Shell 编程

简介

Shell 编程跟 JavaScript、php 编程一样，只要有一个能编写代码的文本编辑器和一个能解释执行的脚本解释器就可以了。 Linux Shell编程，和windows power Shel或CMD一样，都是支持系统命令的一种语言。 Linux 的 Shell 种类众多，常见的有：

• 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）
• 等等其他……

本教程关注的是 Bash，也就是 Bourne Again Shell，由于易用和免费，Bash 在日常工作中被广泛使用。同时，Bash 也是大多数Linux 系统默认的 Shell。 在一般情况下，人们并不区分 Bourne Shell 和 Bourne Again Shell，所以，像 #!/bin/sh，它同样也可以改为 #!/bin/bash。 Bash Shell以下均简称Shell。

#! 告诉系统其后路径所指定的程序即是解释此脚本文件的 Shell 程序。

注意事项

• shell 命名：Shell 脚本名称命名一般为英文、大写、小写，后缀以.sh结尾
• 不能使用特殊符号、空格, 在 Linux shell 中，定义变量时变量名和等号以及值之间不能有空格(这个有点坑)

      name="John"  # 正确
      name = "John" # 错误，会报语法错误，因为变量名和等号之间有了空格。
  
      echo $name   # 正确
      echo $ name  # 错误，会把" name"当作一个未知的变量名处理，报变量未定义的错误。

• 见闻之意，名称要写的一眼可以看出功能
• shell 编程 首行需要 #!/bin/bash 开头, 告诉系统这个脚本需要什么解释器来执行，即使用哪一种 Shell
• shell 脚本 变量 不能以 数字、特殊符号开头，可以使用下划线—, 但不能 用破折号 -
• shell 脚本语句后面可以选择性追加分号，但是如果需要不换行的断开两个语句，则必须写分号

执行环境

Linux中可以直接运行；Windows中安装Git，然后运行Git Bash(右键Git Bash here)。

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

变量和变量类型

定义、赋值和使用变量

shell中定义变量和python一样，随便写，但是有1个注意点：

• 定义变量和赋值变量时，变量名不加美元符号（即$），在使用变量时追加美元符号
• 不能以数字开头： 变量名不能以数字开头，但可以包含数字
• 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。
• 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。

案例如下：

#!/bin/bash
RUNOOB="www.runoob.com"
LD_LIBRARY_PATH="/bin/"
_var="123"
var2="abc"

使用变量时，在变量名前面加美元符号：

#!/bin/bash
your_name="qinjx"
echo $your_name
echo ${your_name}

#变量名外面的花括号是可选的，加不加都行，加花括号是为了帮助解释器识别变量的边界，比如下面这种情况：
for skill in Ada Coffe Action Java; do
    echo "I am good at ${skill}Script"
done

#但注意，第二次赋值的时候不能写$your_name="alibaba"，使用变量的时候才加美元符（$）
your_name="tom"
echo $your_name
your_name="alibaba"
echo $your_name

只读变量和删除变量

只读变量：使用 readonly 命令可以将变量定义为只读变量，只读变量的值不能被改变。

#!/bin/bash

myUrl="https://www.google.com"
readonly myUrl

#下面这句报错：/bin/sh: NAME: This variable is read only.
myUrl="https://www.runoob.com"

删除变量：使用 unset 命令可以删除变量。

#!/bin/sh

myUrl="https://www.runoob.com"
unset myUrl

#这里将没有任何输出
echo $myUrl

变量类型

Shell 支持不同类型的变量，其中一些主要的类型包括：

• 字符串：变量通常被视为字符串，可以使用单引号 、双引号 或不加引号来定义字符串
• 数值：定义整数————使用declare -i定义整数，如declare -i my_integer=42； 小数————在 Linux shell 中没有直接定义小数变量的方式，但可以借助外部工具如 bc 来处理小数运算。
• 数组：Shell 也支持数组，允许你在一个变量中存储多个值。数组可以是整数索引数组或关联数组（declare -A命令）：

      #!/bin/sh
  
      #整数索引数组(但元素全是字符串)
      my_array=(1 2 3 4 5)
  
      #关联数组：declare -A
      declare -A associative_array
      associative_array["name"]="John"
      associative_array["age"]=30

• 环境变量： 这些是由操作系统或用户设置的特殊变量，用于配置 Shell 的行为和影响其执行环境。例如，PATH 变量包含了操作系统搜索可执行文件的路径：echo $PATH
• 特殊变量： 有一些特殊变量在 Shell 中具有特殊含义，例如:
  1. $0 表示脚本的名称
  2. $1, $2, 等表示脚本的参数， 依此类推
  3. $#表示传递给脚本的参数数量，即 传递到脚本的参数个数
  4. $? 表示上一个命令的退出状态等。

Shell字符串

单引号和双引号

字符串可以用单引号，也可以用双引号，也可以不用引号。

单引号字符串的限制：

• 单引号里的任何字符都会原样输出，单引号字符串中的变量是无效的；
• 单引号字符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。

双引号的优点：

• 双引号里可以有变量
• 双引号里可以出现转义字符

字符串拼接

#!/bin/sh

your_name="runoob"
#使用双引号拼接
greeting="hello, "$your_name" !"
greeting_1="hello, ${your_name} !"
echo $greeting  $greeting_1

#使用单引号拼接
greeting_2='hello, '$your_name' !'
greeting_3='hello, ${your_name} !'
echo $greeting_2  $greeting_3

获取字符串长度

#!/bin/sh

string="abcd"
echo ${#string}   #输出 4

string="abcd"
#变量为字符串时，${#string} 等价于 ${#string[0]}:
echo ${#string[0]}   #输出 4

提取子字符串

string="runoob is a great site"
#从字符串第 2 个字符开始截取 4 个字符
echo ${string:1:4} #输出 unoo

查找子字符串

string="runoob is a great site"
#查找字符 i 或 o 的位置(哪个字母先出现就计算哪个)： 注意以下脚本中 ` 是反引号，而不是单引号 '，不要看错了哦。
echo `expr index "$string" io`  #输出 4

Shell 数组

bash支持一维数组（不支持多维数组），并且没有限定数组的大小。

类似于 C 语言，数组元素的下标由 0 开始编号。获取数组中的元素要利用下标，下标可以是整数或算术表达式，其值应大于或等于 0。

获取数组元素和长度

#定义数组：注意数组之间用空格分隔而非逗号
array_name=(1 1 3 jim Tim)
echo $array_name # 1,1,3,jim,Tim
echo ${!array_name[@]}; # 0 1 2 3 4 获取数组的所有键值（前面加上!感叹号）
echo ${array_name[3]} # jim

#取得数组元素的个数: 
length1=${#array_name[@]}
echo $length1; #5
#或者
length2=${#array_name[*]}
echo $length2; #5


#取得数组单个元素的长度：索引为3的元素-jim，长度为3
length3=${#array_name[3]}
echo $length3;

Shell 注释

单行注释

#开头的行就是注释，会被解释器忽略:

#--------------------------------------------
#这是一个注释
#author：菜鸟教程
#site：www.runoob.com
#slogan：学的不仅是技术，更是梦想！
#--------------------------------------------
#####用户配置区 开始#####
#这里可以添加脚本描述信息
#####用户配置区 结束#####

多行注释

:<<EOF
注释内容...
注释内容...
注释内容...
EOF

:是一个空命令，用于执行后面的 Here 文档，<<EOF表示开启 Here 文档，COMMENT 也是 Here 文档的标识符，在这两个标识符之间的内容都会被视为注释，不会被执行。因此上面也可以替换为：

#替换1
: <<'COMMENT'
这是注释的部分。
可以有多行内容。
COMMENT

#替换2: : + 空格(注意中间的空格) + 单引号
: '
这是注释的部分。
可以有多行内容。
'

#替换3
:<<!
注释内容...
注释内容...
注释内容...
!

Shell运算

原生bash不支持简单的数学运算，但是可以通过其他命令来实现，例如 awk 和 expr，expr 最常用。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。

运算操作

例如，两个数相加(注意使用的是反引号 ` 而不是单引号 ',加减乘除同理)：

#!/bin/bash

val=`expr 2 + 2`
echo "两数之和为 : $val"

#代码中的 [] 也可以执行基本的算数运算，如：
a=5
b=6
#注意等号两边不能有空格
result=$[a+b] 
echo "result 为： $result"

两点注意：

• 表达式和运算符之间要有空格，例如 2+2 是不对的，必须写成 2 + 2，这与我们熟悉的大多数编程语言不一样。
• 完整的表达式要被**`**包含，注意这个字符不是常用的单引号，在 Esc 键下边。

比较操作

#!/bin/bash

a=10
b=20

if [ $a -eq $b ] # 检测两个数是否相等，相等返回 true。
then
   echo "$a -eq $b : a 等于 b"
else
   echo "$a -eq $b: a 不等于 b"
fi


if [ $a -ne $b ] # 检测两个数是否不相等，不相等返回 true
then
   echo "$a -ne $b: a 不等于 b"
else
   echo "$a -ne $b : a 等于 b"
fi


if [ $a -gt $b ] # 检测左边的数是否大于右边的，如果是，则返回 true。
then
   echo "$a -gt $b: a 大于 b"
else
   echo "$a -gt $b: a 不大于 b"
fi


if [ $a -lt $b ] # 检测左边的数是否小于右边的，如果是，则返回 true。
then
   echo "$a -lt $b: a 小于 b"
else
   echo "$a -lt $b: a 不小于 b"
fi


if [ $a -ge $b ] # 检测左边的数是否大于等于右边的，如果是，则返回 true。
then
   echo "$a -ge $b: a 大于或等于 b"
else
   echo "$a -ge $b: a 小于 b"
fi


if [ $a -le $b ] # 检测左边的数是否小于等于右边的，如果是，则返回 true。
then
   echo "$a -le $b: a 小于或等于 b"
else
   echo "$a -le $b: a 大于 b"
fi

Shell运算符还是挺麻烦的，可以看看相关菜鸟教程的文档： 更多Shell运算符

test命令

因为上面的操作符太多、太麻烦了，所以迎来了集成命令test： Shell中的 test 命令用于检查某个条件是否成立，它可以进行数值、字符和文件三个方面的测试和比较。

数值测试

num1=100
num2=100
if test $[num1] -eq $[num2]
then
    echo '两个数相等！'
else
    echo '两个数不相等！'
fi

test命令数值测试参数：

1. -eq 等于则为真
2. -ne 不等于则为真
3. -gt 大于则为真
4. -ge 大于等于则为真
5. -lt 小于则为真
6. -le 小于等于则为真

字符串测试

num1="ru1noob"
num2="runoob"
if test $num1 = $num2
then
    echo '两个字符串相等!'
else
    echo '两个字符串不相等!'
fi

test字符串测试命令参数

1. = 等于则为真
2. != 不相等则为真
3. -z 字符串 字符串的长度为零则为真
4. -n 字符串 字符串的长度不为零则为真

流程控制

if语句

if语句末尾的 fi 就是 if 倒过来拼写，后面还会遇到类似的。

if condition1
then
    command1
elif condition2 
then 
    command2
else
    commandN
fi

案例：

a=10
b=20
if [ $a == $b ]
then
   echo "a 等于 b"
elif [ $a -gt $b ]
then
   echo "a 大于 b"
elif [ $a -lt $b ]
then
   echo "a 小于 b"
else
   echo "没有符合的条件"
fi

使用 ((...)) 作为判断语句:

a=10
b=20
if (( $a == $b ))
then
   echo "a 等于 b"
elif (( $a > $b ))
then
   echo "a 大于 b"
elif (( $a < $b ))
then
   echo "a 小于 b"
else
   echo "没有符合的条件"
fi

if else 语句经常与 test 命令结合使用

num1=$[2*3]
num2=$[1+5]
if test $[num1] -eq $[num2]
then
    echo '两个数字相等!'
else
    echo '两个数字不相等!'
fi

case语句

case ... esac 为多选择语句，与其他语言中的 switch ... case 语句类似，是一种多分支选择结构，每个 case 分支用右圆括号开始，用两个分号 ;; 表示 break，即执行结束，跳出整个 case ... esac 语句，esac（就是 case 反过来）作为结束标记。 可以用 case 语句匹配一个值与一个模式，如果匹配成功，执行相匹配的命令, 格式为：

case 值 in
模式1)
    command1
    command2
    ...
    commandN
    ;;
模式2)
    command1
    command2
    ...
    commandN
    ;;
esac

案例

echo '输入 1 到 4 之间的数字:'
echo '你输入的数字为:'
read aNum
case $aNum in
    1)  echo '你选择了 1'
    ;;
    2)  echo '你选择了 2'
    ;;
    3)  echo '你选择了 3'
    ;;
    4)  echo '你选择了 4'
    ;;
    *)  echo '你没有输入 1 到 4 之间的数字'
    ;;
esac

for循环

一般格式为

for var in item1 item2 ... itemN
do
    command1
    command2
    ...
    commandN
done

#写成一行
for var in item1 item2 ... itemN; do command1; command2… done;

案例

for loop in 1 2 3 4 5
do
    echo "The value is: $loop" # 这里的变量时循环时定义的
done

while循环

格式为：

while condition
do
    command
done

案例

#!/bin/bash
int=1
while(( $int<=5 ))
do
    echo $int
    let "int++"
done

用户输入内容检测：

echo '按下 <CTRL-D> 退出'
echo -n '输入你最喜欢的网站名: '
while read FILM
do
    echo "是的！$FILM 是一个好网站"
done

无限循环和跳出循环

两种循环的无限循环格式为：

无限循环
无限循环语法格式：

while :
do
    command
done
或者

while true
do
    command
done
或者

for (( ; ; ))

跳出循环： 在循环过程中，有时候需要在未达到循环结束条件时强制跳出循环，Shell 使用两个命令来实现该功能：break 和 continue。

continue 命令与 break 命令类似，只有一点差别，它不会跳出所有循环，仅仅跳出当前循环。用法和其他一般语言一致

continue案例：

#!/bin/bash
while :
do
    echo -n "输入 1 到 5 之间的数字: "
    read aNum
    case $aNum in
        1|2|3|4|5) echo "你输入的数字为 $aNum!"
        ;;
        *) echo "你输入的数字不是 1 到 5 之间的!"
            continue
            echo "游戏结束"
        ;;
    esac
done

break 案例：

#!/bin/bash
while :
do
    echo -n "输入 1 到 5 之间的数字:"
    read aNum
    case $aNum in
        1|2|3|4|5) echo "你输入的数字为 $aNum!"
        ;;
        *) echo "你输入的数字不是 1 到 5 之间的! 游戏结束"
            break
        ;;
    esac
done

Shell函数

定义函数

linux shell 可以用户定义函数，然后在shell脚本中可以随便调用。shell中函数的定义格式如下：

#function 关键字定义函数时可选的
[ function ] funname [()]{

    action;

    [return int;]

}

案例：

#!/bin/bash

demoFun(){
    echo "这是我的第一个 shell 函数!"
}
echo "-----函数开始执行-----"
demoFun # 这是我的第一个 shell 函数!
echo "-----函数执行完毕-----"


funWithReturn(){
    echo "这个函数会对输入的两个数字进行相加运算..."
    echo "输入第一个数字: "
    read aNum 
    echo "输入第二个数字: "
    read anotherNum
    echo "两个数字分别为 $aNum 和 $anotherNum !"
    return $(($aNum+$anotherNum))
}
funWithReturn
#函数返回值在调用该函数后通过 $? 来获得。
echo "输入的两个数字之和为 $? !"

函数的return 语句只能返回一个介于 0 到 255 之间的整数，而两个输入数字的和可能超过这个范围。要解决这个问题，您可以修改 return 语句，直接使用 echo 输出和而不是使用 return：

#注意这样的话 函数体里面只能存在最后一个echo了
funWithReturn1(){
    aNum=400
    anotherNum=1000
    sum=$(($aNum + $anotherNum))
    echo $sum
}
result1=$(funWithReturn1)
echo "输入的两个数字之和为 $result1"

函数传参

在Shell中，调用函数时可以向其传递参数。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...

#!/bin/bash

funWithParam(){
    echo "第一个参数为 $1 !"
    echo "第二个参数为 $2 !"
    echo "第十个参数为 $10 !"
    echo "第十个参数为 ${10} !"
    echo "第十一个参数为 ${11} !"
    echo "参数总数有 $# 个!"
    echo "作为一个字符串输出所有参数 $* !"
}
#调用时 函数类似命令
funWithParam 1 2 3 4 5 6 7 8 9 34 73

Linux输入和输出重定向

大多数 UNIX 系统命令从你的终端接受输入并将所产生的输出发送回​​到您的终端。一个命令通常从一个叫标准输入的地方读取输入，默认情况下，这恰好是你的终端。同样，一个命令通常将其输出写入到标准输出，默认情况下，这也是你的终端。

重定向命令列表如下：

• command > file 将输出重定向到 file，即command命令的结果导入到file文件中
• command >> file 输出以追加的方式重定向到 file
• command < file 将输入重定向到 file，这样本来需要从键盘获取输入的命令会转移到文件读取内容
• 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

例如

#将输出内容重定向到文件
echo "菜鸟教程：www.runoob.com" > users