shell 脚本 | 字节青训营笔记

看月亮的方源
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一、什么是shell

1、定义：

shell 是一个命令行解释器，它为用户提供了与操作系统交互的接口。用户可以在 shell 中输入命令，然后由 shell 解释并执行这些命令。直白的说，shell 就是一个程序，它允许用户通过命令行与计算机操作系统进行交互。用户可以在 shell 中输入命令，然后 shell 会解释并执行这些命令，完成各种任务。

2、用途

shell 还提供了许多高级功能，例如命令历史、命令补全、命令别名、脚本编程等。这些功能可以帮助用户更快捷、更高效地使用操作系统。

3、shell主要种类

常见的 shell 包括 Bourne shell（sh）、Bourne Again shell（bash）、C shell（csh）、Z shell（zsh）等。不同的 shell 有不同的特性和语法，但它们都提供了基本的命令行解释功能。

二、shell的执行方式

当 shell 执行一个外部命令时，它通常会创建一个子进程来执行这个命令。这种方式称为子进程执行。

例如，假设我们在 shell 中执行 ls 命令。shell 会创建一个子进程，并在这个子进程中执行 ls 命令。当 ls 命令执行完成后，子进程会退出，然后 shell 会继续等待用户输入下一条命令。

子进程执行的优点是，即使子进程崩溃或被终止，父进程（即 shell）也不会受到影响，仍然可以继续运行。此外，父进程和子进程之间可以通过管道、重定向等方式进行通信，实现更复杂的功能。

有些情况下，shell 也可以直接执行命令，而不创建子进程。这种方式称为父进程执行。

它通常发生在执行 shell 内置命令时。例如，cd、echo、exit 等命令都是 shell 内置命令，它们会直接由 shell 执行，而不会创建子进程。

父进程执行的优点是速度快，因为不需要创建子进程。但是，如果命令执行过程中出现错误，可能会影响到父进程（即 shell）的运行。

image.png

三、shell的配置文件读取

当 shell 启动时，它会读取一些配置文件来初始化环境。不同的 shell 有不同的配置文件，它们的位置和名称也不同。

例如，对于 bash shell，它会按顺序读取以下配置文件：

  • /etc/profile：系统级别的配置文件，对所有用户生效。
  • ~/.bash_profile、~/.bash_login、~/.profile：用户级别的配置文件，只对当前用户生效。bash 会按顺序查找这些文件，只读取第一个存在的文件。

当用户退出 bash shell 时，它还会读取 ~/.bash_logout 文件来执行一些清理操作。

对于其他类型的 shell，它们也有类似的配置文件。例如，zsh 会读取 /etc/zshenv、~/.zshenv、/etc/zprofile、~/.zprofile 等文件。

用户可以在这些配置文件中设置环境变量、定义函数、创建别名等。这些设置会在 shell 启动时自动生效。

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四、shell的命令执行机制

老师课程里说的是：字符解析，展开，查找命令、执行。这里再补充一下后面的两步--- 等待结果、返回结果。

展开来说：当用户在 shell 中输入一条命令并按回车键时，shell 会按照以下步骤执行这条命令：

  1. 解析命令行：shell 会对用户输入的命令行进行解析，将其分割成多个单词。每个单词都可以是命令、选项、参数或特殊字符（如管道符 |、重定向符 < 和 > 等）。
  2. 查找命令：shell 会在环境变量 PATH 指定的目录中查找命令。如果找到了，就执行这个命令；否则，显示错误信息。
  3. 执行命令：如果命令是一个外部命令（即不是 shell 内置命令），则 shell 会创建一个子进程来执行这个命令。如果命令是一个内置命令，则 shell 会直接执行这个命令。
  4. 等待结果：如果命令是一个外部命令，则 shell 会等待子进程执行完成并返回结果。如果命令是一个内置命令，则 shell 会直接显示结果。
  5. 返回提示符：当命令执行完成后，shell 会显示一个提示符，等待用户输入下一条命令。

这就是 shell 命令执行的基本机制。当然，实际情况可能更复杂，因为 shell 还支持许多高级功能，例如管道、重定向、变量替换、命令替换等。

image.png

五、运算符和引用

这里图中很明确了，不做解释。

image.png

六、管道和重定向

在 shell 中，管道（pipe）是一种将多个命令连接起来的机制。它允许用户将一个命令的输出作为另一个命令的输入，从而实现复杂的操作。

管道使用竖线符号 | 来表示。例如，下面的命令使用管道将 ls 命令的输出作为 wc 命令的输入：

sh
复制代码
ls | wc -l

上面的命令会列出当前目录中的文件和目录，然后使用 wc 命令计算它们的数量。wc -l 命令会统计输入行数，因此最终结果就是当前目录中文件和目录的数量。

管道可以连接任意多个命令。例如，下面的命令使用两个管道将三个命令连接起来：

sh
复制代码
ls | grep '.txt' | wc -l

上面的命令会列出当前目录中的文件和目录，然后使用 grep 命令过滤出以 .txt 结尾的文件，最后使用 wc 命令计算它们的数量。最终结果就是当前目录中以 .txt 结尾的文件数量。

image.png

补充几个点，使用管道时需要注意：

  • 管道只能传递标准输出（stdout）。如果 cmd1 产生了错误输出（stderr），则这些输出不会被传递给 cmd2。
  • 管道中的每个命令都是在一个单独的子进程中执行的。这意味着，如果 cmd1 修改了环境变量或当前目录，这些修改不会影响到 cmd2。
  • 管道中的命令会同时执行。也就是说，cmd1 和 cmd2 会同时启动，而不是等待 cmd1 执行完成后再启动 cmd2。
  • 如果管道中的某个命令失败（即退出状态非零），则整个管道的退出状态也是非零。但是，这并不会影响到其他命令的执行。也就是说，即使 cmd1 失败，cmd2 仍然会执行。

2、重定向

什么时候会触发重定向呢，

image.png

七、判断、选择命令

1、判断命令（官方的说法叫条件成立）

在 shell 中，test、[ 和 [[ 都是用于判断的命令。

  • test 命令用于检查某个条件是否成立。例如，test -e filename 会检查文件 filename 是否存在。如果存在，则命令返回真（退出状态为 0）；否则返回假（退出状态为非 0）。
  • [ 命令实际上是 test 命令的另一种写法。它的语法与 test 命令相同，只是需要在最后添加一个 ]。例如，[ -e filename ] 等同于 test -e filename。
  • [[ 命令是一种扩展的测试命令，它提供了比 test 和 [ 更多的功能。例如，它支持模式匹配和正则表达式匹配。它的语法与 [ 类似，只是需要在最后添加一个 ]]。例如，[[ -e filename ]] 等同于 [ -e filename ]。

这些命令通常用于 shell 脚本中的条件判断。例如：

sh
复制代码
if [ -e filename ]; then
    echo "文件存在"
else
    echo "文件不存在"
fi

上面的脚本使用 [ 命令检查文件 filename 是否存在，然后根据检查结果执行不同的操作。

2、选择

shell主要的选择结构分别是 if else 语句和 case in 语句和if elif else。它们都是根据命令的退出状态来判断条件是否成立。写法如下图。

  1. if else 语句 最简单的用法就是只使用 if 语句，它的语法格式为：
sh
复制代码
if condition
then
    statement(s)
fi

condition 是判断条件，如果 condition 成立（返回“真”），那么 then 后边的语句将会被执行；如果 condition 不成立（返回“假”），那么不会执行任何语句。注意，最后必须以 fi 来闭合。

如果有两个分支，就可以使用 if else 语句，它的格式为：

sh
复制代码
if condition
then
    statement1
else
    statement2
fi

如果 condition 成立，那么 then 后边的 statement1 语句将会被执行；否则，执行 else 后边的 statement2 语句。

  1. if elif else 语句 Shell 支持任意数目的分支，当分支比较多时，可以使用 if elif else 结构，它的格式为：
sh
复制代码
if condition1
then
    statement1
elif condition2
then
    statement2
elif condition3
then
    statement3
……
else
    statementn
fi

注意，if 和 elif 后边都得跟着 then。

  1. case in 语句 case in 语句的语法格式为：
sh
复制代码
case 变量 in 
情况一)
    statement1;;
情况二)
    statement2;;
*)
    default statement;;
esac

image.png

八、循环

在 Shell 脚本中，常用的循环语句包括 for 循环、while 循环和 until 循环。for 循环通常用于遍历一组数据，while 循环和 until 循环则用于在满足条件的情况下重复执行一段代码。

举个例子 好的，这里是关于 Shell 中三种循环语句的具体含义和解释：

  1. for 循环 for 循环通常用于遍历一组数据，它的语法格式为：
sh
复制代码
for 变量 in 列表
do
    命令序列
done

其中，列表可以是一组数字、字符或字符串，也可以是一个命令的输出结果。for 循环会依次将列表中的每个元素赋值给变量，并执行命令序列。

  1. while 循环 while 循环用于在满足条件的情况下重复执行一段代码，它的语法格式为：
sh
复制代码
while 条件测试
do
    命令序列
done

其中，条件测试可以是一个命令或一组命令，也可以是一个逻辑表达式。当条件测试返回真时，while 循环会执行命令序列；当条件测试返回假时，while 循环结束。

  1. until 循环 until 循环与 while 循环类似，但它是在条件不满足的情况下重复执行一段代码，它的语法格式为：
sh
复制代码
until 条件测试
do
    命令序列
done

其中，条件测试可以是一个命令或一组命令，也可以是一个逻辑表达式。当条件测试返回假时，until 循环会执行命令序列；当条件测试返回真时，until 循环结束。

image.png

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