Shell基础概念

终端（Terminal） 指计算机操作系统中通过命令行界面（Command Line Interface，CLI）与用户进行交互的设备或程序。终端提供了一种文本界面，用户可以通过键盘输入命令，计算机会执行相应的操作并返回结果。

终端模拟器（Terminal emulator） 是指一种模拟终端的程序，可以在计算机上模拟出一个终端界面，提供命令行界面（CLI）供用户操作。终端模拟器可以在不同的操作系统中运行，例如在 Windows 操作系统中运行 PuTTY，可以连接到远程 Linux 系统上操作，这样用户就可以在 Windows 系统上使用 Linux 命令行界面进行操作。

Shell 是计算机操作系统中的一个程序，它是用户与操作系统内核交互的接口。Shell 接收用户输入的命令，并将其翻译成为操作系统内核可以理解的指令，操作系统内核执行指令后，将结果返回给 Shell，Shell 再将结果输出给用户。常见的 Shell 包括 Bash、Zsh、Fish 等。

Bash 是一种常见的 Shell，它是 GNU 项目中的一部分，被广泛应用于 Linux 和 macOS 等系统中。Bash 是一种功能强大的 Shell，它提供了很多实用的功能，例如自动补全、历史命令、别名等。

TTY 是 TeleTYpewriter 的缩写，是一种字符终端设备。在早期的计算机系统中，TTY 是一种物理设备，用户通过键盘输入命令，计算机将命令的结果输出到屏幕上。现在，TTY 通常指的是虚拟终端设备，例如在 Linux 操作系统中，用户可以通过 Ctrl+Alt+F1~F6 键切换到不同的虚拟终端界面，每个虚拟终端都对应一个 TTY 设备。

命令和语法

管道

在shell中，管道（Pipe）是一种非常有用的特性，它可以将一个命令的输出作为另一个命令的输入，从而使命令之间可以通过管道进行连接，形成一个管道链，进而实现更为复杂的操作。

具体地，管道是由一个竖杠符号“|”表示的，其作用是将命令的标准输出转发给后面的命令，后者将前者的输出作为自己的输入。例如，下面的命令将列出当前目录下的所有文件，并将其中以“.txt”为扩展名的文件的内容输出到grep命令中，后者将查找包含“hello”字符串的行：

ls | grep '.txt$' | xargs cat | grep 'hello'

在这个例子中，管道串联了四个命令，它们的作用依次为：

ls：列出当前目录下的所有文件名；
grep '.txt$'：过滤出扩展名为“.txt”的文件名；
xargs cat：将过滤出的文件名作为参数，依次输出它们的内容；
grep 'hello'：在输出的内容中查找包含“hello”字符串的行。

通过管道，我们可以将多个简单的命令组合成一个复杂的操作，实现更为高效、灵活的数据处理。

重定向

在shell中，重定向是将一个命令的输入或输出流连接到另一个位置的过程。具体来说，它是一种将命令的输入和输出重定向到不同的位置或文件的技术。

以下是几种常见的重定向方式：

标准输出重定向: “>”符号可以将命令的标准输出重定向到一个文件中，如将ls命令的输出写入一个文件：

ls > file.txt

标准错误输出重定向: “2>”符号可以将命令的标准错误输出重定向到一个文件中，如将错误信息写入一个文件：

command 2> error.txt

输入重定向: “<”符号可以将一个文件中的内容重定向到一个命令的标准输入中，如从一个文件中读取输入：

command < input.txt

输出追加: “>>”符号可以将命令的输出追加到一个文件的末尾，如将一个命令的输出追加到一个文件的末尾：

command >> file.txt

判断和分支

在shell中，判断命令主要指的是条件判断命令，可以根据指定条件的结果进行判断，从而执行不同的命令或操作。

常用的判断命令包括：

if命令：用于判断某个条件是否成立，如果条件成立则执行指定的操作，否则执行其他操作。

例如，下面的代码中如果变量x的值等于0，则打印"变量x的值是0"，否则打印"变量x的值不是0"。

x=0
if [ $x -eq 0 ]
then
    echo "变量x的值是0"
else
    echo "变量x的值不是0"
fi

case命令：用于根据不同的条件执行不同的操作，类似于多个if语句的嵌套。

例如，下面的代码中如果变量x的值为1，则打印"变量x的值是1"，如果变量x的值为2，则打印"变量x的值是2"，否则打印"变量x的值不是1或2"。

x=1
case $x in
    1)
        echo "变量x的值是1"
        ;;
    2)
        echo "变量x的值是2"
        ;;
    *)
        echo "变量x的值不是1或2"
        ;;
esac

test命令：用于测试某个条件是否成立，如果条件成立则返回0，否则返回1。

例如，下面的代码中如果变量x的值等于0，则返回0，否则返回1。

x=0
test $x -eq 0
echo $?

其中，$?表示上一个命令的返回值。

循环

Shell中有多种循环语句，包括for循环、while循环和until循环。这些循环的语法和使用方式类似，但是在循环条件和语法细节上有所不同。

下面是三种主要的循环语句的介绍：

for循环

for循环语句通过枚举列表中的每个元素来迭代执行命令。列表可以是由任意字符分隔的多个值或者是一个通配符（例如，*.txt）。

下面是一个for循环的例子：

for i in 1 2 3 4 5
do
    echo $i
done

该脚本将输出数字1到5，每个数字一行。

while循环

while循环语句会重复执行一组命令，直到给定的条件不再为真。条件可以是任何命令或者是一个表达式。

下面是一个while循环的例子：

i=0
while [ $i -lt 5 ]
do
    echo $i
    i=$((i+1))
done

该脚本将输出数字0到4，每个数字一行。

until循环

until循环语句会重复执行一组命令，直到给定的条件为真。条件可以是任何命令或者是一个表达式。

下面是一个until循环的例子：

i=0
until [ $i -ge 5 ]
do
    echo $i
    i=$((i+1))
done

该脚本将输出数字0到4，每个数字一行。

函数

下面是一个简单的函数，它接收两个参数，并输出它们的和：

sum () {
    echo $(($1 + $2))
}

可以这样调用上面定义的函数：

sum 3 5

在shell中，函数的返回值是通过return关键字来指定的。函数执行完毕后，返回值可以被调用该函数的上下文使用。需要注意的是，shell中函数返回值的取值范围是0~255，0表示成功，其他数字表示失败或者其他情况。

函数返回值可以通过以下方式进行使用：

直接调用函数并将返回值赋值给一个变量：

my_func() {
    return 123
}

result=$(my_func)
echo "Function returned: $result" # 输出: Function returned: 123

在命令行中调用函数并获取返回值：

my_func() {
    return 123
}

my_func
echo "Function returned: $?" # 输出: Function returned: 123

在函数中，可以使用return返回任何数字。如果没有使用return语句，那么函数的返回值将是最后一条命令的退出状态码。

注意事项

shell自上而下执行，函数必须在使用前定义
函数获取变量和shell script类似, $0代表函数名，后续参数通过$ 1、$2...获取
函数内的return仅仅表示函数的执行状态，不代表执行结果
返回结果一般使用echo、printf，在函数外使用$()等获取结果
如果没有return，函数状态是上一条命令的执行状态，存储在$?中

常用命令

ls：列出目录中的文件和子目录。
cd：改变当前工作目录。
pwd：显示当前工作目录的路径。
mkdir：创建一个新的目录。
rm：删除文件或目录。
cp：复制文件或目录。
mv：移动或重命名文件或目录。
touch：创建一个新文件或更新一个已有文件的修改时间。
cat：显示文件内容或将多个文件合并为一个文件。
grep：在文件中搜索指定的文本。
find：在文件系统中搜索指定的文件。
chmod：更改文件或目录的权限。
chown：更改文件或目录的所有者。
ps：列出当前正在运行的进程。
top：显示系统的实时进程信息。
kill：发送信号给指定的进程。
tar：打包和压缩文件和目录。
wget：从互联网上下载文件。
ssh：通过网络连接到远程计算机。
scp：通过网络复制文件到远程计算机。

执行过程和原理

执行过程

字符解析
shell展开
重定向
执行命令
收集状态并返回

shell展开

Shell是一种解释性语言，当用户在终端中输入命令时，Shell会对命令进行展开和解释，最终执行命令并输出结果。在这个过程中，Shell使用了许多展开机制来扩展命令行。以下是Shell中常用的展开方式：

大括号展开（Brace Expansion）：大括号展开是一种用于生成一系列字符串的展开方式。例如，{a,b,c}会展开为a b c。大括号展开还支持嵌套，例如{a{1,2},b{3,4}}会展开为a1 a2 b3 b4。
波浪号展开（Tilde Expansion）：波浪号展开用于扩展路径名中的~符号。~会被扩展为用户的家目录，例如cd ~会进入当前用户的家目录。
参数展开（Parameter Expansion）：参数展开是一种用于扩展变量的展开方式。例如，${var}会被扩展为变量var的值。参数展开还支持一些特殊的操作，例如${var:-default}会被扩展为变量var的值，如果var未定义，则会使用默认值default。
命令替换（Command Substitution）：命令替换用于将命令的输出作为参数传递给另一个命令。命令替换可以使用反引号或$()符号来完成。例如，echo $(ls)会将当前目录下的所有文件名输出到终端。
数学计算（Arithmetic Expansion）：数学计算是一种将数学表达式求值的展开方式。数学计算可以使用$((...))符号来完成。例如，echo $((1+2))会输出3。
文件名展开（Filename Expansion）：文件名展开是一种用于扩展通配符的展开方式。通配符可以用于匹配文件名中的字符。例如，*.txt会匹配当前目录下所有扩展名为.txt的文件。

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