?这个变量得到最"新"的一个return value,也就是刚结束的那个行程传回的值。Return Value(RV)的取值为0-255之间,由程序(或script)的作者自行定议:

若在script里,用exit RV来指定其值,若没指定,在结束时以最后一道命令之RV为值。
若在function里,则用return RV来代替exit RV即可。
Return Value的作用,是用来判断行程的退出状态(exit status),只有两种:

  • 0的话为“真”(true)
  • 非0的话为“假”(false)

举个例子来说明好了:假设当前目录内有一份my.file的文件,而no.file是不存在的:

$ touch my.file
$ ls my.file
$ echo $? # first echo
0
$ ls no.file
ls: no.file: No such file or directory
$ echo $? # second echo
1
$ echo $? # third echo
0

上例的第一个echo是关于ls my.file的RV,可得到0的值,因此为true;第二个echo是关于ls no.file的RV,则得到非0的值,因此为false;第三个echo是关于第二个echo $?的RV,为0的值,因此也为true。

请记住:每一个command在结束时都会送回return value的! 不管你跑甚么样的命令…然而,有一个命令却是"专门"用来测试某一条件而送出return value以供true或false的判断,它就是test命令了!

若你用的是bash,请在command line下打man test或man bash来了解这个test的用法。这是你可用作参考的最精确的文件了,要是听别人说的,仅作参考就好…下面我只简单作一些辅助说明,其余的一律以man为准:

首先,test的表示式我们称为expression,其命令格式有两种:

test expression 
or:
[ expression ]

(请务必注意[ ]之间的空白键﹗)

用哪一种格式没所谓,都是一样的效果。(我个人比较喜欢后者…)其次,bash的test目前支持的测试对像只有三种:

string:字串,也就是纯文字。
integer:整数(0或正整数,不含负数或小数点)。
file:文件。
请初学者一定要搞清楚这三者的差异,因为test所用的expression是不一样的。

以A=123这个变量为例:

[ "$A" = 123 ] # 是字串的测试,以测试$A是否为1、2、3这三个连续的“文字”。
[ "A" -eq 123 ] # 是整数的测试,以测试$A是否等于“一百二十三”。
[ -e "$A" ]  # 是关于文件的测试,以测试123这份“文件”是否存在。

第三,当expression测试为“真”时,test就送回0(true)的return value,否则送出非0(false)。若在expression之前加上一个!(感叹号),则是当expression为“假时”才送出0,否则送出非0。

同时,test也允许多重的复合测试:

expression1 -a expression2 # 当两个exrepssion都为true,才送出0,否则送出非0。
expression1 -o expression2 # 只需其中一个exrepssion为true,就送出0,只有两者都为false才送出非0。

例如:

[ -d "$file" -a -x "$file" ]

是表示当$file是一个目录、且同时具有x权限时,test才会为true。

第四,在command line中使用test时,请别忘记命令行的“重组”特性,也就是在碰到meta时会先处理meta再重新组建命令行。(这个特性我在第二及第四章都曾反复强调过)比方说,若test碰到变量或命令替换时,若不能满足expression格式时,将会得到语法错误的结果。举例来说好了:关于[ string1 = string2 ]这个test格式,在=号两边必须要有字串,其中包括空(null)字串(可用soft quote或hard quote取得)。

假如$A目前没有定义,或被定议为空字串的话,那如下的写法将会失败:

$ unset A
$ [ $A = abc ]
[:=:unary operator expected

这是因为命令行碰到$这个meta时,会替换$A的值,然后再重组命令行,那就变成了:[ = abc ]

如此一来=号左边就没有字串存在了,因此造成test的语法错误﹗但是,下面这个写法则是成立的:

$ [ "$A" = abc ]
$ echo $?
1

这是因为在命令行重组后的结果为:[ "" = abc ]。由于=左边我们用soft quote得到一个空字串,而让test语法得以通过…读者诸君请务必留意这些细节哦,因为稍一不慎,将会导至test的结果变了个样!

若您对test还不是很有经验的话,那在使用test时不妨先采用如下这一个"法则":

假如在test中碰到变量替换,用soft quote是最保险的﹗若你对quoting不熟的话,请重新温习第四章的内容吧…^_^
okay,关于更多的test用法,老话一句:请看man page吧!^_^ 虽然洋洋洒洒讲了一大堆,或许你还在嘀咕….那…那个return value有啥用啊?!问得好﹗

告诉你:return value的作用可大了﹗若你想让你的shell变“聪明”的话,就全靠它了:

有了return value,我们可以让shell跟据不同的状态做不同的时情…
这时候,才让我来揭晓本章的答案吧~~~ ^_^ && 与 || 都是用来“组建”多个command line用的:

command1 && command2:其意思是command2只有在RV为0(true)的条件下执行。
command1 || command2:其意思是command2只有在RV为非0(false)的条件下执行。
来,以例子来说好了:

$ A=123
$ [ -n "$A" ] && echo "yes!it's ture."
yes!it's ture.
$ unset A
$ [ -n "$A" ] && echo "yes!it's ture."
$ [ -n "$A" ] || echo "no,it's NOT ture."
no,it's NOT ture.

(注:[ -n string ]是测试string长度大于0则为true。)

上例的第一个&&命令行之所以会执行其右边的echo命令,是因为上一个test送回了0的RV值﹔但第二次就不会执行,因为test送回非0的结果…同理,||右边的echo会被执行,却正是因为左边的test送回非0所引起的。

事实上,我们在同一命令行中,可用多个&&或||来组建呢:

$ A=123
$ [ -n "$A" ] && echo "yes!it's ture." || echo "no,it's NOT ture."
yes!it's ture.
$ unset A
$ [ -n "$A" ] && echo "yes!it's ture." || echo "no,it's NOT ture."
no,it's NOT ture.

怎样,从这一刻开始,你是否觉得我们的shell是“很聪明”的呢?^_^ 好了,最后,布置一道习题给大家做做看...

下面的判断是:当$A被赋与值时,再看是否小于100,否则送出too big!:

$ A=123
$ [ -n "$A" ] && [ "$A" -lt 100 ] || echo 'too big!'
too big!

若我将A取消,照理说,应该不会送文字才对啊(因为第一个条件就不成立了)…

$ unset A
$ [ -n "$A" ] && [ "$A" -lt 100 ] || echo 'too big!'
too big!

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