Linux深入探索04-Bash shell

----- 最近更新【2021-12-30】-----

本文目录结构预览：

一、简介
二、shell 变量

1、查看变量

2、变量类型

3、变量操作

4、系统常见的全局变量
三、shell 选项

1、查看 shell 选项

2、设置 shell 选项
四、元字符

1、元字符列表

2、引用与转义
五、shell 内置命令

1、查看说明

2、常用内置命令
六、搜索路径

1、查看搜索路径

2、修改搜索路径
七、历史列表

1、查看历史列表

2、调取历史命令

3、调取并修改历史命令

4、搜索历史命令

5、设置历史列表大小
八、别名 alias

1、语法

2、创建别名

3、查看别名

4、移除别名

5、不使用别名
九、初始化文件

1、文件名称

2、登录 shell 与非登录 shell

3、初始化文件内容
十、参考

一、简介

简单地来说，shell 就是一个 Unix 程序，充当用户界面和脚本解释器，允许用户输入命令以及间接地访问内核的服务。

从功能方面来说：

第一，shell 是一个读取并解释所输入命令的程序。用户每输入一条 Unix 命令，shell 就读取该命令，并指出应该怎么做，所以 shell 是一个命令处理器。

第二，shell 还支持一些类型的编程语言。使用该语言可以编写由 shell 解释的程序，这些程序称为 shell 脚本。

目前比较流行的shell有以下几种：Bash、Korn shell、C-Shell、Tcsh。

Bash是目前最流行的 shell，本文也是以 Bash 为环境。

如果不知道你目前使用的是哪种 shell，可以使用命令echo $SHELL来查看。

本文内容可能会比较多，为了方面提前知道有哪些内容，这里先作一个简要的列表：

shell 变量

--查看变量、变量类型、变量操作、系统常见的全局变量
shell 选项

--查看 shell 选项、设置 shell 选项
元字符

--元字符列表、引用与转义
shell 内置命令

--查看说明、常用内置命令
搜索路径

--查看搜索路径、修改搜索路径
历史列表

--查看历史列表、调取历史命令、调取并修改历史命令、搜索历史命令、设置历史列表大小
别名 alias

--语法、创建别名、查看别名、移除别名
初始化文件

--文件名称、登录 shell 与非登录 shell、初始化文件内容

二、shell 变量

1、查看变量

上面说的$SHELL是 shell 的一个全局变量，shell 中还有很多其它的变量。可以使用命令env或者printenv去查看全局变量。

使用不带选项或者参数的 set 命令也可以显示所有的 shell 变量以及它们的值。

2、变量类型

根据储存类型，shell变量几乎总是存储一种类型的数据，即字符串。

根据变量的作用域(Scope)，shell 变量可以划分为以下三种类型：

有的变量可以在当前shell进程及其子进程中使用，这叫做全局变量
有的变量仅可以在当前shell进程中使用，这叫做环境变量
有的变量只能在函数内部使用，这叫做局部变量（作用域仅为某代码片断(函数上下文)）

如果使用export命令将环境变量导出，那么它就在所有的子进程中也可以使用了，这时称为“全局变量”。

很多书本或网站对环境变量与全局变量的定义都比较模糊，我这里采用一种比较好理解的方式来定义。

3、变量操作

变量通常有4种不同类型的操作，即创建变量、查看变量、修改变量、删除变量。

变量的创建非常简单，使用如下语法就行：

变量名称=变量值  # 注意！等号前后不能有空格。

删除变量：

unset 变量名 ...

例：

[14:59 linux1@noseeu ~]$ MYNAME=Nosee    #创建变量（当前shell可用）
[14:59 linux1@noseeu ~]$ echo $MYNAME    #查看变量
Nosee
[14:59 linux1@noseeu ~]$ export $MYNAME     #导出变量（当前shell及子进程可用）
[15:00 linux1@noseeu ~]$ unset MYNAME    #删除变量
[15:00 linux1@noseeu ~]$ echo $MYNAME
[15:00 linux1@noseeu ~]$

注意：

通过 export 导出的变量只对当前 Shell 进程以及所有的子进程有效，如果最顶层的父进程被关闭了，那么这个全局变量也就随之消失了，其它的进程也就无法使用了，这个变量只是临时的。

只有将变量写入 Shell 配置文件中才能达到永久的目的，Shell 进程每次启动时都会执行配置文件中的代码做一些初始化工作，如果将变量放在配置文件中，那么每次启动进程都会定义这个变量。

4、系统常见的全局变量

HISTFILE # 历史列表：用来存储历史命令的文件名称
HISTSIZE # 历史列表：用来存储历史命令的最大数目
HOME # home目录
HOSTNAME # 计算机名称
LOGNAME # 当前用户标志（用户名）
PATH # 程序搜索目录
PS1 # shell提示
PWD # 当前工作目录
SHELL # shell类型
TERM # 终端类型
USER # 当前用户标志（用户名）

三、shell 选项

在Bash shell中，当我们需要控制 shell 行为的各个方面时，则可以使用shell 选项。

shell 选项就像 on/off 开关一样。当打开一个选项时，就说设置了这个选项；当关闭这个选项时，就说复位了这个选项。

shell 选项或者是 off 或者是 on ，它们不需要创建。

1、查看 shell 选项

可以使用命令set -o或者set +o来查看所有 shell 选项，两种查看方式只是在显示格式上不一样。

set -o命令以一种易于阅读的方式显示（人类可读）

set +o命令显示的输出适合用作 shell 脚本的数据（机器可读）

选项介绍：

选项	短名称	含义
allexport	-a	导出随后定义的所有变量和函数
braceexpand	-B	启用括号扩展（生成字符模式）
emacs		命令行编辑器：Emacs模式，关闭vi模式
hashall	-h	查找到命令时(记住)的命令哈希位置
hisexpand	-H	历史列表：启用!风格替换
history		历史列表：启用
ignoreeof		忽略eof信号^D；使用exit或logout退出shell
minitor	-m	作业控制：启用
noclobber	-C	不允许重定向的输出替换某个文件
notify	-b	作业控制：当后台作业结束时立即通知
vi		vi模式：立即处理每个键入的字符

使用命令 shopt可以查看更多的 shell 选项。

2、设置 shell 选项

语法：

set -o option  # 打开shell选项（开启）
set +o option  #复位shell选项（关闭）

注意，这里的-o表示开启一个选项，+o表示关闭一个选项。

1）如，我要开启某个选项（选项noclobber表示不允许重定向的输出替换某个文件）

则可以：

set -o noclobber # 开启该选项

或者：

set -C

关闭该选项则这样：set +o noclobber或set +C

2）忽略eof信号^D

[21:34 linux1@noseeu ~]$ set -o ignoreeof
# 此时我再按 <Crlt>-D 组合键
[21:34 linux1@noseeu ~]$ Use "logout" to leave the shell.

设计 shell 的程序员们知道人们会如何使用 shell，因此在大多数情况下，默认的 shell 选项就可以满足要求。这意味着我们极少需要云修改 shell 选项。

四、元字符

在shell中，有许多字符拥有它特殊的含义，我们称这样的字符为元字符。如;(分号)、\(反斜杠)、.(点号)，抽象一点的如按键<Space>、<Tab>、<Enter>也是使用了元字符。

1、元字符列表

字符	名称	作用
\|	管道	命令行：创建一个管道线
<	小于	命令行：重定向输入
>	大于	命令行：重定向输出
()	圆括号	命令行：在子shell中运行命令
#	hash、pound	命令行：注释
;	分号	命令行：用于分隔多条命令
`	反引号	命令行：命令替换
~	波浪号	文件名扩展：插入home目录的名称
?	问号	文件名扩展：匹配任意一个字符
[]	方括号	文件名扩展：与一组字符中的字符匹配
*	星号	文件名扩展：匹配0个或多个字符
!	叹号、bang	历史列表：事件标记
&	和号	作业控制：在后台运行命令
\	反斜杠	引用：下一个字符转义
'	单引号	引用：取消所有的替换
"	双引号	引用：取消大部分替换
{}	花括号	变量：确定变量名称的界限
$	美元符号	变量：用变量的值替换
	空格符	空白符：在命令行中分隔单词
	制表符	空白符：在命令行中分隔单词
/	新行字符	空白符：标记一行结束

以上元字符列表展示的就是元字符在shell中的常用作用。

2、引用与转义

有时候，我们希望按字面上的含义使用元字符（而不是使用其特殊含义），这时我们必须告诉shell按字面意思解释字符。这样做时，可以称其为引用字符。

字符的引用有3种方法：使用反斜杠、一对单引号或者一对双引号。

当使用反斜杠引用单个字符时，我们称反斜杠为“转义字符”。

如：

echo It is warm\; come on.

上面例子中，;(分号)在shell中有特殊的含义，如果我们想原样输出则必须转义。这时可以说“使用反斜杠转义了分号”，或者可以说“使用反斜杠引用了分号”。

当元字符少时，上面的方法没有什么问题。但是当元字符多的时候，我们就需要用到单引号或者双引号了。

1）强引用（单引号）

单引号里面的所有元字符都会被转义，也就是所有元字符都会原样输出。

如，下面的$会被转义，$NAME会原样输出：

linux1@noseeu:~$ echo 'My name is $NAME'
My name is $NAME

2）弱引用（双引号）

双引号引用时，会保留$(美元符号)、`(反引号)、\(反斜杠)的特殊含义。

如：

linux1@noseeu:~$ echo "My name is $NAME"
My name is Chan
[22:04 linux1@noseeu ~]$ echo "now is `date`."
now is Sun 26 Dec 2021 10:04:24 PM UTC.

上面的$不会被转义，$NAME会被替换为NAME的实际值；`也不会被转义，date会被当作嵌入命令优先执行。

注：反斜杠是所有引用中最强的，所以它甚至可以引用新行字符(<Enter>)。

如，

linux1@noseeu:~$ echo hi \
> nosee.
hi nosee.
linux1@noseeu:~$ date;\
> cal
Sun 26 Dec 2021 05:28:01 PM UTC
   December 2021
Su Mo Tu We Th Fr Sa
          1  2  3  4
 5  6  7  8  9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31

在这里新行字符(<Enter>)失去了它的特殊含义，所以这时它并不是一行结束的信号了，意味着后面输入的内容都是接着上一行的。

五、shell 内置命令

当在shell中输入命令时，shell会将命令进行解析，然后决定如何处理命令，其中有两种可能。一些命令在shell的内部，这意味着shell可以直接解释它们，这些命令是内部命令，称为内置命令。其他所有命令都是外部命令，即必须独自运行的独立程序。

当输入内置命令时，shell在自己的进程内运行该命令（不创建新的进程）。当输入外部命令时，shell将搜索合适的程序然后以一个单独的进程运行该命令（创建一个子进程）。

查看某一条命令是不是内置命令的快捷方法是使用type。如：

linux1@noseeu:~$ type time set date type
time is a shell keyword
set is a shell builtin
date is hashed (/usr/bin/date)
type is a shell builtin

可以看出，time、set、type都是shell的内置命令，而date是外部命令。

1、查看说明

几乎所有的Unix程序在发行的时候都提供有说明明书页，即可以用man或者info去查看它们的说明。但内置命令不是一个单独的程序，它们是shell的一部分，每种shell都会提供大量的命令，所以每个内置命令都开发一个单独的说明书页是不现实的。

其实，所有的内置命令都记录在shell的说明书页中，即你可以使用man bash去查看。但是shell的说明书页都非常长，可能需要使用搜索才能找到所需的内容（可以使用apropos命令或者man -k命令进行搜索）。

还有一个方法，就是使用help命令也可以查看内置命令的说明，如：help unset

linux1@noseeu:~$ help unset
unset: unset [-f] [-v] [-n] [name ...]
    Unset values and attributes of shell variables and functions.
    ...
    ...
    Exit Status:
    Returns success unless an invalid option is given or a NAME is read-only.

使用不带参数的help命令，可以显示一个所有内置命令的摘要列表。如下图：

使用help -s命令可以查看某个内置命令的语法：

linux1@noseeu:~$ help -s set
set: set [-abefhkmnptuvxBCHP] [-o option-name] [--] [arg ...]

2、常用内置命令

alias # 为指定命令定义一个别名
echo # 将指定字符串输出到STDOUT
exit # 强制 shell 以指定的退出状态码退出
export  # 将变量导出到全局变量
fc  # 从历史记录中选择命令列表
help # 显示帮助说明
history # 显示命令历史记录
kill # 向指定的进程 ID(PID) 发送一个系统信号
pwd  # 显示当前工作目录的路径名
set # 设置并显示环境变量的值和 shell 属性
shopt # 打开/关闭控制 shell 可选行为的变量值
type # 显示指定的单词如果作为命令将会如何被解释
unset # 刪除指定的环境变量或 shell 属性

六、搜索路径

大部分命令都不是 shell 内置的，那么 shell 必须查找出合适的程序来执行。那么 shell 在哪里查找外部命令？

shell 通过查找变量 PATH 来获得一系列目录名称，然后在这些目录下寻找对应的程序，这些目录名称就是我们所说的搜索路径。

1、查看搜索路径

搜索路径是包含所有外部命令的程序的目录列表，使用命令echo $PATH可以查看搜索路径。

[21:31 linux1@noseeu ~]$ echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin

搜索顺序：

当 shell 在查找外部程序时，它在搜索路径中会按指定顺序逐个检查目录，进到找到期望的外部命令时，它就停止搜索并执行程序。

2、修改搜索路径

修改搜索路径的基本思想就是将修改PATH变量的命令放到登录时自动执行的初始化文件中。

PATH的值就是一个包含若干目录名称的字符串，各个目录名称用:(冒号)隔开。

如我有一些自定义的程序放在 ~/bin 目录，那么我可以这样设置:

export PATH="$PATH:$HOME/bin"

一般修改 PATH 的值我们都是在原有的路径上再加上我们想要添加的路径。

七、历史列表

在输入命令时，shell 会将命令保存到所谓的历史列表中。然后我们可以采用不同方式访问历史列表，调取前面的命令，然后再对命令进行修改，并重新输入命令。

1、查看历史列表

最简单的查看历史列表的办法就是使用<Up>和<>Down键，但是这个方法每次只能查看一条命令。

还有一个更强大的命令，可以查看全部或者部分历史命令，就是使用history或者fc命令。

在历史列表中，每条命令称为一个事件，而每个事件都有一个内部编号，称为事件编号。历史列表的主要功能就是它可以基于事件编号调取命令。

查看历史列表：

[23:12 linux1@noseeu ~]$ fc -l
...
931      echo "'now is `date`."
932      help fc
933      fc-l
[23:12 linux1@noseeu ~]$ history
    1  sudo -i
    2  exit
...
934  fc -l
935  history

每条命令前面的数字就是事件编号。

2、调取历史命令

如我们想再次运行932号命令，可以使用fc -s 932或者!932。

[23:14 linux1@noseeu ~]$ fc -s 932
help fc
fc: fc [-e ename] [-lnr] [first] [last] or fc -s [pat=rep] [command]
    Display or execute commands from the history list.
    ...
    Exit Status:
    Returns success or status of executed command; non-zero if an error occurs.
[23:22 linux1@noseeu ~]$ !932
help fc
fc: fc [-e ename] [-lnr] [first] [last] or fc -s [pat=rep] [command]
    Display or execute commands from the history list.
    ...
    Exit Status:
    Returns success or status of executed command; non-zero if an error occurs.

如果只是希望输入最近上一条命令，则可以不带事件编号：fc -s或者!!

3、调取并修改历史命令

shell 允许在重新执行历史命令之前对命令进行小的修改，语法如下：

fc -s pattern=replacement number
!number:s/pattern/replacement

例：

937      vim sh_test1
[23:34 linux1@noseeu ~]$ fc -s sh_=Sh 937
vim Shtest1
[23:35 linux1@noseeu ~]$ !937:s/sh_/Sh
vim Shtest1

如果只是想修改上一条输错的命令，还可以这样：

[23:39 linux1@noseeu ~]$ datw
Command 'datw' not found.
[23:39 linux1@noseeu ~]$ ^w^e
date
Sun 26 Dec 2021 11:40:12 PM UTC
[23:40 linux1@noseeu ~]$

记住，这个方法仅适用于对上一条历史命令修改。

4、搜索历史命令

bash 还提供了一个非常方便的历史命令搜索方式，即使用<Ctrl>-R（^R）。

如我需要调取一条设置PS1变量的命令，查历史列表又觉得麻烦。这时我就可以按下<Ctrl>-R键，然后输入关键词PS：

linux1@noseeu:~$
(reverse-i-search)`PS': PS1="\[\033[0;32m\][\A \u\[\033[0;33m\]@\H \w]$ \[\033[0m\]"

如果显示出的命令是你想要的，直接按回车就可以执行了：

linux1@noseeu:~$ PS1="\[\033[0;32m\][\A \u\[\033[0;33m\]@\H \w]$ \[\033[0m\]"
[23:54 linux1@noseeu ~]$

如果看到的不是你想要的命令，可以继续按<Ctrl>-R搜索下一个。

5、设置历史列表大小

Bash shell 将历史列表存储在一个文件中，所以下次登录时还是可以继续使用。为了避免历史列表太多，shell 允许通过设置一个变量来设置历史列表的大小。

查看 shell 默认设置：

linux1@noseeu:~$ set | grep HIST
HISTCONTROL=ignoreboth
HISTFILE=/home/linux1/.bash_history
HISTFILESIZE=2000
HISTSIZE=1000

如我们要修改history命令所展示的历史列表条数：

linux1@noseeu:~$ export HISTSIZE=10

八、别名 alias

别名就是赋予一条命令或者一列命令的名称。可以将别名作为缩写，或者使用别名创建已有命令的自定义变体。

1、语法

Define or display aliases.

alias: alias [-p] [name[=value] ... ]

2、创建别名

我们经常会使用ls -al来查看文件列表，为了方便可以如下定义别名：

alias ll='ls -al'

当一条命令中包含有空格或元字符时，记得要使用引号包围。

linux1@noseeu:~$ alias mytime='date; cal'
linux1@noseeu:~$ mytime
Mon 27 Dec 2021 01:01:56 AM UTC
   December 2021
Su Mo Tu We Th Fr Sa
          1  2  3  4
 5  6  7  8  9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31

3、查看别名

当需要查看某个别名的含义时，可以这样：

linux1@noseeu:~$ alias mytime
alias mytime='date; cal'

或者使用type命令：

linux1@noseeu:~$ type mytime
mytime is aliased to `date; cal'

查看所有别名：

linux1@noseeu:~$ alias
alias alert='notify-send --urgency=low -i "$([ $? = 0 ] && echo terminal || echo error)" "$(history|tail -n1|sed -e '\''s/^\s*[0-9]\+\s*//;s/[;&|]\s*alert$//'\'')"'
alias egrep='egrep --color=auto'
alias fgrep='fgrep --color=auto'
alias grep='grep --color=auto'
alias l='ls -CF'
alias la='ls -A'
alias ll='ls -al'
alias ls='ls --color=auto'
alias mytime='date; cal'

4、移除别名

语法：Remove each NAME from the list of defined aliases.

unalias [-a] name [name ...]

例：

linux1@noseeu:~$ unalias mytime
linux1@noseeu:~$ mytime
mytime: command not found

5、不使用别名

如ls命令，很多 linux 会默认就在配置文件中设置了ls --color=auto，这时你就会在不知情的情况下使用了别名。如果你不想使用使用别名，可以在命令前面键入一个\，告诉 shell 不使用任何别名，如\ls。

九、初始化文件

以上所说的所有设置都是只有当前shell生效，注销然后再登录之后那些设置都不存在了。如果你想在你下次登录时还可以继续使用你的设置，则需要把你的设置添加到初始化文件中。

Bash shell 的初始化文件包括两个，即登录文件和环境文件。

初始化文件存放着所有希望在每次登录时自动执行的命令，而环境文件存放着所有希望在新 shell 启动时自动执行的程序。

为了提供更多的功能，Bash shell 还提供了注销文件，用于存放注销登录时自动运行的命令。

1、文件名称

初始化文件的名称在不同的系统中可能会稍有不同，但基本都是以下这种：

执行环境	文件名称
登录文件	.bash_profile、.profile、.bash_login
环境文件	.bashrc
注销文件	.bash_logout

文件存放的目录都为用户目录，即：/home/用户名

注：

系统启动的时候会先执行.profile然后执行.bashrc，所以如果这两个文件存在相同的配置的话，前面的会被后面的覆盖。

2、登录 shell 与非登录 shell

1）登录 shell

在任何时候，如通过ssh连接登录到远程主机，或者使用登录一个 shell，等。这类型需要用户进行登录认证才能进入的shell，我们称之为登录 shell。

2）非登录 shell

当打开一个 shell 窗口不需要登录认证时，如在一个已登录的 shell 窗口输入 bash 打开一个新 shell，或者在桌面环境简单地打开一个终端窗口，等，我们称这类 shell 为 非登录 shell。

非登录 shell 只执行环境文件。

3、初始化文件内容

shell 的初始化文件一般包含下述内容：

1）创建或者修改环境变量的命令

2）执行所有一次性操作的命令

3）合理的注释

4）等

如：

# 设置环境变量
HISTSIZE=50
HISTFILESIZE=1000
# 设置文件创建掩码，控制新创建文件的默认权限
umask 077
# 设置别名
alias ll='ls -alF'
alias la='ls -A'
alias l='ls -CF'
# 设置默认的分页程序（需要调用分页程序显示数据时就会调用该程序，如 man 命令）
export PAGER=less
# 设置分页程序的默认选项，相当于：alias less='less -CMs'
export LESS='-CMs'
# 查看命名为`.bashrc`的文件是否存在，如果存在，则运行这个文件
if [ -f "$HOME/.bashrc" ]; then
    . "$HOME/.bashrc"
fi

十、参考

书箱：《Unix & Linux 大学教程》第11-14章 (美)Harley Hahn 著张杰良译

博客：命令行界面 (CLI)、终端 (Terminal)、Shell、TTY的区别

SegmentFault： Linux TTY/PTS概述