shell脚本和编程 | 青训营笔记💡Shell是一种命令行界面，也是一种编程语言，熟练掌握 Shell 能够大大提

💡Shell是一种命令行界面，也是一种编程语言，熟练掌握 Shell 能够大大提升 Unix/Linux环境下的工作效率。本课程将从其发展历史、基础语法开始，通过示例逐步深入，学习使用 Shell ，也在一定程度上去理解 Shell 的执行原理和语法设计

主要内容

1.Shell基本概念

shell是一种命令解释器，处于用户与内核之间，提供用户与内核进行交互的接口。Shell负责接收用户输入的命令，将命令送入内核中执行。而计算机内核接收到用户的命令后调度相应的硬件资源完成操作，再将结果返回给用户。bash和cmd都是shell的一种具体形式。Shell与内核及用户间的关系如图所示

同时Shell也是一种脚本语言。作为命令语言，Shell交互式解释和执行用户输入的命令或执行预先设定好的一串命令；作为程序设计语言，Shell也定义了各种变量和参数，也有循环、分支等语言结构。在 Shell 中输入的命令，有一部分是 Shell 本身自带的，这叫做内置命令；有一部分是其它的应用程序（一个程序就是一个命令），这叫做外部命令。Shell 本身支持的命令并不多，功能也有限，但是 Shell 可以调用其他的程序，每个程序就是一个命令，这使得 Shell 命令的数量可以无限扩展，其结果就是 Shell 的功能非常强大，完全能够胜任 Linux 的日常管理工作，如文本或字符串检索、文件的查找或创建、大规模软件的自动部署、更改系统设置、监控服务器性能、发送报警邮件、抓取网页内容、压缩文件等。

总的来说，Shell是命令解释器，也还是一门编程语言，因此它具有两者的综合的功能，具体如下图所示：

2.命令和语法

2.1 变量

作为一门编程语言，其最基本的就是变量。Shell中的变量可以分成三大类，即自定义变量、环境变量、系统环境变量。这三种变量的作用域、声明方式各有不同，具体如下图所示。

每个shell进程有一个自己的运行环境，不同的Shell进程有不同的Shell环境。Shell解析命令行、调用命令行的过程都在这个环境中完成。

环境变量

在环境变量中存在着当前Shell（父Shell）及其子Shell。所谓子shell，即从当前shell环境中新开了一个shell环境，这个新开的shell环境就是子shell，而开启子shell的环境称为该子shell的父shell。子Shell的本质可以理解为Shell的子进程，子进程的概念是由父进程的概念引申而来的，在Linux系统中，系统运行的应用程序几乎都是从init（pid为1的进程）进程派生而来的，所有这些应用程序都可以视为init进程的子进程，而init则为它们的父进程。

父子Shell是如何执行的呢？Shell脚本是从上至下、从左至右依次执行每一行的命令及语句的，即执行完一个命令之后再执行下一个。如果在Shell脚本中遇到子脚本（即脚本嵌套），这个子Shell也会从父Shell中继承很多环境，会先执行子脚本的内容，完成后再返回父脚本继续执行父脚本内后续的命令及语句。如下图所示：

自定义变量

自定义变量的变量名是由任何字母、数字和下划线组成的字符串，且不能以数字开头。并且对大小写敏感，区分字母大小写，例如：Var1和var1是不同的。另外，变量、等号、值中间不可以出现空格。Shell是弱类型语言，声明的每个变量都默认是字符串类型。

基本语法：变量名=变量值例如 page_size = 10

查询变量语法：使用变量名查询 $page_size 或者使用花括号$ {page_size}

删除变量：unset 变量名 unset page_size

导出环境变量：export 变量名

对于Shell如何声明非字符串的变量呢？可以通过declare来声明例如声明变量为整型 declare -i total = page_size*page_num。declare声明变量的具体规则如下：

系统环境变量

一些常见的系统环境变量其含义如下表所示：

2.2 运算符和引用

Shell中一些常见的操作运算符如下表所示：

Shell和其他语言一样有算术运算符、逻辑运算符、比较运算符，其作用也一致。值得注意的是，Shell中的单引号、双引号、反引号有着很大的区别。单引号内的内容将原样输出；双引号的作用也是将引号里面的内容输出，但是，如果引号内有命令、变量等，会先对命令进行执行并得到结果、变量解析并得到结果，然后把结果输出。反引号与$()作用大致相同，都是用于命令替换，即对引用的命令进行执行。

2.3 管道

Shell管道操作符是 | ，语法：cmd1 | cmd2

要求：管道右侧的命令必须能接受标准输入才行，比如grep命令，ls、mv等不能直接使用，可以使用xargs预处理

注意：管道命令仅仅处理stdout，对于stderr会忽略，可以使用set -o pipifail设置shell遇到管道错误退出。

使用示例如下：

（grep功能：分析一行信息，若当中有感兴趣的信息，就将该行拿出来，可以用于正则表达式）

2.4 重定向

文件描述符:

0: 标准输入流(stdin)

1: 标准输出流(stdout)

2: 错误输出流(stderr)

重定向管道:

> 覆盖的方式写入

>> 追加的方式写入

< 输入流重定向

特殊符号:

&: 重定向时, 用于标记现有的流. 为了区分文件名和文件描述符.

如: 2>&1, 意思是将错误输出流重定向到标准输出流的文件中

&-: 特殊标识, 将标识符关闭. 1>&-

使用方式:

[n]>a.log: 重定向到文件

[n]>&[m]: 将描述符n重定向到描述符m

<a.log: 从文件中读取输入

具体使用实例如下：

# 将命令的输出重定向到文件
command 1>a.log
# 重定向输出时, 若不写描述符, 默认为标准输出流
command >a.log
# 重定向的位置不重要
>a.log command
# 重定向输入流
0<1.txt cat
# 重定向输入时, 默认为标准输入流
<1.txt cat
# 标准输入关掉
exec 0<&-
# 将一段字符串作为输入
cat <<TAG
内容
TAG
# 将标准输出关闭, 效果与 1>/dev/null 相同
command 1>&-
# 丢弃标准输出和错误输出
command >/dev/null 2>&1

2.5 判断命令

命令

test 语法：test condition
[] 语法：[condition]
[[]] 语法：[[condition]]

整数测试

用来测试表达式是否成立，若成立返回0，否则返回其他数值。它只能用来判断是否成立，无法判断是否正确。例如:

常用的测试操作符

操作符	含义
-eq	等于（Equal）
-ne	不等于（Not Equal）
-gt	大于（Greater Than）
-lt	小于（Lesser Than）
-le	小于或等于（Lesser or Equal）
-ge	大于或等于（Greater or Equal）

字符串测试

主要测试字符串是否存在或对两个字符串进行比较。搭配使用的常见测试操作符及其含义如下表所示：

常用的测试操作符	含义
=	第一个字符串与第二个字符串内容相同
！=	第一个字符串与第二个字符串内容不同，！号表示相反的意思
-z	检查字符串内容是否为空，对于未定义或赋予空值的变量将视为空串

字符测试用例如下所示：

文件测试

主要测试文件的类型和权限。搭配使用的常见测试操作符及其含义如下表所示：

常见的测试操作符	含义
-d	测试是否为目录（directory）
-e	测试目录或文件是否存在（Exist）
-f	测试是否为文件（File）
-r	测试当前用户是否有权限读取（Read）
-w	测试当前用户是否有权限写入（Write）
-x	测试当前用户是否有权限执行（eXcute