Shell脚本编程入门

认识Shell

Shell原意为贝壳

Linux系统中的shell是一个特殊的应用程序，它介于操作系统内核与用户之间，充当一个“命令解释器”的角色，负责接收用户输入的操作指令（命令）并进行解释，将需要执行的操作传递给内核执行，并输出执行结果。

可以使用命令查看当前使用的是哪种shell以及当前Linux系统中都支持哪些shell种类。

 

查看当前系统使用的shell

 

查看当前Linux系统所支持的shell种类

其中/bin/bash是目前大多数Linux版本采用的默认shell。Bash的全称为Bourne Again Shell，是最受欢迎的开源软件项目之一。

常见的shell解释器程序有很多种，使用不同的shell时，其内部指令、命令行提示等方面会存在一些区别。

 

Shell脚本

只要将平时使用的各种Linux命令按顺序保存到一个文本文件，然后添加可执行权限，这个文件就成为一个shell脚本了。

编写一个恰到好处的shell脚本程序，可以批量处理、自动化地完成一系列维护任务、大大减轻管理员的负担。

周期性的任务可以通过Crond服务来管理，而步骤复杂、操作繁琐的任务可以使用Shell脚本来批量处理，两相结合就可以非常灵活、自主地完成各种系统运维工作。Shell脚本负责具体的备份操作，Crond服务负责控制备份周期。

 

1、脚本的编写

Shell脚本主要由开头部分、注释部分以及语句部分组成

1）开头

“#!/bin/bash”是一行特殊的脚本声明，表示此行以后的语句通过/bin/bash程序来解释执行。

符号“#!”用来告诉系统它后面的参数是用来执行该文件的程序。

2）注释

其它以”#”开头的语句表示注释信息，建议在程序中使用注释，即使过了长时间也能很快的了解脚本的用途。

3）语句

Linux各种命令的集合

 

2、脚本的执行

编写完成shell脚本后，需要赋予执行权限

执行此脚本文件后，输出结果与依次执行这两条命令是相同的，从而实现了“批量处理“的自动化过程。

Linux还提供了执行shell脚本的方式——指定某个shell来解释脚本语句，或者通过内部命令source(或点号”.”)来加载文件的源代码执行。

例如，使用”sh first.sh”或“. first.sh”都可以执行firsh.sh脚本中的语句。

注意：以上三种执行方式不添加执行权限也可以执行文件

 

3、脚本调试

bash -n /path/to/scriptfile    检测脚本中的语法错误

bash -x /path/to/scriptfile    调试执行

 

Shell变量

Shell变量用来存放系统和用户需要使用的特定参数（值）。而且这些参数可以根据用户的设定或系统环境的变化而相应变化。

常见的Shell变量的类型包括自定义变量、环境变量、预定义变量、位置变量。

1、自定义变量

自定义变量是由系统用户自己定义的变量，只在用户自己的Shell环境中有效，因此又称为本地变量。

 

1）定义新的变量

定义变量的基本格式为”变量名=变量值“，等号两边没有空格。

[root@localhost ~]# name=tom

[root@localhost ~]# age=20

 

变量名称命名规则：

a.不能使程序中的保留字：例如if, for

b.只能使用数字、字母及下划线，且不能以数字开头

c.见名知义

d.统一命名规则：驼峰命名法

 

2）查看和引用变量的值

 

2、环境变量

环境变量指的是出于运行需要而由Linux系统提前创建的一类变量，主要用于设置用户的工作环境，包括用户宿主目录、命令替换路径、用户当前目录、登录终端等。环境变量的值由linux系统自动维护，会随着用户状态的改变而改变。

使用env命令可以查看当前工作环境下的环境变量，对于常见的一些环境变量应了解其各自的用途。

例如USER表示用户标识、HOME表示用户的宿主目录、LANG表示语言和字符集、PWD表示当前所在的工作目录、PATH表示命令搜索路径….

 

查看当前Linux系统中所有的环境变量

   

可以用命令修改环境变量的搜索路径，这样写完shell脚本以后可以直接输入脚本名称直接执行，不用每次输入文件的路径。

 

临时修改：只对当前终端有效

 

永久修改：永久有效

修改家目录下的隐藏文件.bash_profile，添加指定的搜索路径即可，搜索路径之间用“:”分隔，添加完成后需要重新读取该配置文件让其生效。

 

重新读取配置文件使其立即生效

 

将搜索路径添加完成后直接输入文件名即可运行成功

 

PATH的搜索顺序：从左到右依次搜索，

同样在/usr/bin下面写一个同名的脚本文件，执行时依然执行/testdir/script目录下的文件，当把hash缓存清空后，即执行了/usr/bin目录下的first.sh文件，如果把缓存再次清空，执行脚本文件报错，清空缓存后，有可以执行了。

从此可见，缓存(hash)中的命令优先于搜索路径，如果缓存中有这条命令，就不去搜索PATH变量，文件不存在也执行hash，会报错；清空缓存后，按照PATH变量的搜索顺序依次查找，当PATH变量有多个可以匹配，执行先匹配到，匹配到第一个脚本时不再往下搜索。

 

环境变量的配置文件

全局配置文件：/etc/.bash_profile

个人配置文件：~/.bash_profile

 

3、预定义变量

预定义变量是由Bash程序预先定义好的一类特殊变量，用户只能使用预定义变量，而不能创建新的预定义变量，也不能直接为预定义变量赋值。预定义变量使用$符号和另一个符号组合表示，较常用的几个预定义变量如下：

$#：表示命令行中位置参数的个数。

$*：传递给脚本的所有参数，全部参数合为一个字符串。

$@: 传递给脚本的所有参数，每个参数为独立字符串

$@ $* 只在被双引号包起来的时候才会有差异

$?：表示前一条命令执行后的返回状态，0表示成功，非0表示失败。

$0：表示当前执行的脚本或程序的名称。

 

示例：备份目录数据，并显示备份信息

 

4、位置变量

 位置变量：位置变量也称为位置参数，在脚本代码中调用通过命令行传递给脚本的参数

当执行命令行操作时，第一个字符表示命令名或脚本程序名，其余的字符串参数按照从左到右的顺序依次赋值给位置变量。

$1, $2, …：对应第1、第2等参数， shift [n]换位置

 

示例：计算两个数值的和

 

示例：判断给出的文件的行数

 

   定义只读变量

只读变量：只能声明，但不能修改和删除

readonly name

declare -r name

 

示例：定义只读变量

注意：只读变量同样只在当前终端中有效

 

变量赋值的特殊操作

1）双引号（”）

双引号主要起了一个界定字符串的作用，特别是当要赋值的内容中包含空格时，必须以双引号括起来，否则会报错；其他情况下双引号通常可以省略。

在双引号范围内，使用“$”符号可以引用其他变量的值（变量引用），从而能够直接调用现有变量的值来赋值给新的变量。

2）单引号（’）

当要赋值的内容中包含$、”、 \等具有特殊含义的字符时，应使用单引号括起来。在单引号的范围内，将无法引用其他变量的值，任何字符均作为普通字符看待。但赋值内容中包含单引号时，需使用“\’”符号进行转义，以免冲突。

 

3）反撇号（`）

反撇号主要用于命令替换，允许将执行某个命令的屏幕输出结果赋值给变量。反撇号括起来的范围内必须是能够执行的命令行，否则将会出错。

需要注意的是，使用反撇号难以在一行命令中实现嵌套命令替换操作，这时可以改用“$()”来代替反撇号操作，以解决嵌套的问题。

 

变量的作用范围

1、设置局部变量

默认情况下，新定义的变量只在当前的Shell环境中有效，因此成为局部变量。当进入子程序或新的子Shell环境时，局部变量将无法再使用。

 

2、设置全局变量

为了使用户定义的变量在所有的子Shell环境中能够继续使用，减少重复设置工作，可以通过内部命令export将指定的变量导出为”全局变量“可以同时制定多个变量名称作为参数（不需使用$符合），变量名之间以空格分隔。

 

使用export导出全局变量的同时，也可以为变量进行赋值，这样在新定义全局变量时就不需要提前进行赋值了，也可以将之前的局部变量设置使用export命令设置为全局变量，使其在子shell中可以调用。

注意：设置全局变量后，子进程可以调用父进程的变量，反之则不可以。

 

条件测试

使用专门的测试工具test命令，可以对特定条件进行测试，并根据返回值来判断条件是否成立（返回值0表示条件成立）。

test 条件表达式

或

[ 条件表达式 ]

 

两种方式作用完全相同，但后者更为常用，也更贴近编程习惯。需要注意的是，方括号与表达式之间需要至少一个空格进行分割。

根据需要测试的条件类别不同，条件表达式也不一样。比较常用的条件操作包括文件测试、整数值比较、字符串比较，以及针对多个条件的逻辑测试。

执行条件测试操作后，通过预定义变量”$?“可以获得测试命令的返回状态值，从而判断该条件是否成立。echo $?查看返回状态值。

 

1、文件测试

    存在性测试

    -e FILE: 文件存在性测试，存在为真，否则为假

    -a FILE：同-e

     

    存在性及类别测试

    -b FILE：  是否存在且为块设备文件

    -c FILE：  是否存在且为字符设备文件

    -d FILE：  是否存在且为目录文件

    -f FILE：   是否存在且为普通文件

    -h FILE 或 -L FILE：存在且为符号链接文件

    -p FILE：  是否存在且为命名管道文件

    -S FILE：  是否存在且为套接字文件

     

    文件权限测试

    -r：  测试当前用户是否有权限读取（Read）

    -w：         测试当前用户是否有权限写入（Write）

    -x： 测试是否这只有可执行权限（Excute）

     

    文件特殊权限测试

    -g FILE：是否存在且拥有sgid权限

    -u FILE：是否存在且拥有suid权限

    -k FILE：是否存在且拥有sticky权限

     

    文件大小测试

    -s FILE: 是否存在且非空；

     

    文件是否打开

    -t fd:        fd表示文件描述符是否已经打开且与某终端相关

    -N FILE：文件自动上一次被读取之后是否被修改过

    -O FILE：当前有效用户是否为文件属主

    -G FILE：当前有效用户是否为文件属组

     

    双目测试

    FILE1 -ef FILE2: FILE1与FILE2是否指向同一个设备上的相同inode

    FILE1 -nt FILE2: FILE1是否新于FILE2

    FILE1 -ot FILE2: FILE1是否旧于FILE2

 

2、数值比较

-eq：   第1个数等于（Equal）第2个数

-ne：   第1个数不等于（Not Equal）第2个数

-gt：    第1个数大于（Greater Than）第2个数

-lt：    第1个数小于（Lesser Than）第2个数

-le：     第1个数小于或等于（Lesser or Equal）第2个数

-ge：  第1个数大于或等于（Lesser or Equal）第2个数

 

3、字符串比较

=：     第1个字符串与第2个字符串相同

!=：    第1个字符串与第2个字符串相同，其中!符号表示取反的意思

-z：    检查字符串是否为空（Zero），对于未定义或赋予空值的变量将视为空串。

==：    是否等于；

>:      ascii码是否大于ascii码

<:      是否小于

!=:     是否不等于

=~:     左侧字符串是否能够被右侧的PATTERN所匹配

注意: 此表达式一般用于[[ ]]中；

 

-z "STRING"：字符串是否为空，空为真，不空为假

-n "STRING"：字符串是否不空，不空为真，空为假

注意：用于字符串比较时的用到的操作数都应该使用引号

 

算术运算

bash中的算术运算

+, -, *, /, %取模（取余） , **（乘方）

实现算术运算：

let var=算术表达式

var=$[算术表达式]

var=$((算术表达式))

var=$(expr arg1 arg2 arg3 …)

declare –i var = 数值

echo ‘算术表达式’ | bc

乘法符号有些场景中需要转义， 如*

bash有内建的随机数生成器： $RANDOM（ 1-32767）

echo $[$RANDOM%50] ： 0-49之间随机数

 

赋值

增强型赋值：

+=, -=, *=, /=, %=

let varOPERvalue

例如:let count+=3            自加3后自赋值

自增，自减：

let var+=1

let var++

let var-=1

let var–

 

示例：算术运算

 

示例：j自增自减运算

 

    逻辑测试

&&：逻辑与，表示“而且”的意思，只有当前后两个条件都成立时，真个测试命令的返回值才为0。使用test命令测试时，&&可改为-a。

||：逻辑与，表示“或者”的意思，只有前后两个条件有一个成立时，整个测试命令的返回值为0。使用test名测试时，||可改为-o。

!：逻辑否，表示“不”的意思，只有当指定的条件不成立时，正测试命令的返回值才为0。

 

逻辑运算

true, false

1, 0

与：&&

1 与 1 = 1

1 与 0 = 0

0 与 1 = 0

0 与 0 = 0

或：||

1 或 1 = 1

1 或 0 = 1

0 或 1 = 1

0 或 0 = 0

非： ！

! 1 = 0

! 0 = 1

短路运算

短路与：

第一个为0，结果必定为0；

第一个为1，第二个必须要参与运算；

短路或：

第一个为1，结果必定为1；

第一个为0，第二个必须要参与运算；

异或： ^

异或的两个值,相同为假，不同为真

 

聚集命令

有两种聚集命令的方法

复合式： date; who | wc –l          命令会一个接一个地运行

子shell： (date; who | wc -l )  >> /tmp/trace

所有的输出都被发送给单个STDOUT和STDERR

 

组合测试条件

第一种方式：

COMMAND1 && COMMAND2 并且

COMMAND1 || COMMAND2 或者

! COMMAND 非

如： [ -e FILE ] && [ -r FILE ]

第二种方式：

EXPRESSION1 -a EXPRESSION2 并且

EXPRESSION1 -o EXPRESSION2 或者

! EXPRESSION

必须使用测试命令进行；

# [ -z “$HOSTNAME” -o $HOSTNAME "==\"localhost.localdomain" ] && hostname www.magedu.com

# [ -f /bin/cat -a -x /bin/cat ] && cat /etc/fstab

 

示例：判断两个变量的大小

 

退出状态

进程使用退出状态来报告成功或失败，$? 变量保存最近的命令退出状态

0  代表成功

1－255  代表失败

 

示例：ping一个ip地址，并查看其返回值

 

退出状态码

bash自定义退出状态码

exit [n]：自定义退出状态码；

注意：脚本中一旦遇到exit命令，脚本会立即终止；终止退出状态取决于exit命令后面的数字

      如果未给脚本指定退出状态码，整个脚本的退出状态码取决于脚本中执行的最后一条命令的状态码

 

示例：根据测试条件返回状态码

 

read命令：接受用户输入

使用read来把输入值分配给一个或多个shell变量：

read  [选项]  [参数]

-p    指定要显示的提示信息

-t    指定读取值时等待的时间（秒）

-n    读取用户输入的前几个字符

-s    隐藏用户的输入字符

-r    允许输入包含反斜杠

-d    以-d选项指定的字符作为结束符，如空格、特殊符号

read 从标准输入中读取值，给每个单词分配一个变量，所有剩余单词都被分配给最后一个变量。

read -p “Enter a filename: “ FILE

 

示例：编写修改当前用户的密码脚本

使用-s选项可隐藏用户要输入的字符信息，如密码等信息