linux操作系统5 shell编程

知识内容：

1.shell编程预备知识

2.shell变量

3.表达式与运算符

4.分支循环语句

5.函数

一、shell编程预备知识

1.什么是shell编程

shell是与linux交互的基本工具，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，有两种执行命令的方式，如下所示：

• 交互式，用户每输入一条命令，shell就解释执行一条
• 批处理(batch)，需要事先编写一个shell脚本，其中包含若干条命令，让shell一次将这些命令执行完

shell脚本及shell编程：当命令或程序语句不在命令行下执行，而是通过一个程序文件来执行时，该程序就被称为shell脚本，编写shell脚本的过程就称为shell编程

2.shell脚本的编写

(1)hello world

shell脚本一般可以使用vi编辑器或emacs编辑器编写，上述代码中第一行是声明脚本运行方式，在shell脚本中以#开头的为注释，不会被执行

(2)shell脚本的基本构成

运行结果如下：

以上代码的部分内容解释：

• 以#开头的为注释
• echo为输出语句，参数-n表示在显示信息时不自动换行
• whoami命令字符串左右的反引号(`)用于命令替换(转换)，也就是将它所括起来的字符串视为命令执行，并将其输出的字符串在原地输出

(3)在shell脚本中包含外部脚本

 . 脚本文件名
 source 脚本文件名

实例：

注：上述代码中最后一行中的第二个.号表示当前目录

3.shell脚本的执行与调试

(1)执行

在命令行下直接执行：

 chmod +x example
 ./example [参数]

在指定的shell下执行脚本：

 shell名称 脚本名 [参数]
 sh hello.sh
 bash hello.sh

(2)调试

 bash -v 脚本名
 bash -x 脚本名

二、shell变量

1.变量类型

• 用户自定义变量(局部变量)：由用户在shell程序中自定义
• 环境变量：系统环境中的一部分，不必去定义，可以在shell程序中使用，某些变量(如PATH)可以在shell中修改
• 内部变量：linux系统提供的一种特殊类型的变量，此类变量在程序中用来做出判断

注：常见的内部变量

 $# 传送给shell程序的位置参数的数量
 $? 最后命令的完成码或在shell程序内部执行的shell程序的返回值
 $0 shell程序的名称
 $* 调用shell程序时所传送的全部参数组成的单字符串

2.变量赋值和访问

(1)变量定义及赋值

• 变量定义：变量名=值
• 变量赋值：变量2=$变量1

注：定义变量时变量名不需加$，在赋值符号两边不允许有任何空格；变量名由字母、数字、下划线组成，可以由字母和下划线开头

把一个命令的结果作为变量的内容赋值的方法：

 变量名=`ls`   # 不推荐使用这种方法，因为容易和单引号混淆
 变量名=$(ls)  # 把命令用$()括起来，推荐使用这种方法

(2)变量访问：在变量名前加上一个$

$变量名表示输出变量，可以用$c和${c}两种语法

注意在一些场合中访问变量值时必须为变量名加上花括号{}

注：如果不给此时的skill加花括号，解释器会将skillScript当成一个变量，由于没有为这个变量赋值，其值为空。所以在字符串给所以变量加上花括号是一个好的编程习惯！

(3)只读变量和删除变量

• 使用readonly命令设置只读变量，只读变量的值不可改变
• 使用unset命令删除变量，变量被删除后不能再次使用，unset不能删除只读变量

(4)添加环境变量

使用export命令将变量添加到环境变量中，作为临时的环境变量(一种全局变量)

基本语法：export 变量名=变量值

注：export命令仅将变量加到环境中，如果要从程序的环境中删除该变量，则可以使用unset命令或env命令，env也可以临时地改变环境变量值

3.内部变量

变量	含义
$0	脚本名
$1 -$9	位置参数1-9
${10}	位置参数10
$#	位置参数的个数
"$*"	所有位置参数(作为单个字符串)
"$@"	所有位置参数(每个作为单独字符串)
${#*}	传递到脚本中的命令行参数的个数
${#*}	传递到脚本中的命令行参数的个数
$?	返回值
$$	脚本进程的PID
$-	传递到脚本中的标识
$_	之前命令的最后一个参数
$!	运行在后台的最后一个作业的进程ID(PID)

4.位置参数

• $0：获取当前执行的脚本文件名
• $n：获取当前执行的脚本的第n个参数，n=1...9，当n>10时就要用大括号括起来，例如：${10}
• $#：获取当前执行的脚本后面接的参数的总数
• $*：获取当前执行的脚本所有传参的参数
• $@：获取当前执行的脚本所有传参的参数

5.变量值的输出与读取

(1)echo命令(加上-n选项表示不换行输出)

 str="OK!"
 echo $str # 直接输出指定的字符串
 echo "$str This is a test" # 将变量混在字符串中输出
 
 mouth=4
 echo "2018-${mouth}-3" # 将变量混在字符串中输出如果要将变量和其他字符连接在一起，就要使用花括号进行变量替换

(2)printf命令

 printf格式：printf 格式字符串 [参数列表...]
 
 printf "hello! \n"
 printf "%d %s\n" 100 "abc"

(3)read命令

 read格式: read 变量
 注：-p选项定义提示语句，-n选项对输入的字符进行计数，当输入的字符达到预定数目时自动退出，并将输入的数据复制给变量
 
 read str
 read -p "请输入两个数字" n1 n2

注：关于单引号、双引号、反引号的知识说明

单引号：关闭shell中所有的特殊符号使用和解释。说的简单点，就是单引号（‘ ’）中间的所有内容都作为普通的字符输出，就是说不管你是不是一些特殊的字符（如$,转移字符等）统统作为普通字符输出

双引号：关闭shell中的大部分的特殊字符，但保留部分，如$、转义字符\ (不包括\n \t等)、反引号(` `)，而单引号（' '）则失效，作为普通字符输出

反引号：将反引号(` `)内的字符串当作shell命令来执行，返回值是命令的执行的结果，起到的是一个命令的替换作用

6.变量替换

变量替换根据变量的状态(是否为空是否定义)来改变它的值，使用花括号限定一个变量的开始和一个变量的结束

• ${var}：替换为变量本来的值
• ${var:-word}：如果变量var为空或已被删除，则返回word，但不改变var的值
• ${var:=word}：如果变量var为空或已被删除，则返回word，并将var的值设置为word
• ${var:?message}：如果变量var为空或已被删除，则将消息message发送到标准错误输出，可以用来检测变量var是否可以被正常赋值
• ${var:+word}：如果var被定义，则返回word，但不改变var的值

7.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

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 ... valuen)

数组实例：

三、表达式与运算符

1.表达式

expr命令：是一款表达式计算工具，使用它完成表达式的求值操作

let命令：计算整数表达式的值

expr命令使用：

 expr 5 +3
 
 n=1
 m=5
 expr $n + $m
 
 val=`expr 2 +2`

let命令使用：

 n=1
 m=5
 let val=$n+$m
 # 注意这种形式要求运算符和操作数之间不能有空格!

test命令：判断表达式的真假

 test使用：test 逻辑表达式
 test "abc"="xyz"

2.运算符

 (1)算术运算: + - * / % =
 
 (2)整数关系运算符:
 -eq 相等
 -ne 不等于
 -gt 大于
 -lt  小于
 -ge 大于等于
 -le 小于等于
 
 (3)字符串检测运算符:
 =  检测两个字符串是否相等，相等返回true
 != 检测两个字符串是否相等，不等返回true
 -z 检测字符串长度是否为0，为0返回true
 -n 检测字符串长度是否为0，不为0返回true
 str 检测字符串是否为空，不为空返回true
 
 (4)文件测试运算符 - 省略
 
 (5)布尔运算符
 -a 与  两个表达式均为true才返回true
 -o 或  有一个表达式为true才返回true
 ! 非  表达式值为true返回false否则返回true

四、分支循环语句

1.if语句

(1)if结构

 if [ 条件表达式 ]
 then
 语句序列
 fi

注：条件表达式和[]之间必须有空格，否则会出现语法错误

if结构实例：

 # !/bin/bash
 a=1
 b=2
 if [ $a -lt $b ]
 then
     echo "a小于b"
 fi

(2)if...else结构

 if [ 条件表达式 ]
 then
     语句序列1
 else
     语句序列2
 fi

if...else结构实例：

 # !/bin/bash
 a=1
 b=2
 if [ $a -lt $b ]
 then
     echo "a小于b"
 else
     echo "a不小于b"
 fi

(3)if..elif...else结构

 if [ 条件表达式1 ]
 then
     语句序列1
 elif [ 条件表达式2 ]
 then
     语句序列2
 elif [条件表达式3]
 then
     语句序列3
 ...
 else
     语句序列n
 fi

if..elif...else结构实例：

 # !/bin/bash
 a=1
 b=2
 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 "所有条件均不满足"
 fi

2.case语句

 case 值 in
 模式1)
 语句序列1
 ;;
 模式2)
 语句序列2
 ;;
 ......
 模式n)
 语句序列n
 ;;
 *)
 其他语句序列
 esac

实例：

 # !/bin/bash
 case $USER in
 whxy)
   echo "欢迎登录"
 ;;
 root)
   echo "超级管理员!"
   echo "热烈欢迎"
 ;;
 *)
   echo "欢迎 $USER !"
 ;;
 esac

3.循环语句

(1)while语句

 while 测试条件
 do
 语句序列
 done

实例：用while循环求1到100的和

 # !/bin/bash
 total=0
 num=0
 while [ $num -le 100 ]
 do
     total=`expr $total + $num`
     num=`expr $num + 1`
 done
 echo "结果等于: $total"

(2)until语句

 until 测试条件
 do
 语句序列
 done

实例：用until循环求1到100的和

 # !/bin/bash
 total=0
 num=0
 until [ $num -gt 100 ]
 do
     total=`expr $total + $num`
     num=`expr $num + 1`
 done
     echo "计算结果为: $total"

(3)for语句

 for 变量 [ in 列表 ]
 do
     语句序列
 done
 
 eg:
 # 循环输出
 for var in 1 2 3 4 5 6
 do
     echo $var
 done
 
 # 显示主目录下的文件
 for FILE in $HOME/*.*
 do
     echo $FILE
 done

4.break和continue和exit

• break：退出循环
• continue：退出当前循环继续下次循环
• exit：退出一个shell程序

另外上述3种都可以指定值，例如break [3]就是退出3层循环，continue [2]表示跳出2层循环，exit [2]表示指定退出值为2

五、函数

1.函数的定义和调用

(1)函数的定义

 [function] 函数名()
 {
 命令序列
 [return 返回值]
 }

function和return可以省略不写

(2)函数的调用

函数的调用：函数名 参数1 参数2 ...... 参数n

(3)实例

 # !/bin/bash
 Hello(){
 echo "Hello world!"
 }
 Hello  # 调用函数

2.函数的返回值

(1)return

shell函数的返回值，可以和其他语言的返回值一样，通过return语句返回。
示例：

 #!/bin/bash
 function test()
 {
     echo "arg1 = $1"   # 输出第一个参数
     if [ $1 = "" ]
     then
         return 1
     else
         return 0
     fi
 }  
 
 echo "test 1:"
 test 1
 echo $?         # print return result  
 
 echo "test 0:"
 test 0
 echo $?         # print return result  
 
 echo "test 2:"
 test 2
 echo $?         # print return result  

(2)echo

其实在shell中，函数的返回值有一个非常安全的返回方式，即通过输出到标准输出返回。因为子进程会继承父进程的标准输出，因此，子进程的输出也就直接反应到父进程。

示例：

 #!/bin/bash
 function test()
 {
     echo "arg1 = $1"
     if [ $1 = "" ]
     then
         echo ""
     else
         echo ""
     fi
 }  
 
 echo "test 1"
 test 1  
 
 echo "test 0"
 test 0  
 
 echo "test 2"
 test 2  

注：不能向标准输出一些不是结果的东西（也就是不能随便echo一些不需要的信息），比如调试信息，这些信息可以重定向到一个文件中解决，特别要注意的是，脚本中用到其它类似grep这样的命令的时候，一定要记得1>/dev/null 2>&1来空这些输出信息输出到空设备，避免这些命令的输出

3.函数的参数

 shell中调用函数时可以向其传递参数，与脚本一样，在函数体内部是通过$n的形式来获取参数的值
 比如$1代表第一个参数，$2代表第二个参数

4.函数实战

(1)计算阶乘

 设计一个shell程序计算n的阶乘。要求：
 从命令行接收参数n；
 在程序开始后立即判断n的合法性，即是否有参数，若有是否为正整数，若非法请给错误提示；
 最后输出计算的结果

代码实现：

(2)

(3)