Linux 系统基础 - Shell 编程基础
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本文摘要
本文主要介绍 Linux Shell 编程的基础知识，包含下面 8 个方面：
- Shell 编程概述
- Shell 关键字
- Shell 变量
- Shell 运算
- Shell 语句
- Shell 函数
- Shell 调试
- Shell 易错点
下面一一介绍。
Shell 编程概述
在 Linux 下有一门脚本语言叫做：Shell 脚本，这个脚本语言可以帮助我们简化很多工作，例如编写自定义命令等，所以还是很有必要学习它的基本用法的，一个简单的 hello.sh 脚本像下面这样，第一行 #!/bin/bash 标识该 Shell 脚本由哪个 Shell 解释：
#!/bin/bash
echo "Hello World!"
赋予权限才可以执行：
# 赋予可执行权限
chmod a+x hello.sh
# 执行
./hello.sh
# 结果
Hello World!
Shell 的编写流程：
- 编写 Shell 脚本
- 赋予可执行权限
- 执行，调试
下面来介绍具体的语法。
Shell 关键字
常用的关键字如下：
- echo：打印文字到屏幕
- exec：执行另一个 Shell 脚本
- read：读标准输入
- expr：对整数型变量进行算术运算
- test：用于测试变量是否相等、 是否为空、文件类型等
- exit：退出
看个例子：
#!/bin/bash
echo "Hello Shell"
# 读入变量
read VAR
echo "VAR is $VAR"
# 计算变量
expr $VAR - 5
# 测试字符串
test "Hello"="HelloWorld"
# 测试整数
test $VAR -eq 10
# 测试目录
test -d ./Android
# 执行其他 Shell 脚本
exec ./othershell.sh
# 退出
exit
运行前，你需要新建一个 othershell.sh 的文件，让它输出 I'm othershell，并且中途需要一次输入，我这里输入的是 10：
Hello Shell
10
VAR is 10
5
I'm othershell
学习任何一门语言都要了解它的变量定义方法，Shell 也不例外。
Shell 变量
Shell 变量分为 3 种：
- 用户自定义变量
- 预定义变量
- 环境变量
定义变量需要注意下面 2 点：
- 等号前后不要有空格：
NUM=10 - 一般变量名用大写：
M=1
使用 $VAR 调用变量：
echo $VAR
1. 用户自定义变量
这种变量只支持字符串类型，不支持其他字符，浮点等类型，常见有这 3 个前缀：
unset：删除变量readonly：标记只读变量export：指定全局变量
一个例子：
#!/bin/bash
# 定义普通变量
CITY=SHENZHEN
# 定义全局变量
export NAME=cdeveloper
# 定义只读变量
readonly AGE=21
# 打印变量的值
echo $CITY
echo $NAME
echo $AGE
# 删除 CITY 变量
unset CITY
# 不会输出 SHENZHEN
echo $CITY
运行结果：
SHENZHEN
cdeveloper
21
2. 预定义变量
预定义变量常用来获取命令行的输入，有下面这些：
- $0 ：脚本文件名
- $1-9 ：第 1-9 个命令行参数名
- $# ：命令行参数个数
- $@ ：所有命令行参数
- $* ：所有命令行参数
- $? ：前一个命令的退出状态，可用于获取函数返回值
- $$ ：执行的进程 ID
一个例子：
#!/bin/bash
echo "print $"
echo "\$0 = $0"
echo "\$1 = $1"
echo "\$2 = $2"
echo "\$# = $#"
echo "\$@ = $@"
echo "\$* = $*"
echo "\$$ = $$"
echo "\$? = $?"
执行./hello.sh 1 2 3 4 5 的结果：
print $
# 程序名
$0 = ./hello.sh
# 第一个参数
$1 = 1
# 第二个参数
$2 = 2
# 一共有 5 个参数
$# = 5
# 打印出所有参数
$@ = 1 2 3 4 5
# 打印出所有参数
$* = 1 2 3 4 5
# 进程 ID
$$ = 9450
# 之前没有执行其他命令或者函数
$? = 0
3. 环境变量
环境变量默认就存在，常用的有下面这几个：
- HOME：用户主目录
- PATH：系统环境变量 PATH
- TERM：当前终端
- UID：当前用户 ID
- PWD：当前工作目录，绝对路径
还是看例子：
#!/bin/bash
echo "print env"
echo $HOME
echo $PATH
echo $TERM
echo $PWD
echo $UID
运行结果：
print env
# 当前主目录
/home/orange
# PATH 环境变量
/home/orange/anaconda2/bin:后面还有很多
# 当前终端
xterm-256color
# 当前目录
/home/orange
# 用户 ID
1000
Shell 变量就介绍到这里，下面来介绍 Shell 的变量运算。
Shell 变量运算
我们经常需要在 Shell 脚本中计算，掌握基本的运算方法很有必要，下面就是 4 种比较常见的运算方法，功能都是将 m + 1：
- m=$[ m + 1 ]
- m=
expr $m + 1# 用 `` 字符包起来 - let m=m+1
- m=$(( m + 1 ))
来看一个实际的例子：
#!/bin/bash
m=1
m=$[ m + 1 ]
echo $m
m=`expr $m + 1`
echo $m
# 注意：+ 号左右不要加空格
let m=m+1
echo $m
m=$(( m + 1 ))
echo $m
运行结果：
2
3
4
5
了解了基本的运算方法，下面进一步来学习 Shell 的语句。
Shell 语句
Shell 语句跟高级语言有些类似，也包括分支，跳转，循环，下面就带着大家一个一个突破。
1. if 语句
这个跟高级语言的 if - else - if 类似，只是格式有些不同而已，也来看个例子吧：
#!/bin/bash
read VAR
# 下面这两种判断方法都可以，使用 [] 注意左右加空格
#if test $VAR -eq 10
if [ $VART -eq 10 ]
then
echo "true"
else
echo "false"
fi
2. case 语句
case 语句有些复杂，要注意格式：
#!/bin/bash
read NAME
# 格式有点复杂，一定要注意
case $NAME in
"Linux")
echo "Linux"
;;
"cdeveloper")
echo "cdeveloper"
;;
*)
echo "other"
;;
esac
运行结果：
# 输入 Linux
Linux
Linux
# 输入 cdeveloper
cdeveloper
cdeveloper
# 输入其他的字符串
hello
other
3. for 循环
这是一个 for 循环基本使用例子，挺简单的，有点类似 Python：
#!/bin/bash
# 普通 for 循环
for ((i = 1; i <= 3; i++))
do
echo $i
done
# VAR 依次代表每个元素
for VAR in 1 2 3
do
echo $VAR
done
运行结果：
1
2
3
4. while 循环
注意与 for 循环的区别：
#!/bin/bash
VAR=1
# 如果 VAR 小于 10，就打印出来
while [ $VAR -lt 10 ]
do
echo $VAR
# VAR 自增 1
VAR=$[ $VAR + 1 ]
done
运行结果：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5. until 循环
until 语句与上面的循环的不同点是它的结束条件为 1：
#!/bin/bash
i=0
# i 大于 5 时，循环结束
until [[ "$i" -gt 5 ]]
do
echo $i
i=$[ $i + 1 ]
done
6. break
Shell 中的 break 用法与高级语言相同，都是跳出循环，来看个例子：
#!/bin/bash
for VAR in 1 2 3
do
# 如何 VAR 等于 2 就跳出循环
if [ $VAR -eq 2 ]
then
break
fi
echo $VAR
done
运行结果：
1
7. continue
continue 用来跳过本次循环，进入下一次循环，再来看看上面的例子：
#!/bin/bash
for VAR in 1 2 3
do
# 如果 VAR 等于 2，就跳过，直接进入下一次 VAR = 3 的循环
if [ $VAR -eq 2 ]
then
continue
fi
echo $VAR
done
运行结果：
1
3
下面介绍 Shell 编程中比较重要的函数，好像每种编程语言的函数都很重要。
Shell 函数
函数可以用一句话解释：带有输入输出的具有一定功能的黑盒子，相信有过编程经验的同学不会陌生。那么，我们先来看看 Shell 中函数定义的格式。
1. 定义函数
有 2 种常见格式：
function fun_name()
{
}
fun_name()
{
}
例如：
#!/bin/bash
function hello_world()
{
echo "hello world fun"
echo $1 $2
return 1
}
hello()
{
echo "hello fun"
}
2. 调用函数
如何调用上面的 2 个函数呢？
# 1. 直接用函数名调用 hello 函数
hello
# 2. 使用「函数名 函数参数」来传递参数
hello_world 1 2
# 3. 使用「FUN=`函数名 函数参数`」 来间接调用
FUN=`hello_world 1 2`
echo $FUN
3. 获取返回值
如何获取 hello_world 函数的返回值呢？还记得 $? 吗？
hello_world 1 2
# $? 可用于获取前一个函数的返回值，这里结果是 1
echo $?
4. 定义本地变量
使用 local 来在函数中定义本地变量：
fun()
{
local x=1
echo $x
}
俗话说，程序 3 分靠写，7 分靠调，下面我们就来看看如何调试 Shell 程序。
Shell 调试
使用下面的命令来检查是否有语法错误：
sh -n script_name.sh
使用下面的命令来执行并调试 Shell 脚本：
sh -x script_name.sh
来看个实际的例子，我们来调试下面这个 test.sh 程序：
#!/bin/bash
for VAR in 1 2 3
do
if [ $VAR -eq 2 ]
then
continue
fi
echo $VAR
done
首先检查有无语法错误：
sh -n test.sh
没有输出，说明没有错误，开始实际调试：
sh -x test.sh
调试结果如下：
+ [ 1 -eq 2 ]
+ echo 1
1
+ [ 2 -eq 2 ]
+ continue
+ [ 3 -eq 2 ]
+ echo 3
3
其中带有 + 表示的是 Shell 调试器的输出，不带 + 表示我们程序的输出。
Shell 易错点
这里我总结了一些初学 Shell 编程容易犯的错误，大多都是语法错误：
[]内不能嵌套()，可以嵌套[]$[ val + 1 ]是变量加 1 的常用方法[]在测试或者计算中里面的内容最好都加空格- 单引号和双引号差不多，单引号更加严格，双引号可以嵌套单引号
- 一定要注意语句的格式，例如缩进
总结
本篇博客主要介绍了 Shell 编程的基础知识，一篇博客不可能面面俱到，大家有不懂的还希望多多 Google，尽量养成自学的好习惯，谢谢阅读，一定要实践哦 :)
DLonng at 07/14/17