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流程控制：for 循环

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在这关于流程控制的最后一章中，我们将看看另一种 shell 循环构造。for 循环不同于 while 和 until 循环，因为 在循环中，它提供了一种处理序列的方式。这证明在编程时非常有用。因此在 bash 脚本中，for 循环是非常流行的构造。

实现一个 for 循环，很自然的，要用 for 命令。在现代版的 bash 中，有两种可用的 for 循环格式。

for: 传统 shell 格式

原来的 for 命令语法是：

for variable [in words]; do
    commands
done

这里的 variable 是一个变量的名字，这个变量在循环执行期间会增加，words 是一个可选的条目列表， 其值会按顺序赋值给 variable，commands 是在每次循环迭代中要执行的命令。

在命令行中 for 命令是很有用的。我们可以很容易的说明它是如何工作的：

[me@linuxbox ~]$ for i in A B C D; do echo $i; done
A
B
C
D

在这个例子中，for 循环有一个四个单词的列表：“A”，“B”，“C”，和 “D”。由于这四个单词的列表，for 循环会执行四次。 每次循环执行的时候，就会有一个单词赋值给变量 i。在循环体内，我们有一个 echo 命令会显示 i 变量的值，来演示赋值结果。 正如 while 和 until 循环，done 关键字会关闭循环。

for 命令真正强大的功能是我们可以通过许多有趣的方式创建 words 列表。例如，通过花括号展开：

[me@linuxbox ~]$ for i in {A..D}; do echo $i; done
A
B
C
D

或者路径名展开：

[me@linuxbox ~]$ for i in distros*.txt; do echo $i; done
distros-by-date.txt
distros-dates.txt
distros-key-names.txt
distros-key-vernums.txt
distros-names.txt
distros.txt
distros-vernums.txt
distros-versions.txt

或者命令替换：

#!/bin/bash
# longest-word : find longest string in a file
while [[ -n $1 ]]; do
    if [[ -r $1 ]]; then
        max_word=
        max_len=0
        for i in $(strings $1); do
            len=$(echo $i | wc -c)
            if (( len > max_len )); then
                max_len=$len
                max_word=$i
            fi
        done
        echo "$1: '$max_word' ($max_len characters)"
    fi
    shift
done

在这个示例中，我们要在一个文件中查找最长的字符串。当在命令行中给出一个或多个文件名的时候， 该程序会使用 strings 程序（其包含在 GNU binutils 包中），为每一个文件产生一个可读的文本格式的 “words” 列表。 然后这个 for 循环依次处理每个单词，判断当前这个单词是否为目前为止找到的最长的一个。当循环结束的时候，显示出最长的单词。

如果省略掉 for 命令的可选项 words 部分，for 命令会默认处理位置参数。 我们将修改 longest-word 脚本，来使用这种方式：

#!/bin/bash
# longest-word2 : find longest string in a file
for i; do
    if [[ -r $i ]]; then
        max_word=
        max_len=0
        for j in $(strings $i); do
            len=$(echo $j | wc -c)
            if (( len > max_len )); then
                max_len=$len
                max_word=$j
            fi
        done
        echo "$i: '$max_word' ($max_len characters)"
    fi
done

正如我们所看到的，我们已经更改了最外围的循环，用 for 循环来代替 while 循环。通过省略 for 命令的 words 列表， 用位置参数替而代之。在循环体内，之前的变量 i 已经改为变量 j。同时 shift 命令也被淘汰掉了。

为什么是 i？

你可能已经注意到上面所列举的 for 循环的实例都选择 i 作为变量。为什么呢？ 实际上没有具体原因，除了传统习惯。 for 循环使用的变量可以是任意有效的变量，但是 i 是最常用的一个，其次是 j 和 k。

这一传统的基础源于 Fortran 编程语言。在 Fortran 语言中，以字母 I，J，K，L 和 M 开头的未声明变量的类型 自动设为整形，而以其它字母开头的变量则为实数类型（带有小数的数字）。这种行为导致程序员使用变量 I，J，和 K 作为循环变量， 因为当需要一个临时变量（正如循环变量）的时候，使用它们工作量比较少。这也引出了如下基于 fortran 的俏皮话：

“神是真实的，除非是声明的整数。”

for: C 语言格式

最新版本的 bash 已经添加了第二种格式的 for 命令语法，该语法相似于 C 语言中的 for 语法格式。 其它许多编程语言也支持这种格式：

for (( expression1; expression2; expression3 )); do
    commands
done

这里的 expression1，expression2，和 expression3 都是算术表达式，commands 是每次循环迭代时要执行的命令。 在行为方面，这相当于以下构造形式：

(( expression1 ))
while (( expression2 )); do
    commands
    (( expression3 ))
done

expression1 用来初始化循环条件，expression2 用来决定循环结束的时间，还有在每次循环迭代的末尾会执行 expression3。

这里是一个典型应用：

#!/bin/bash
# simple_counter : demo of C style for command
for (( i=0; i<5; i=i+1 )); do
    echo $i
done

脚本执行之后，产生如下输出：

[me@linuxbox ~]$ simple_counter
0
1
2
3
4

在这个示例中，expression1 初始化变量 i 的值为0，expression2 允许循环继续执行只要变量 i 的值小于5， 还有每次循环迭代时，expression3 会把变量 i 的值加1。

C 语言格式的 for 循环对于需要一个数字序列的情况是很有用处的。我们将在接下来的两章中看到几个这样的应用实例。

总结

学习了 for 命令的知识，现在我们将对我们的 sys_info_page 脚本做最后的改进。 目前，这个 report_home_space 函数看起来像这样：

report_home_space () {
    if [[ $(id -u) -eq 0 ]]; then
        cat <<- _EOF_
        <H2>Home Space Utilization (All Users)</H2>
        <PRE>$(du -sh /home/*)</PRE>
        _EOF_
    else
        cat <<- _EOF_
        <H2>Home Space Utilization ($USER)</H2>
        <PRE>$(du -sh $HOME)</PRE>
        _EOF_
    fi
    return
}

下一步，我们将重写它，以便提供每个用户家目录的更详尽信息，并且包含用户家目录中文件和目录的总个数：

report_home_space () {
    local format="%8s%10s%10s\n"
    local i dir_list total_files total_dirs total_size user_name
    if [[ $(id -u) -eq 0 ]]; then
        dir_list=/home/*
        user_name="All Users"
    else
        dir_list=$HOME
        user_name=$USER
    fi
    echo "<H2>Home Space Utilization ($user_name)</H2>"
    for i in $dir_list; do
        total_files=$(find $i -type f | wc -l)
        total_dirs=$(find $i -type d | wc -l)
        total_size=$(du -sh $i | cut -f 1)
        echo "<H3>$i</H3>"
        echo "<PRE>"
        printf "$format" "Dirs" "Files" "Size"
        printf "$format" "----" "-----" "----"
        printf "$format" $total_dirs $total_files $total_size
        echo "</PRE>"
    done
    return
}

这次重写应用了目前为止我们学过的许多知识。我们仍然测试超级用户（superuser），但是我们在 if 语句块内 设置了一些随后会在 for 循环中用到的变量，来取代在 if 语句块内执行完备的动作集合。我们添加了给 函数添加了几个本地变量，并且使用 printf 来格式化输出。

拓展阅读

• 《高级 Bash 脚本指南》有一章关于循环的内容，其中列举了各种各样的 for 循环实例：

  http://tldp.org/LDP/abs/html/loops1.html

• 《Bash 参考手册》描述了循环复合命令，包括了 for 循环：

  http://www.gnu.org/software/bash/manual/bashref.html#Looping-Constructs