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前言

在这一章我们将看一下，当你按下 enter 键后，发生在命令行中的一些“魔法”。虽然我们会仔细查看几个复杂有趣的 shell 特点，但我们只使用一个新命令来处理这些特性。

一、从 shell 眼中看世界

1.1 echo －显示一行文本

echo 是一个 shell 内部命令，来完成非常简单的认为。它在标准输出中打印出它的文本参数。

echo命令是用来显示你输入的文本内容

[me@linuxbox ~]$ echo helloworld
helloworld

1.2 (字符)展开

每一次你输入一个命令，然后按下 enter 键，在 bash 执行你的命令之前，bash 会对输入的字符完成几个步骤处理。

我们已经知道两三个案例，怎样一个简单的字符序列，例如 “*”, 对shell 来说，有很多的涵义。

使这个发生的过程叫做（字符）展开。

通过展开，你输入的字符，在 shell 对它起作用之前，会展开成为别的字符。

为了说明我们所要表达的意思，让我们看一看 echo 命令。echo 是一个 shell 内部命令，来完成非常简单的认为。它在标准输出中打印出它的文本参数。

[me@linuxbox ~]$ echo this is a test
this is a test

这个命令的作用相当简单明了。

传递到 echo 命令的任一个参数都会在（屏幕上）显示出来。让我们试试另一个例子：

[me@linuxbox ~]$ echo *
Desktop Documents ls-output.txt Music Pictures Public Templates Videos

为什么 echo 不打印 “*” 呢？

最简单的答案就是 shell 把 “*” 展开成了另外的东西（在这种情况下，就是在当前工作目录下的文件名字），在 echo 命令被执行前。当回车键被按下时，shell 在命令被执行前在命令行上自动展开任何符合条件的字符，所以 echo 命令从不会发现“*”, 只把它展开成结果。

1.3 路径名展开

这种通配符工作机制叫做路径名展开。如果我们试一下在之前的章节中使用的技巧，我们会看到它们真是要展开的字符。给出一个主目录，它看起来像这样：

[me@linuxbox ~]$ ls
Desktop ls-output.txt Pictures Templates
....

几种路径展开技巧：

展开以D开头的路径：

[me@linuxbox ~]$ echo D*
Desktop Documents

展开以s结尾的路径

[me@linuxbox ~]$ echo *s
Documents Pictures Templates Videos

3.展开大写开头的路径：

[me@linuxbox ~]$ echo [[:upper:]]*
Desktop Documents Music Pictures Public Templates Videos

[me@linuxbox ~]$ echo /usr/*/share
/usr/kerberos/share /usr/local/share

相关有很多通配符和正则表达式的组合，这里不一一介绍了。

隐藏文件路径名展开 `.`

正如我们知道的，以圆点字符开头的文件名是隐藏文件。

路径名展开也尊重这种行为。像这样的展开：

echo *

不会显示隐藏文件要是展开模式以一个圆点开头，我们就能够在展开模式中包含隐藏文件，而且隐藏文件可能会出现在第一位置，就像这样：

echo .*

它几乎是起作用了。

然而，如果我们仔细检查一下输出结果，我们会看到名字“.” 和 “..” 也出现在结果中。因为这些名字是指当前工作目录和它的父目录，使用这种模式可能会产生不正确的结果。

我们能看到这样的结果，如果我们试一下这个命令：

ls -d .* | less

为了在这种情况下正确地完成路径名展开，我们应该雇佣一个更精确些的模式。这个模式会正确地工作：

ls -d .[!.]?*

这种模式展开成为文件名，每个文件名以圆点开头，第二个字符不包含圆点，再包含至少一个字符，并且这个字符之后紧接着任意多个字符。

这将列出大多数的隐藏文件（但仍将不能包含以多个圆点开头的文件名）这个带有 -A 选项（“几乎所有”）的 ls 命令能够提供一份正确的隐藏文件清单：

ls -A

1.4 波浪线展开 `~`

可能你从我们对 cd 命令的介绍中回想起来，波浪线字符 (“∼”) 有特殊的意思。当它用在一个单词的开头时，它会展开成指定用户的主目录名，如果没有指定用户名，则是当前用户的主目录：

[me@linuxbox ~]$ echo ~
/home/me

如果有用户 “foo” 这个帐号，然后：

[me@linuxbox ~]$ echo ~foo
/home/foo

1.5 算术表达式展开 `${}`

shell 允许算术表达式通过展开来执行。这允许我们把 shell 提示当作计算器来使用:

[me@linuxbox ~]$ echo $((2 + 2))
4

算术表达式展开使用这种格式：

$((expression))

（以上括号中的）表达式是指算术表达式，它由数值和算术操作符组成。算术表达式只支持整数（全部是数字，不带小数点），但是能执行很多不同的操作。这里是一些它支持的操作符：

在算术表达式中空格并不重要，并且表达式可以嵌套。例如，5 的平方乘以 3：

[me@linuxbox ~]$ echo $(($((5**2)) * 3))
75

2.一对括号可以用来把多个子表达式括起来。

[me@linuxbox ~]$ echo $(((5**2) * 3))
75

使用除法和取余操作符

[me@linuxbox ~]$ echo Five divided by two equals $((5/2))
Five divided by two equals 2

[me@linuxbox ~]$ echo with $((5%2)) left over.
with 1 left over.

1.6 花括号展开 `{}`

花括号展开:通过它，你可以从一个包含花括号的模式中创建多个文本字符串。

包含花括号的模式中创建多个文本字符串。

[me@linuxbox ~]$ echo Front-{A,B,C}-Back
Front-A-Back Front-B-Back Front-C-Back

花括号表达式本身可能包含一个由逗号分开的字符串列表，或者一系列整数，或者单个的字符串。这种模式可能不包括嵌入的空白。

花括号展开模式可能包含一个开头部分叫做报头，一个结尾部分叫做附言。

[me@linuxbox ~]$ echo Number_{1..5}
Number_1 Number_2 Number_3 Number_4 Number_5

一系列以倒序排列的字母:

[me@linuxbox ~]$ echo {Z..A}
Z Y X W V U T S R Q P O N M L K J I H G F E D C B A

花括号展开可以嵌套

[me@linuxbox ~]$ echo a{A{1,2},B{3,4}}b
aA1b aA2b aB3b aB4b

使用花括号展开的好处

最普遍的应用是，创建一系列的文件或目录列表。例如，如果我们是摄影师，有大量的相片。我们想把这些相片按年月先后组织起来。首先，我们要创建一系列以数值 “年－月” 形式命名的目录。通过这种方式，目录名按照年代顺序排列。我们可以键入整个目录列表，但是工作量太大了，并且易于出错。

[me@linuxbox ~]$ mkdir Pics
[me@linuxbox ~]$ cd Pics
[me@linuxbox Pics]$ mkdir {2007..2009}-0{1..9} {2007..2009}-{10..12}
[me@linuxbox Pics]$ ls
2007-01 2007-07 2008-01 2008-07 2009-01 2009-07
2007-02 2007-08 2008-02 2008-08 2009-02 2009-08
2007-03 2007-09 2008-03 2008-09 2009-03 2009-09
2007-04 2007-10 2008-04 2008-10 2009-04 2009-10
2007-05 2007-11 2008-05 2008-11 2009-05 2009-11
2007-06 2007-12 2008-06 2008-12 2009-06 2009-12

1.7 参数展开 (环境变量)

参数展开：这个特性在 shell 脚本中比直接在命令行中更有用。它的许多性能和系统存储小块数据，并给每块数据命名的能力有关系。许多像这样的小块数据，更适当些应叫做变量，可以方便地检查它们。

例如，叫做 “USER” 的变量包含你的用户名。唤醒参数展开，揭示 USER 中的内容，可以这样做：

[me@linuxbox ~]$ echo $USER
me

查看有效的变量列表:

[me@linuxbox ~]$ printenv | less

当你输错参数展开时展开仍然会进行，只是展成一个空字符串

1.8 命令替换（命令的输出作为展开）

命令替换允许我们把一个命令的输出作为一个展开模式来使用

[me@linuxbox ~]$ echo $(ls)
Desktop Documents ls-output.txt Music Pictures Public Templates
Videos

[me@linuxbox ~]$ ls -l $(which cp)
-rwxr-xr-x 1 root root 71516 2007-12-05 08:58 /bin/cp

这里我们把 which cp 的执行结果作为一个参数传递给 ls 命令，因此要想得到 cp 程序的输出列表，不必知道它完整的路径名。我们不只限制于简单命令。也可以使用整个管道线（只展示部分输出）

[me@linuxbox ~]$ file $(ls /usr/bin/* | grep zip)
/usr/bin/bunzip2: symbolic link to `bzip2'
....

在这个例子中，管道线的输出结果成为 file 命令的参数列表。

旧版命令替换

在旧版 shell 程序中，有另一种语法也支持命令替换，可与刚提到的语法轮换使用。bash 也支持这种语法。它使用倒引号来代替美元符号和括号：

[me@linuxbox ~]$ ls -l `which cp`
-rwxr-xr-x 1 root root 71516 2007-12-05 08:58 /bin/cp

1.9 引用

有几种情况会错误识别展开：

空格

[me@linuxbox ~]$ echo this is a test
this is a test

shell 从 echo 命令的参数列表中，删除多余的空格

2.带有$符号

[me@linuxbox ~]$ echo The total is $100.00
The total is 00.00

参数展开把 $1 的值替换为一个空字符串，因为 1 是没有定义的变量。

引用：shell 提供了一种叫做引用的机制，来有选择地禁止不需要的展开。

引用有两种类型：

双引号
单引号

1.10 双引号

如果你把文本放在双引号中，shell 使用的特殊字符,则:

除了 $，\ (反斜杠），和 ‘（倒引号）之外，则失去它们的特殊含义，被当作普通字符来看待。
单词分割，路径名展开，波浪线展开，和花括号展开都被禁止
参数展开，算术展开，和命令替换仍然执行。

使用双引号，我们可以处理包含空格的文件名(单词分割)

比方说我们是不幸的名为 two words.txt 文件的受害者。如果我们试图在命令行中使用这个文件，单词分割机制会导致这个文件名被看作两个独自的参数，而不是所期望的单个参数：

[me@linuxbox ~]$ ls -l two words.txt
ls: cannot access two: No such file or directory
ls: cannot access words.txt: No such file or directory

使用双引号，我们可以阻止单词分割，得到期望的结果；进一步，我们甚至可以修复破损的文件名。

[me@linuxbox ~]$ ls -l "two words.txt"
-rw-rw-r-- 1 me me 18 2008-02-20 13:03 two words.txt
[me@linuxbox ~]$ mv "two words.txt" two_words.txt

在双引号中，参数展开，算术表达式展开，和命令替换仍然有效

[me@linuxbox ~]$ echo "$USER $((2+2)) $(cal)"
me 4 February 2008
Su Mo Tu We Th Fr Sa
....

双引号在命令替换中的效果

首先仔细研究一下单词分割是怎样工作的。在之前的范例中，我们已经看到单词分割机制是怎样来删除文本中额外空格的：

[me@linuxbox ~]$ echo this is a test
this is a test

在默认情况下，单词分割机制会在单词中寻找空格，制表符，和换行符，并把它们看作单词之间的界定符。

它们只作为分隔符使用。因为它们把单词分为不同的参数，在范例中，命令行包含一个带有四个不同参数的命令。

如果我们加上双引号：

[me@linuxbox ~]$ echo "this is a test"
this is a test

单词分割被禁止，内嵌的空格也不会被当作界定符，它们成为参数的一部分。

一旦加上双引号，我们的命令行就包含一个带有一个参数的命令。

事实上，单词分割机制把换行符看作界定符，对命令替换产生了一个，虽然微妙，但有趣的影响。

考虑下面的例子：

[me@linuxbox ~]$ echo $(cal)
February 2008 Su Mo Tu We Th Fr Sa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
[me@linuxbox ~]$ echo "$(cal)"
February 2008
....

1.11 单引号

单引号: 如果需要禁止所有的展开，我们使用单引号。

以下例子是无引用，双引号，和单引号的比较结果：

[me@linuxbox ~]$ echo text ~/*.txt {a,b} $(echo foo) $((2+2)) $USER
text /home/me/ls-output.txt a b foo 4 me

[me@linuxbox ~]$ echo "text ~/*.txt {a,b} $(echo foo) $((2+2)) $USER"
text ~/*.txt {a,b} foo 4 me
[me@linuxbox ~]$ echo 'text ~/*.txt {a,b} $(echo foo) $((2+2)) $USER'
text ~/*.txt {a,b} $(echo foo) $((2+2)) $USER

正如我们所看到的，随着引用程度加强，越来越多的展开被禁止

1.12 转义字符

有时候我们只想引用单个字符。我们可以在字符之前加上一个反斜杠，在这个上下文中叫做转义字符。

经常在双引号中使用转义字符，来有选择地阻止展开。

[me@linuxbox ~]$ echo "The balance for user $USER is: \$5.00"
The balance for user me is: $5.00

使用转义字符来消除文件名中一个字符的特殊含义，是很普遍的。例如，在文件名中可能使用一些对于 shell 来说，有特殊含义的字符。这些字符包括 “$”, ”¡‘, ” ” 等字符。

在文件名中包含特殊字符，你可以这样做：

[me@linuxbox ~]$ mv bad\&filename good_filename

为了允许反斜杠字符出现，输入 “\” 来转义。注意在单引号中，反斜杠失去它的特殊含义，它被看作普通字符。

反斜杠转义字符序列

斜杠除了作为转义字符外，反斜杠也是一种表示法的一部分，这种表示法代表某种特殊字符，叫做控制码。ASCII 编码表中前 32 个字符被用来把命令转输到像电报机一样的设备。一些编码是众所周知的（制表符，退格符，换行符，和回车符），其它一些编码就不熟悉了（空值，传输结束码，和确认）。

转义序列	含义
\a	响铃（“警告” －导致计算机嘟嘟响）
\b	退格符
\n	新的一行。在类似 Unix 系统中，产生换行。
\r	回车符
\t	制表符

上表列出了一些常见的反斜杠转义字符。

反斜杠表示法背后的思想来源于 C 编程语言，许多其它语言也采用了这种表示方法，包括 shell。

echo 命令带上 “-e” 选项，能够解释转义序列。你可以把转义序列放在 $’ ‘里面。

以下例子，使用 sleep 命令，一个简单的程序，它会等待指定的秒数，然后退出。

我们可以创建一个简单的倒数计数器：

sleep 10; echo -e “Time’s up\a”

我们也可以这样做：

sleep 10; echo “Time’s up” $’\a’

1.13 拓展阅读

Bash 手册页有主要段落是关于展开和引用的，它们以更正式的方式介绍了这些题目。
Bash 参考手册也包含章节，介绍展开和引用： www.gnu.org/software/ba…

总结

经过以上学习我们了解了：

展开
- 字符展开
- 路径名展开
- 波浪线展开
- 算术表达式展开
- 花括号展开
- 参数展开
命令替换
引用
- 双引号
- 单引号
转移字符

[笔记]快乐的Linux命令行《七》从 shell 眼中看世界

前言