Linux Shell编程从入门到应用

Linux Shell是什么？Shell是一个命令解释器，它解释由用户输入的命令并且把它们送到内核。下文介绍了Linux环境下Shell学习的基础知识，包括cat、echo、grep等常用文本命令的功能与示例，vim编辑器的三种工作模式等。

基础知识准备

1、文本命令

cat

cat命令的常用功能是将文件内容打印并输出到屏幕上。

root@local:~/Shell_Learning$ vim demo.txt
root@local:~/Shell_Learning$ cat demo.txt
hello
world
this is a test

除此之外，cat命令也能创建和编辑新文件

echo

echo命令能将指定文本显示在Linux命令行上，或者通过重定向符写入到指定的文件中。

>为重定向符号，可以将内容追加到文件中，如果有同名文件会先清除原文件所有内容；
>>为追加重定向符号，不会清除文件的内容，而是将对应内容追加到文件的末尾行。

root@local:~/Shell_Learning$ echo “hello”
hello
root@local:~/Shell_Learning$ echo “hello”>hello.txt
root@local:~/Shell_Learning$ cat hello.txt
hello
root@local:~/Shell_Learning$ echo “world”>>hello.txt
root@local:~/Shell_Learning$ cat hello.txt
hello
World

grep

grep命令是Linux系统中最重要的命令之一，其功能是从文本文件或管道数据流中筛选匹配的行及数据。

root@local:~/Shell_Learning$ cat hello.txt | grep -i “o”
hello
world
root@local:/Shell_Learning$ cat hello.txt l grep -ni “o”
1:hello
2:world
root@local:~/Shell_Learning$ grep “hello” hello.txt
hello

2、vim编辑器

vim文本编辑器是由vi发展演变过来的文本编辑器，使用简单、功能强大、是 Linux 众多发行版的默认文本编辑器。

vim编辑器主要有三种工作模式：
命令模式：不能编辑文件，只能通过快捷键进行一些操作(如移动光标、复制、粘贴、删除字符/整行等)，打开vim后默认进入命令模式；
末行模式：可在末行输入一些命令对文件进行操作(如搜索、替换、保存、退出、高亮等)；
编辑模式：在命令模式下按下i或 a进入编辑模式，可对文件内容进行编辑。

一、Shell入门介绍

1.1 Shell概述

Shell是一个命令解释器，它的作用是解释执行用户输入的命令及程序等，用户每输入一条命令，Shell就解释执行一条。

Shell存在于操作系统的最外层，负责与用户直接对话，把用户的输入解释给操作系统，并处理各种各样的操作系统的输出结果，然后输出到屏幕返回给用户。输入系统用户名和密码并登录到Linux后的所有操作都是由Shell解释与执行的。

1.2 Shell脚本分类

Shell脚本主要分为两大类：Bourne shell和C shell。Linux系统中的主流Shell是bash。

Bourne shell

包含三个类型：Bourne shell（sh）、Korn shell（ksh）、Bourne Again Shell（bash）

Bourne shell（sh）是标准的UNIX Shell，很多UNIX系统都配有sh；
Bourne shell（sh）的超集合，并且添加了csh引入的新功能，是目前很多UNIX系统标准配置的Shell；
Bourne Again Shell（bash）是各种Linux发行版默认配置的Shell，Linux系统上的/bin/sh往往是指向/bin/bash的符号链接。

C shell

包含两个类型：csh和tsh

csh支持很多Bourne shell所不支持的功能，例如：作业控制、别名、系统算术、命令历史、命令行编辑等；
tcsh是csh的增强版，加入了命令补全等功能，在FreeBSD、Mac OS X等系统上替代了csh。

1.3 Shell脚本的创建与执行

可以通过以下命令查看当前Linux系统的Shell支持情况：cat /etc/shells

root@local:~/Shell_Learning$ cat /etc/shells
/bin/sh
/bin/bash
/usr/bin/bash
/bin/rbash
/usr/bin/rbash
/bin/dash
/usr/bin/dash

可以通过以下命令查看当前Linux系统默认的Shell：echo $SHELL

输出结果一般是：/bin/bash

脚本创建

shell脚本文件第一行一般第一行会指出由哪个程序（解释器）来执行脚本中的内容，一般为：#!/bin/bash

其他内容就根据我们的需求编辑就行，可以是我们在shell终端输入的命令，也可以包含选择语句、循环语句、shell函数等

脚本执行

执行脚本文件一般有4种方法。

bash demo.sh
./demo.sh
source demo.sh
. demo.sh

前两种方式会在一个新的子 shell 中执行 demo.sh 脚本。这意味着脚本中的所有变量和环境改变都仅在这个子 shell 中有效，而不会影响当前的 shell。

后两种方式会在当前的 shell 环境中执行 demo.sh 脚本。脚本中的所有变量和环境改变都会直接反映在当前的 shell 中。

其中在使用方法2执行脚本文件前，需要给予脚本执行权限：chmod +x demo.sh

二、Shell变量

Shell变量可分为：环境变量（全局变量）和普通变量（局部变量）。

环境变量也可称为全局变量，可以在创建它们的Shell及其派生出来的任意子进程Shell中使用，环境变量又可分为自定义环境变量和bash内置的环境变量；
普通变量也可称为局部变量，只能在创建它们的Shell函数或Shell脚本中使用。普通变量一般由开发者在开发脚本程序时创建。

2.1 环境变量

常见的系统环境变量：

$0：当前脚本的名称；
$n：当前脚本的第n个参数,n=1,2,…9；
$* ：当前脚本的所有参数(不包括程序本身)；
$#：当前脚本的参数个数(不包括程序本身)；
$?：前一个命令或程序执行完后的状态，返回0表示执行成功；
$$ ：程序本身的PID号；
PATH：命令所示路径，以冒号为分割；
HOME：打印用户家目录；
SHELL：显示当前Shell类型；
USER：打印当前用户名；
ID：打印当前用户id信息；
PWD：显示当前所在路径；
TERM：打印当前终端类型；
HOSTNAME：显示当前主机名；
HISTSIZE：历史命令大小，可通过 HISTTIMEFORMAT 变量设置命令执行时间;
RANDOM：随机生成一个 0 至 32767 的整数;
HOSTNAME：主机名。

环境变量可以在终端中设置和创建，但是终端关闭后变量值就会丢失，如果想永久保存环境变量，可以将变量配置在：

用户家目录下的bash_profile或bashrc文件中；
全局配置/etc/bashrc或/etc/profile文件中定义。

自定义环境变量的方式：

按照系统规范，所有环境变量的名字均采用大写形式。等号两边不能有空格：export NUM=1
或者NUM=100export NUM
查看环境变量：env
查看当前Shell的所有变量，包括全局变量和局部变量：set
取消定义的环境变量：unset NUM

2.2 普通变量

普通变量（本地变量/局部变量）在用户当前Shell生存期的脚本中使用，这个值只在用户当前Shell生存期中有意义。如果在Shell中启动另一个进程或退出，那么变量的值将会无效。

为普通变量赋值有三种方法：

变量=value
变量=’value’
变量=”value”

不加任何引号直接定义变量的内容，值里有变量的会被解析后再输出。

通过单引号定义。这种定义方式的特点是：输出变量内容时单引号里是什么就输出什么，即使内容中有变量和命令,也会把它们原样输出。

通过双引号定义变量。这种定义方式的特点是：输出变量内容时引号里的变量及命令会经过解析后再输出内容。

2.3 Shell变量进阶

1.将命令结果赋值给变量

变量=`ls`
变量=$(ls)
# 示例：
a=`ls`
echo $a

2.当变量后面连接有其他字符的时候，必须给变量加上大括号{ }

3.连续字母、数字打印

echo {a..z}
# 输出为：a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y
zecho {1..9}
# 输出为：1 2 3 4 5 6 7 8 9

4.$?：用于获取执行上一个指令的执行状态返回值，0表示成功，非0表示失败。

三、Shell运算符与条件测试

举几个常用的：

在[]中使用的比较符号	在(())和[[]]中使用的比较符号	说明
-eq	==或=	相等
-ne	!=	不相等
-gt	>	大于
-ge	>=	大于等于
-lt	<	小于
-le	<=	小于等于

二元数字在[]中使用-gt、-le类符号的比较：

[ 2 -gt 1 ] && echo 1 || echo 0 # 输出为1
[ 2 -lt 1 ] && echo 1 || echo 0 # 输出为0

二元数字在(())中的比较。

((3>2)) && echo 1 || echo 0
((3<2)) && echo 1 || echo 0
((3==2)) && echo 1 || echo 0

文件测试表达式：（这些操作符号对于[[]]、[]、test的测试表达式是通用的）

操作符	说明
-d	文件存在且为目录则为真，则测试表达式成立
-f	文件存在且为普通文件则为真，则测试表达式成立
-e	文件存在则为真，-e不辨别是目录还是文件

字符串测试操作符：

常用字符串测试操作符	说明
-n “字符串”	若字符串的长度不为0，则为真
-z “字符串”	若字符串的长度为0，则为真
“字符串1”=“字符串2”	若字符串1等于字符串2，则为真；可使用”==“替代”=”
“字符串1”!=“字符串2”	若字符串1不等于字符串2，则为真

四、Shell选择语句、循环语句与函数

4.1 选择语句

4.1.1 if语句

# 单分支结构
if <条件表达式>;then
指令
fi

# 双分支结构
if <条件表达式>;then
指令
else
指令
fi

# 例如：
if [ -f “$file1” ];then
echo 1
else
echo 0
fi

4.1.2 read命令

-p prompt：设置提示信息；
-t timeout：设置输入等待的时间，单位默认为秒。

read -t 10 -p “input a number:” num # 变量前需要有空格 -t 10 等待10s
echo $num
read -t 10 -p “input two number:” num1 num2 # 变量前需要有空格
echo $num1 $num2

4.1.3 case语句

case条件语句相当于多分支的if/elif/else条件语句，但是它比这些条件语句看起来更规范更工整。

语法格式如下：

case “变量” in
值1)
指令..
;;
值2)
指令..
;;
*)
指令..
esac
# 示例：
#!/bin/bash
read -p “input a number:” num
case “$num” in
1)
echo “the num is 1”
;;
2)
echo “the num is 2”
;;
[3-9])
echo “the num is $num”
;;
*)
echo “error!”
;;
Esac

4.2 循环语句

4.2.1 while循环

while <条件表达式>
do
指令
done

# 示例：
while true # 条件为真一直运行
do
uptime
sleep 2 # 让程序暂停2秒，控制循环的频率，否则会消耗大量的系统资源
done

4.2.2 for循环

for 变量名 in 变量取值列表
do
指令
done

4.3 shell函数

标准写法：

# 函数声明：function 函数名() {
指令
return n}
# 函数调用：# 执行不带参的函数时，直接输入函数名function
# 执行带参的函数时function 参数1 参数2

shell中的break、continue、exit、return：

break n：如果省略n，则表示跳出整个循环，n表示跳出循环的层数；
continue n：如果省略n，则表示跳过本次循环，进入下一次循环；n表示退到第n层继续循环；
exit n：退出当前shell程序，n为程序执行的状态返回值。在下一个shell中可以通过$?接收exit的返回值n；
return n：作为函数的返回值。

五、应用实例

1.脚本生成一个 100 以内的随机数，提示用户猜数字，根据用户的输入，提示用户猜对了，猜小了或猜大了，直至用户猜对脚本结束。

#!/bin/bash
num=$[RANDOM%100+1]
while true
read -p “猜一个1到100之间的数：” guess
do
if [ $num -gt $guess ];then
echo “猜小了”
elif [ $num -lt $guess ];then
echo “猜大了”
elif [ $num -eq $guess ];then
echo “恭喜你！猜对了!”
break
else
echo “请按要求输入数字！”
Fi
done

2.复制文件并显示进度条。

#!/bin/bash
jindu(){
while true
do
echo -n “#”
sleep 0.2
done}
cur_path=$PWD
echo “开始创建新文件夹…”mkdir $cur_path/jindu1 $cur_path/jindu2if [ $? -eq 0 ];then
file1_path=$cur_path/jindu1
file2_path=$cur_path/jindu2
echo “新文件夹创建成功!”
fi
touch $file1_path/test111.txt

jindu & # 这里的&表示将jindu函数放在后台运行
JINDU_PID=$!
cp -a $file1_path $file2_path
sleep 2
kill $JINDU_PID
echo -e “\n拷贝完成!”
sleep 0.5
rm -rf $file1_path $file2_path
if [ $? -eq 0 ];then
echo “脚本运行完毕，已自动将文件删除”
fi