Shell 入门教程

本文为译文，原文链接：shell

shell是一个高效的、文本化的计算机接口。

shell提示符：当你打开终端时看到的一切。可以让用户执行的程序和命令，常见的有：

• cd改变目录
• ls列出文件和目录
• mv和cp移动和复制文件

但是shell允许您做更多的事情；您可以调用计算机上的任何程序，并且命令行工具的存在就是为了完成您可能想做的任何事情。他们往往比他们的图形对手更有效率。我们这门课会讲到很多。

shell提供交互式编程语言"脚本"。有很多种shell：

• 您可能用过sh或者bash
• 和语言相关的shell：csh
• 或者更好用的shell：fish，zsh，ksh

在这个课堂上，我们将关注无处不在的sh和bash，但是使用其他的shell感觉更好。我喜欢fish。

在您的工具箱中，shell程序是一个非常有用的工具。可以直接在提示符下编写程序，也可以将程序写入文件。

通过#!/bin/sh+chmod +x将shell程序变成可以执行的

使用shell工作

将一个命令运行多次：

for i in $(seq 1 5); do echo hello; done

有很多东西可以展开来讲：

• for x in list; do BODY; done
  • ;终止一个命令 -- 相当于换行
  • 遍历list，将每个值赋值给x，然后运行
  • 分割标志符是“空格”，我们稍后会讲到
  • shell中没有花括号，所以使用do+done
• $(seq 1 5)

  • 运行seq命令，参数分别为1和5

  • 使用括号内命令的输出替换 $()

  • 相当于

    for i in 1 2 3 4 5
    

• echo hello
  • shell脚本中的所有内容都是命令
  • 在本例中，运行echo命令，将打印该命令的参数hello
  • 所有命令都可以在$PATH搜索到

我们可以举个例子：

for f in $(ls); do echo $f; done

将打印当前目录中的每个文件名。可以使用=设置变量的值（=两边不需要空格）

foo=bar
echo $foo

这里也有一些特殊的变量：

• $1-$9：脚本的参数
• $0：脚本的名称
• $#：脚本的参数个数
• $$：当前脚本的进程ID

只打印目录

for f in $(ls); do if test -d $f; then echo dir $f; fi; done

这里展开来讲：

• if CONDITION; then BODY; fi
  • CONDITION是一个命令，如果返回时为0(success)，就会执行BODY
  • 也可以继续执行else或者elif
  • 同样，没有花括号，所以使用then和fi
• test是另外一个命令，提供各式各样的检查与对比功能，退出时会返回对比结果，如果为真，则返回0($?)
  • man COMMAND会对您有很大的帮助，比如：man test
  • 也可以使用[+]执行，比如：[ -d $f ]
    • 查看一下man test和which [的执行结果

可是等等！结果是错误的！如果有个文件叫做“我的文档怎么办”？

• for f in $(ls)展开为for f in My Documents
• 先以My为test的执行参数，然后以Documents作为参数
• 这不是我们想要的！
• shell脚本中导致出现问题最多的原因

参数分割

Bash是通过空格分割参数；但这并不总是您想要的！

• 需要使用引号处理for f in "My Documents"中f的空格，才能正确的执行
• 其他地方也有同样的问题，您看到过吗？比如test -d $f：如果$f中包含空格，test将会发生错误！
• echo碰巧没有问题，因为按空格分隔连接，但是如果文件名包含换行符，怎么办？！变成空格！
• 引号用于所有不希望被拆分的参数
• 我们该如何修复上面的脚本呢？您认为for f in "$(ls)"怎么样？

答案是通配符！

• Bash知道如何使用模板查找文件：
  • * 任意字符串
  • ? 任意字符
  • {a,b,c} 这些字符中的任意一个
• for f in *：这个文件夹下所有的文件
• 在使用通配符时，每个匹配的文件都将变成自己的参数
  • 在使用时，仍需要确保引号的正确使用：test -d "$f"
• 可以使用这些提高通配符效率：
  • for f in a*: 当前文件夹下，所有以a开头的文件
  • for f in foo/*.txt:foo文件夹下，所有以.txt结尾的文件
  • for f in foo/*/p??.txt: 在foo的子文件夹下，以p开头的三个字母的文件

空格的问题不止于此：

• if [ $foo = "bar" ]; then-- 看看这个问题？
• 如果$foo是空的呢？[的参数是=和bar...
• 可以用[ x$foo = "xbar" ]来解决这个问题，但是效率低
• 相反，使用[[：一个bash内置的具有特殊解析的比较器
  • 也可以使用&&代替-a，-o连接||等等

可组合性

Shell之所以强大，部分原因在于它的可组合性。可以将多个程序链接在一起，而不是让一个程序做每一件事情。

关键字是|。

a|b表示同时运行a和b，将a的所有输出，当作b的输入，打印b的输出。

您启动的所有程序(“进程”)都有三个“流”:

• STDIN：当程序读取输入时，它从这里开始
• STDOUT：当程序打印东西时，它就在这里
• STDERR：程序可以选择使用的第二个输出
• 默认的，STDIN是您的键盘输入，STDOUT和STDERR都是您的终端。但是您可以改变他们！
  • a | b将a的输出当作b的输入
  • 同样还有：
    • a > foo（将a的标准输出写入foo文件）
    • a 2> foo（将a的标准错误输出写入foo文件）
    • a < foo（a的标准输入是从foo文件读取的）
    • 提示：tail -f将打印文件内容，即使它正在被写入

为什么这个这么有用？您亲自试试下面程序的输出！

• ls | grep foo：包含单词foo的所有文件
• ps | grep foo：包含单词foo的所有进程
• journalctl | grep -i intel | tail -n5：最后5条带有intel(不区分大小写)的系统日志消息
• who | sendmail -t me@example.com：将登录用户列表发送到me@example.com
• 形成了许多数据处理的基础，稍后我们将讨论它

Bash还提供了许多其他编写程序的方法。

您可以组合形成一个命令(a; b) | tac：先运行a，然后运行b，然后把他们的所有输出当作tac命令的输入，tac是一个将输入反序的命令。

一个不太为人所知但超级有用的方法是过程替换。b <(a)将运行a，为输出流生成一个临时文件名，并将该文件名传递给b。举个例子：

diff <(journalctl -b -1 | head -n20) <(journalctl -b -2 | head -n20)

将向您展示前一个引导日志的前20行与更前一个引导日志的前20行之间的区别。

任务和进程控制

如果您在后台执行周期更长的任务呢？

• 在后台运行的程序是以&结尾
  • 它会立即给你提示
  • 如果你想同时运行两个程序，比如服务器和客户端，这很好解决：server & client
  • 注意：正在运行的程序仍将终端设置为标准输出，试一试：server > server.log & client
• 通过jobs查看所有的进程
  • 注意现实Running的
• 使用fg %JOB将其放到前台(没有参数是最新的)
• 如果您想将当前的程序放入后台：^Z+bg(这里的^Z代表按Ctrl+Z)
  • ^Z将当前的进程停止，并将它变成一个job
  • bg将最新的job在后台运行（就像使用了&）
• 后台jobs仍然绑定到当前会话，如果注销，则退出。您可以使用disown或者nohup切断这种绑定关系。
• $!是最后一个后台进程的pid

在你的电脑上运行的其他东西呢?

• ps很好用：列出正在运行的进程
  • ps -A：打印所有用户的进程（也包括ps ax）
  • ps有很多参数：可以通过man ps查看
• pgrep：搜索进程（和ps -A | grep类似）
  • pgrep -af：通过参数搜索和显示
• kill：通过ID向进程发送信号（pkill by search + -f）
  • 信号告诉进程“做什么事”
  • 最常见:SIGKILL(-9或-KILL)：立刻退出，相当于^\
  • 还有：SIGTERM(-15or-TERM)：立刻优雅的退出，相当于^C

标志符

大多数命令行程序都使用标志符接受参数。标志符通常有短形式(-h)和长形式(--help)。通常运行CMD -h或man CMD会给你展示该CMD可用的标识符的列表。短标志通常可以组合使用，运行rm -r -f相当于运行rm -rf或者rm -fr。一些常见的标识符是有约定俗成的标准的，您会发现它们在很多命令中：

• -a一般指所有文件（也包括那些以点开头的）
• -f通常指强制做什么事情，比如说rm -f
• -h大多数命令都是显示帮助
• -v通常启用详细输出
• -V通常打印命令的版本

此外，双破折号--用于内置命令和许多其他命令中，表示命令选项的结束，之后只接受位置参数。因此，如果您有一个可以使用-v参数的文件(文件类型支持使用)，并且想要grep它，grep pattern -- -v可以，但是grep pattern -v不行。事实上，创建这种文件的方法是touch -- -v。

附录

1. Shell
2. Shell笔记
3. Shell 中各种括号的作用
4. Shell test 命令

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