Acwing - Linux基础课（三）- Shell

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飞翔的葱油饼 2021-11-30 15:16:22 博主文章分类：Linux ©著作权

文章标签 linux bash shell 字符串重定向 文章分类 虚拟化云计算

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Shell语法

概述

Shell是我们通过命令行与操作系统沟通的语言

Shell是逐行解释执行的，它不需要编译，它可以直接运行。

Shell脚本可以直接在命令行运行，也可以将一套逻辑组织成一个文件，方便复用。

Linux里常见的Shell脚本，有很多，比如

Bourne Shell（/usr/bin/sh或/bin/sh）
Bourne Again Shell（/bin/bash）
C Shell（/usr/bin/csh）
K Shell（/usr/bin/ksh）
zsh
…

Linux系统中一般默认用bash，所以接下来讲解bash中的语法

文件开头需要写上 #! /bin/bash，指明bash为脚本解释器。

示例

创建一个Shell脚本

vim test.sh

按下i，进入编辑模式，并输入如下内容

#! /bin/bash

echo "Hello,World"

运行方式

作为可执行文件
给文件添加可执行权限
chmod +x test.sh执行
./test.sh
用解释器执行
bash test.sh

注释

单行注释：每行 # 之后的内容均是注释

# 这是注释
echo "Hello,World" # 注释

多行注释

:<<EOF
这是注释
这是注释
这是注释
EOF

其中EOF可以换成其他任意字符串，例如

:<<abc 注释 注释注释 abc

变量

定义变量

name1="hby"
name2='hby'
name3=hby
# 这三种写法等价，都是定义字符串

使用变量

需要加上$，或者${}，{}是可选的，{}是用来帮助解释器识别变量名的边界的

echo $name1  # 输出hby 
echo ${name2}  # 输出hby
echo ${name2}haha  # 输出hbyhaha

只读变量

使用readonly或者declare进行声明，类似C++的const或者java的final

name=hby
readonly name  # 标记为只读
declare -r name  # 两种写法都可

name=abc # 会报错

可以用type命令来判断另一个命令是否是内置命令等，比如type readonly，type ls，type cd，type pwd，type top

删除变量

使用unset即可

#! /bin/bash

name=hby
unset name

echo ${name} # 输出空字符串, 当一个变量不存在时, 其为空字符串

变量类型

自定义变量（局部变量）
子进程不能访问的变量
环境变量（全局变量）
子进程可以访问的变量

将自定义变量改为环境变量

root@yogurt:~$ name=hby # 自定义变量
root@yogurt:~$ export name # 改为环境变量
root@yogurt:~$ declare -x name # 改为环境变量

将环境变量改为自定义变量

root@yogurt:~$ export name=hby # 定义环境变量
root@yogurt:~$ declare +x name # 改为自定义变量

如何在一个bash里开一个子进程呢？

在一个命令行下，输入bash，会开启一个子进程，然后原先的进程会休眠，再输入exit，则会从子进程退出到父进程。

root@yogurt:~$ echo $$ # 查看当前shell的pid
root@yogurt:~$ bash # 新开一个子进程
root@yogurt:~$ exit # 退出子进程

字符串

字符串可以用单引号，也可以用双引号，也可以不用引号。

单引号和双引号的区别：

单引号中的内容会原样输出，不会执行，不会读取变量
双引号中的内容，可以执行，可以读取变量

name=hby
echo 'hello, $name \"hh\"'
echo "hello, $name \"hh\""
echo hello, $name \"hh\"

不加引号的效果和双引号的一致

获取字符串的长度

name="hby"
echo ${#name} # 输出3

提取子串

name="hello,hby"
echo ${name:0:5} # 提取从0开始的5个字符
echo ${name:5} # 提取从5到字符串结尾的子串

默认变量

文件参数变量

在执行Shell脚本时，可以向脚本传递参数，$1是第一个参数，$2是第二个参数，以此类推，特殊的，$0是文件名（命令的第一段）

例，创建一个test.sh

#! /bin/bash
echo "文件名: "$0
echo "第1个参数: "$1
echo "第2个参数: "$2
echo "第3个参数: "$3
echo "第4个参数: "$4

比如执行

./test.sh

则$0就是./test.sh

如果用绝对路径执行，比如

/home/yogurt/test.sh

则$0就是 /home/yogurt/test.sh

其他相关变量

$# 文件传入的参数个数
$* 由所有参数构成的，由空格隔开的字符串, "$1 $2 $3 $4"
$@ 每个参数分别用双引号括起来的字符串, "$1" "$2" "$3" "$4"
$$ 脚本当前运行的进程ID
$? 上一条命令的退出状态，exit code，0表示正常退出，其他值表示错误
$(command) 返回command这条命令的输出结果（stdout）（注意区分输出结果和返回值）
`command` 返回 command 这条命令的stdout

数组

数组中可以存放多个不同类型的值，只支持一维数组，初始化时不需要指明数组大小，数组下标从0开始

定义

数组用小括号表示，元素之间用空格隔开，如

array=(1 abc "def" yogurt)

注意，数组元素都是字符串，无论是用双引号，单引号，或者不加引号

也可以直接用下标定义数组中某个元素的值

array[0]=1
array[1]=abc
array[2]="def"
array[3]=yogurt

数组下标定义比较灵活，中间位置的下标都可以不用定义，比如

array[0]=1
array[1]=abc
array[2]="def"
array[1000]=yogurt

读取

读取数组中某个元素的值

${array[index]}

如

array=(1 abc "def" yogurt)
echo ${array[0]}
echo ${array[1]}

读取整个数组

${array[@]}  #第一种写法
${array[*]}  #第二种写法

例如

#! /bin/bash
array[0]=1
array[1]=abc
array[1000]=yogurt
echo ${array[@]}  # 输出的时候会直接跳国中间没有值的部分
echo ${#array[@]} # 数组长度(数组中实际有多少元素), 输出3

expr命令

不是一个shell内建的命令，而是一个第三方命令

expr命令可以用来求表达式的值，格式为

expr 表达式

由于expr是一个命令，所以后面表达式的每一项（参数），都要用空格隔开
某一些特殊字符，需要用反斜杠来进行转义
特殊字符，如空格，要用引号括起来
expr会在stdout中输出结果

字符串表达式

length STRING返回 STRING 的长度
比如
#! /bin/bash str="Hello World" echo $(expr length "$str") # 输出11
index STRING CHARSETCHARSET中，任意单个字符在STRING中最前面的字符位置，下标从1开始，如果在STRING中完全不存在CHARSET中的字符，则返回0
比如
#! /bin/bash str="Hello World" echo $(expr index "$str" aWd) # 在Hello World字符串中, 查找aWd中哪个字符最先出现 # 最先出现的是W, 下标为7(下标从1开始)
substr STRING POSITION LENGTH返回STRING字符串中从POSITION开始（下标也从1开始），长度最大为LENGTH的子串。如果POSITION或LENGTH为负数，0，或非数值，则返回空字符串
如
#! /bin/bash str="Hello World" echo $(expr substr "$str" 2 4) # 输出ello

整数表达式

expr支持算术操作，算术表达式优先级低于字符串表达式，高于逻辑关系表达式

+ - 加减，两端参数会转换为整数，转换失败时会报错
* / % 乘除，取模
() 可以改变优先级，但需要用反斜杠转义

例如

a=3
b=4

echo `expr $a + $b`  # 输出7
echo `expr $a - $b`  # 输出-1
echo `expr $a \* $b`  # 输出12，*需要转义
echo `expr $a / $b`  # 输出0，整除
echo `expr $a % $b` # 输出3
echo `expr \( $a + 1 \) \* \( $b + 1 \)`  # 输出20，值为(a + 1) * (b + 1)

逻辑关系表达式

|或，遵循短路原则。如果第一个参数非空或非零，则返回第一个参数的值，否则返回第二个参数的值，但要求第二个参数的值也是非空或非零，否则返回0。如果第一个参数是非空或非零，则不会计算第二个参数
&与，遵循短路原则。如果2个参数都非空非0，则返回第一个参数，否则返回0。
< <= = == != >= >比较大小。=和==是同义词。比较两端的参数，如果为true，则返回1，否则返回0。expr会首先尝试将两端参数转换为整数，并作算术比较，如果转换失败，则按字符集排序规则做字符串比较。

a=3
b=4

echo `expr $a \> $b`  # 输出0，>需要转义
echo `expr $a '<' $b`  # 输出1，也可以将特殊字符用引号引起来
echo `expr $a '>=' $b`  # 输出0
echo `expr $a \<\= $b`  # 输出1

c=0
d=5

echo `expr $c \& $d`  # 输出0
echo `expr $a \& $b`  # 输出3
echo `expr $c \| $d`  # 输出5
echo `expr $a \| $b`  # 输出3

read命令

read命令用于从标准输入中读取单行数据

参数说明

-p ：后面可以添加提示信息
-t：后面跟秒数，定义输入字符的等待时间，超过等待时间后会忽略该命令

例如

#! /bin/bash

read -p "What's your name? " name
echo Hello, $name

当read命令正常读入字符串时，其exit code为0，表示正常退出。

当读入了文件结束符EOF（按下Ctrl + d）时，read命令的exit code为1。

echo命令

用于输出字符串，会自动在末尾加上换行符

echo STRING

显示普通字符串

echo "Hello World"
echo Hello World  # 引号可以省略

显示转义字符串

echo "\"Hello,World\"" # 双引号或者不加引号
# 单引号会原样输出, 不会转义

显示变量

name=yogurt
echo "my name is $name"

显示换行

echo -e "Hello\nWorld" # -e开启转义, esacpe

显示不换行

echo -e "Hello \c" # \c取消换行
echo "World"
# 由于 echo 会自动在输出完后换行, 如果想要2个echo输出在同一行, 可以用 \c 取消换行

显示的结果定向至文件

echo "Hello,World" > output.txt

原样输出字符串，用单引号即可

显示命令执行结果

echo `date`

printf命令

该命令用于格式化输出，类似于C/C++中的printf函数

默认不会在结尾加上换行符

命令格式

printf format-string [argument]

例

printf "%10d!\n" 123 # 占10位, 右对齐
printf "%-10.2f!\n" 123.123123 #占10位, 保留2位小数, 左对齐
printf "My name is %s\n" "yogurt"
printf "%d * %d = %d \n" 2 3 `expr 2 \* 3`

test命令与判断符号[]

用于判断一个表达式是否为真

test命令是一个shell内置的命令，其与[]的作用几乎一模一样

逻辑运算符 && 和 ||，这个是属于shell的。二者也遵循短路原则

exp1 && exp2：当exp1为假时，会直接忽略exp2
exp1 || exp2：当exp1为真时，会直接忽略exp2

当表达式的exit code为0时，表示真；非0表示假。（与C/C++中的定义相反）

test命令用于判断文件类型，以及对变量做比较

test命令用exit code返回结果，而不是用stdout。

0表示真，非0表示假

例

test 2 -lt 3
echo $? # 得到0, 表示 2 < 3 的结果是真

test 3 -lt 2
echo $? # 得到1, 表示 3 < 2 的结果是假

文件类型判断

如test -e filename，判断文件是否存在

参数

-e 文件是否存在
-f 是否为文件
-d 是否为目录

test -e test.sh && echo "exists" || echo "Not exists"

文件权限判断

test -r filename，判断文件是否可读

参数

-r 文件是否可读
-w 文件是否可写
-x 文件是否可执行
-s 文件是否非空

整数间比较

test $a -eq $b

参数

-eq 是否相等
-ne
-gt
-ge
-lt
-le

字符串比较

参数

test -z STRING 判断STRING是否为空
test -n STRING 判断STRING是否非空（-n可以省略）
test str1==str2 判断是否相等
test str1!=str2

多重条件判定

test -r filename -a -x filename

参数

-a 两个条件是否同时成立（a for and）
-o 两个条件是否至少一个成立（o for or）
! 取反。如test ! -x filename

判断符号`[]`

[]与test用法几乎一模一样，更常用于if语句中。另外[[]]是[]的加强版，支持的特性更多

例如

[ 2 -lt 3 ] # 为真, 返回值为0
echo $? # 输出0

[ -e test.sh ] && echo "exists" || echo "Not exists"

注意：

[]中的每一项之间都要用空格隔开，比如[ 2 -lt 3 ]
[]括号内的变量，最好用双引号括起来
[]括号内的常数，最好用单/双引号括起来

例

name="acwing yxc"
[ $name == "acwing yxc" ] # 错误, 等价于[ acwing yxc == "acwing yxc" ] 会报错参数过多
[ "$name" == "acwing yxc" ] # 正确

type [ 会发现[是一个命令

判断语句

if…then 形式

单层if

命令格式

if condition
then
  语句1
  语句2
  ...
fi

判断的是condition的退出状态（exit code）是否为0

所以condition应该是一个可执行的命令，if会根据这个命令执行的返回值（exit code）来判断条件是否成立

示例

a=3
b=4
if [ "$a" -lt "$b" ] && [ "$a" -gt 2 ]
then 
  echo ${a}在范围内
fi

单层if-else

if condition
then
  语句一
  ...
else
  语句二
  ...
fi

多层if-elif-elif-else

if condition
then
  语句一
  ...
elif condition
then
  语句一
  ...
elif condition
then
  语句一
  ...
else
  语句一
  ...
fi

case…esac形式

类似于java或C++代码中的swich

case $变量名称 in
  值1)
    语句1
    语句2
    ...
    ;;
  值2)
    语句1
    语句2
    ...
    ;;
  *)
    语句1
    语句2
    ...
    ;;
esac

示例

a=4

case $a in
  1)
    echo ${a}等于1
    ;;
  2)
    echo ${a}等于2
    ;;
  3)
    echo ${a}等于3
    ;;
  *)
    echo ${a}等于其他
    ;;
esac

循环语句

for循环

第一种for循环

命令格式

for var in val1 val2 val3
do
  语句1
  语句2
  ...
done

示例：输出a b c 每个元素一行

for i in a b c
do
  echo $i
done

示例：输出当前路径下的所有文件名，每个文件名一行

for file in `ls`
do
  echo $file
done

示例：输出1-10

for i in $(seq 1 10)
do
  echo $i
done

或者使用{1..10}，{a..z}

for i in {1..10}
do
  echo $i
done

for i in {a..z}
do
  echo $i
done

第二种for循环

类似于C++或者Java中的for循环

命令格式

for ((expression; condition; expresion))
do
  语句1
  语句2
  ...
done

示例，输出1-10

for((i=1; i<=10; i++))
do
  echo $i
done

while循环

和C++与Java类似

命令格式

while condition
do
  语句1
  语句2
  ...
done

示例，从键盘读入并输出数据，直到按下文件结束符（Ctrl + d）（当输入文件结束符EOF后，read命令返回false，此时循环结束）

while read name
do
  echo $name
done

另一种类似do-while循环的循环

命令格式

until condition
do
  语句1
  语句2
  ...
done

只要condition为假，就一直执行，直到condition为真，结束。

示例

until [ "${word}" == "yes" ] || [ "${word}" == "YES" ]
do
  read -p "Please input yes/YES to stop this program: " word
done

break命令

跳出当前这一层循环。（注意shell中的break不能跳出case，与C++有点不一样）

continue命令

跳出当前这一次循环。

示例（输出1-10中的全部奇数）：

for ((i=1; i<= 10; i++))
do
  if [ `expr $i % 2` -eq 0 ]
  then
    continue
  fi
  echo $i
done

死循环的处理方式：

使用top命令找到进程的PID
输入kill -9 PID 杀掉进程

函数

shell中的函数类似于C/C++的函数，但是return的返回值是exit code，取值为0-255，其中0表示正常结束。

如果想获取函数的输出结果，可以通过echo输出到stdout中，然后通过${function_name}来获取stdout中的结果。

函数的return值可以通过$?来获取

命令格式

[function] func_name() { #function关键字可省略
  语句1
  语句2
  ...
}

示例

# 先定义一个函数
func() {
  name=hby
  echo "Hello $name"
  # 不写return语句,默认return 0
}
# 调用这个函数
func # 无需加小括号, 像命令一样直接调用

获取函数的执行结果和返回值

# 先定义一个函数
func() {
  name=hby
  echo "Hello, $name"
  return 123
}

output=$(func) #调用函数并获取stdout
ret=$? #获取返回值

echo "output=$output" # output=Hello, hby
echo "ret=$ret"  # ret=123

函数参数传递

在函数内，$1表示第一个参数，$2表示第二个参数，…

$0仍然是文件名，注意

示例（计算1到n的和）

func() {
  if [ $1 -le 0 ]
  then
    echo 0
    return 0
  fi

  sum=$(func $(expr $1 - 1))
  echo $(expr $sum + $1)
}

echo $(func 10)  # 55

函数内的局部变量

可以在函数内部定义局部变量，作用范围仅在当前函数内。可以在递归函数中定义局部变量，以防止进行递归调用函数时，变量之间相互影响。

命令格式：

local 变量名=变量值

例如：

#! /bin/bash

func() {
  local name=hby
  echo $name
}

func # 执行函数
echo $name # 该变量不存在，输出空串

其实shell执行的很慢，可以将上面的函数调用改为100，用time命令查看一下执行时间

time ./test.sh

会发现都需要0.5s，可见非常慢了

exit命令

exit命令用来退出当前的shell进程，并返回一个退出状态

exit命令可以接受一个整数值作为退出值（exit code），代表退出状态。如果不指定，默认是0

示例

#! /bin/bash
if [ $# -ne 1 ] # 如果传入的参数个数等于1
then
  echo "arguments not valid"
  exit 1
else
  echo "arguments valid"
  exit 0
fi

文件重定向

每个进程都会默认打开3个文件

stdin：标准输入，从命令行读取数据，文件描述符为0
stdout：标准输出，向命令行输出数据，文件描述符为1
stderr：标准错误输出，向命令行输出数据，文件描述符为2

可以用文件重定向，将上面3个文件重定向到其他文件中

重定向命令列表

command > file ：将stdout重定向到file中
command < file：将stdin重定向到file中
command >> file：将stdout以追加方式重定向到file
command n> file：将文件描述符n重定向到file
command n>> file：将文件描述符n以追加方式重定向到file

示例

#! /bin/bash

echo -e "Hello \c" > output.txt
echo "World" >> output.txt

read str < output.txt # 将这条命令的stdin重定向到output.txt,而read命令是从stdin中读取数据,所以就变成了read从output.txt中读取数据
echo $str

可以同时重定向stdin和stdout

先写一个脚本test.sh，从stdin中读入a和b，并输出两数之和到stdout

#! /bin/bash

read a
read b

echo `expr $a + $b`

在编写一个input.txt

11 22

然后运行test.sh，将其输入重定向为input.txt

./test.sh < input.txt # 结果 33

./test.sh < input.txt > output.txt # 同时重定向输入和输出
# 等价于
./test.sh 0< input.txt > 1output.txt # 同时重定向输入和输出

引入外部脚本

C++中可以用include引入外部文件，java可以用import引入

shell中也可以引入其他文件中的代码

语法格式如下

. filename # 注意点号和文件名之间有一个空格

# 或者

source filename

示例

先创建一个文件test1.sh，内容如下

name=hby

再创建一个文件test2.sh，内容如下

#! /bin/bash
. test1.sh # 这里其实相当于把 test1.sh里面的内容全部拷贝到这里了
echo $name

甚至test1.sh都不需要是一个.sh文件，任意文件都可。

比如其文件名为data（不带任何扩展名）

然后在test2.sh中直接引入这个data文件

#! /bin/bash
source data
echo $name

并且引入文件，可以加路径，用相对路径或者绝对路径都可

注：

因为我们的命令行终端，也是一个bash程序，可以将其理解为一个大的文件。

这个bash程序执行之前，会先执行一次.bashrc里面的所有内容。这个.bashrc里面会设置一些环境变量，命令别名什么的。

我们修改完.bashrc这个文件后，一般都会source一下

source .bashrc

这个source .bashrc的命令，就是将.bashrc里的内容全部执行一遍

但是像vim有个.vimrc，这个文件用source的话会报错。

因为.vimrc它不是一个shell脚本，而是vim自带的一些语法。

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