Bash Shell详解

引言：什么是Shell？

Linux的命令行接口归结起来就是各种Shell，那么到底什么是Shell？
Shell，译为外壳，是用户直接连入计算机所使用的计算机程序，负责解析用户提供的命令，如词法分析、语法分析、句法分析。

1.Shell的分类

Linux 的命令 shell 是与操作系统相分离的一层。不同的 shell 环境影响您具备不同的功能，比如可编辑的命令行和历史命令回查等。shell 还决定了脚本中函数的语法。
下面就列举几个常用的Shell：
1.  bash
bash shell 是 Bourne shell 的一个免费版本，它是最早的 Unix shell，包括许多附加的特点。Bash 有可编辑的命令行，可以回查历史命令，支持 tab 键补齐以使用户避免输入长的文件名。
2.  csh
C shell 使用的是“类C”语法，借鉴了 Bourne shell 的许多特点，只是内部 shell 命令集有所不同。
3.  ksh
Korn shell 的语法与 Bourne shell 相同，同时具备了 C shell 的易用特点。许多安装脚本都使用 ksh ，即使您不把它作为您的主 shell，您也应该在系统中安装它。
4.  tcsh 
TC shell 是 C shell 的一个增强版本，与 C shell 完全兼容。
5.  zsh
Z shell 是 Korn shell 的一个增强版本，具备 bash shell 的许多特色。
> 默认的 shell 是每个用户帐号的一个参数。Linux 中典型的默认 shell 是 /bin/bash，不过也可以用其他的 shell。每个 shell 的 man 文档实际上都非常好，都对各种 shell 及其使用进行了详细的说明。

2.Bash Shell的界面和命令处理机制

Bash Shell的命令提示符：
[ username@hostname working_directory ] {#|$}
看起来可能有些乱，下面来具体介绍一下吧。
username： 用户登入Linux系统所使用的用户
hostname： 当前主机的主机名，非完整格式
working_directory ：用户当前所在目录，随着用户的目录切换而切换的
‘#’：  管理员账号登陆，为root，拥有最高权限，能执行所有操作；
‘$’：  普通用户，非root用户登录，不具有管理员权限，不能执行系统管理类操作；

shell命令的处理机制
shell程序在接收到用户执行命令的请求，分析完成之后，最左侧的字符串会被当作命令，具体查找顺序如下：
1. 查找内部命令
2. 根据PATH环境变量中设定的目录，自左向右逐个搜索目录下的文件名
> 注意：
为了安全起见，建议使用非管理员账号登陆！执行管理操作时，临时切换至管理员账号，操作完成后即退回。

3.Bash Shell的特性

bash shell有很多的特性，基于这些特性让bash shell变得非常易用。

序号 | 特性
—— | ——
1 | 支持命令历史
2 | 支持管道、重定向
3 | 支持命令别名
4 | 支持命令行编辑
5 | 支持命令行展开
6 | 支持文件名通配(globbing) 
7 | 支持使用变量
8 | 支持编程
9 | 支持命令补全
10 | 支持路径补全
11 | 支持命令别名
12 | 支持命令引用（替换）

4.Bash Shell基础知识

Bash Shell文件名通配符

通配符号 | 含义
———— | ——
* | 可以用于匹配任意长度的任意字符
? | 可以匹配任意单个字符
[] | 可以匹配指定范围内的任意单个字符，例如：[a-zA-Z]*[0-9]， 以单个字母开头，以数字结尾的字符串
[^] | 匹配指定范围之外的任意单个字符
还有一些还有一些特殊的通配符，还需要再加上[]才能使用，这些也支持取反格式：[^[]]

通配符号 | 含义
———— | ——
[:space:] | 空白字符
[:punct:] | 标点符号
[:lower:] | 小写字母
[:upper:] | 大写字母
[:alpha:] | 大小写字母
[:digit:] | 数字
[:alnum:] | 数字和大小写字母
> 还有更多的特殊通配符，可以通过man 7 glob来查询帮助

命令补全
在用户输入命令的部分字母后，可以敲击Tab键，通过Bash Shell的命令不全功能，在PATH环境变量中搜索与之前敲击字符相同的命令，并进行自动补全，如果出现多个，再敲击一次Tab，则会以列表形式展现出来。

路径补全
用户可以在输入路径、文件时不必输入路径或文件的全部名称，而是根据给定的起始路径，输入能够唯一代表该路径或文件的部分字符后，通过Tab键进行路径补全，提高输入效率。如果输入的字符不能唯一代表路径或文件，需要再次敲击Tab键，以列表形式列出符合要求的路径或文件。

命令执行的状态结果
Bash Shell通过状态返回值来输出命令的执行结果：
成功：0
失败：1-255
命令执行完成之后，其状态返回值会保存于Bash Shell的特殊变量$?中。
示例：
~]# echo $?
一般在执行完某一个指定命令后执行，来查看命令的执行状态结果。

命令引用（替换）用法 – 把命令中某个子命令替换为其执行结果的过程
命令替换可以使用两种方法：$()或者 `COMMAND`是反引号
示例：
用pwd命令的结果替换：echo "The current directory is $(pwd)"
用date命令的结果替换：touch ./file-$(date +%Y-%m-%d-%H-%M-%S).txt

命令行展开

符号 | 含义
—— | ——
~ | 自动展开为用户的家目录，或指定用户的家目录
{} | 可承载一个以逗号分割的路径列表，并能够将其展开为多个路径

示例：
/tmp/{a,b}，相当于/tmp/a和/tmp/b

练习题：
1. 创建/tmp/x/y1, /tmp/x/y2, /tmp/x/y1/a, /tmp/x/y1/b
~]# mkdir -pv /tmp/x/{y1/{a,b},y2}
2. 创建/tmp/a_c, a_d, b_c, b_d
~]# mkdir -v /tmp/{a,b}_{c,d}
3. 创建如下目录结构：

~]# mkdir -pv /tmp/mylinux/{bin,boot/grub,dev,etc/{rc.d/init.d,sysconfig/network-scripts},lib/modules,lib64,proc,sbin,sys,tmp,usr/local/{bin,sbin},var/{lock,log,run}}

Bash Shell支持的引号

引号类型 | 作用
———— | ——
反引号“或 $() | 命令引用（替换）
双引号”” | 弱引用，可以实现变量替换
单引号‘’ | 强引用，不完成变量替换

命令行编辑中光标跳转快捷键

快捷键 | 作用
——— | ——
Ctrl+a | 跳到命令行首
Ctrl+e | 跳到命令行尾
Ctrl+u | 删除光标至命令行首的内容
Ctrl+k | 删除光标至命令行尾的内容
Ctrl+l | 清屏

系统输入输出设备

设备类型 | 表现形式 | 代码 | 具体设备
———— | ———— | —— | ————
标准输入 | STDIN | 0 | 键盘
标准输出 | STDOUT | 1 | 显示器
标准错误输出 | STDERR | 2 | 显示器

I/O重定向
定义：将默认输入输出设备改变成指定的输入输出设备上的过程

符号 | 作用
—— | ——
> | 标准输出重定向，覆盖输出
>> | 标准输出重定向，追加输出
2> | 错误输出重定向，将错误输出至设备，覆盖输出
2>> | 错误输出重定向，将错误输出至设备，追加输出
&> | 重定向标准输出和错误输出至同一个文件，覆盖输出
< | 标准输入重定向，覆盖输入
<< | 标准输入重定向，输入多行。
示例1：
<br />
~]# cat &lt;&lt; EOF<br />
&gt; hello<br />
&gt; I am leo<br />
&gt; EOF<br />
hello<br />
I am leo<br />
示例2：
<br />
~]# cat &gt;&gt; /tmp/a.txt &lt;&lt; EOF<br />
&gt; 123<br />
&gt; 456<br />
&gt; 789<br />
&gt; EOF<br />
~]# cat /tmp/a.txt<br />
123<br />
456<br />
789<br />
> 可以通过set命令禁止对已存在的文件使用覆盖重定向。
set -C: 禁止对已存在文件使用覆盖重定向
如果仍然想强制覆盖输出，则使用>|代替>即可。
set +C：关闭禁用使用覆盖重定向的功能

管道
定义：把前一个命令的输出，作为后一个命令的输入
命令格式：命令1 | 命令2 | 命令3 | …
示例1：
echo "hello, world." | tr 'a-z''A-Z'
将hello,world.字符全部变成大写。

示例2：
echo "redhat" | passwd --stdin hive
将hive的密码改为redhat

示例3：
cut -d: -f3 /etc/passwd | sort -n
将/etc/passwd文件中以:为分隔符的第三个字段(UID)按数值升序排列