Unix Shell 介绍

S. R. Bourne

Bell 实验室 Murray Hill, New Jersey 07974

翻译：寒蝉退士

译者声明：译者对译文不做任何担保，译者对译文不拥有任何权利并且不负担任何责任和义务。
原文：http://cm.bell-labs.com/7thEdMan/shell.bun

摘要

shell 是提供到 UNIX 操作系统的接口的一个命令编程语言。它的特征包括控制流原语、参数传递、变量和字符串替换。还可获得如 while、if then else、 case 和 for 这样的构造。在 shell 和命令之间可以有双向通信。可以把字符串值参数、典型的文件名字和标志传递给命令。命令设置的返回值可用来决定控制流，而来自命令的标准输出可用作 shell 输入。

shell 可以修改命令在其中运行的环境。输入和输出可以重定向到文件，可以调用通过“管道”通信的进程。通过按照可以由用户指定的顺序查找文件系统中的目录来找到命令。命令可以读取自终端或文件，这允许把命令过程存储起来以备将来使用。

November 12, 1978

• 1.0 介绍

  • 1.1 简单命令

  • 1.2 后台命令

  • 1.3 输入输出重定向

  • 1.4 管道线和过滤器

  • 1.5 文件名生成

  • 1.6 引用

  • 1.7 提示

  • 1.8 shell 和登录

  • 1.9 总结

• 2.0 shell 过程

  • 2.1 控制流 - for

  • 2.2 控制流 - case

  • 2.3 立即文档

  • 2.4 shell 变量

  • 2.5 test 命令

  • 2.6 控制流 - while

  • 2.7 控制流 - if

  • 2.8 命令组合

  • 2.9 调试 shell 过程

  • 2.10 man 命令

• 　

  • 3.0 关键字参数

  • 3.1 参数传送

  • 3.2 参数替换

  • 3.3 命令替换

  • 3.4 求值和引用

  • 3.5 错误处理

  • 3.6 故障处理

  • 3.7 命令执行

  • 3.8 调用 shell

• 致谢

• 附录 A - 文法

• 附录 B - 元字符和保留字

1.0 介绍

1.1 简单命令

 who 

 ls -l 

1.2 后台命令

 cc pgm.c & 

1.3 输入输出重定向

 ls -l >file 

 ls -l >>file 

可以通过写操作使一个命令的标准输入接受自一个文件而不是终端，例如，

 wc <file 

 wc -l <file 

1.4 管道线和过滤器

 ls -l | wc 

 ls -l >file; wc <file 

管道是单向的，并通过当管道中没有东西可读的时候暂停 wc 和当管道满的时候暂停 ls 来实现同步。

过滤器是读它的标准输入，以某种方式转换它，并输出结果作为输出的命令。这样的一个过滤器如 grep， 从它的输入中选择出包含指定字符串的那些行。例如，

 ls | grep old 

 who | sort 

将打印登录的用户的按字符排序的一个列表。

一个管道线可以由多于两个的命令组成，例如，

 ls | grep old | wc -l 

1.5 文件名生成

 ls -l main.c 

shell 提供一种机制来生成匹配一个模式的文件名字的一个列表。例如，

 ls -l *.c 

 [a-z]* 

 /usr/fred/test/? 

这个机制对保存键入和依据某个模式选择名字二者都有用。它还用于查找文件。例如，

 echo /usr/fred/*/core 

对针对模式的一般规则有一个例外。在一个文件名字开始处的字符‘.’必须被显式的匹配。

 echo * 

 echo .* 

1.6 引用

 echo \? 

 echo \\ 

\ 便于引用单一字符。当多于一个字符需要引用的时候上述机制就是蠢笨的和错误的倾向。字符串可以通过用单引号包围来引用。例如，

 echo xx'****'xx 

 xx****xx 

还有第三种引用机制使用双引号，它防止对一些但不是全部元字符的解释。详情参见 3.4 节。

1.7 提示

 PS1=yesdear 

 PS2=more 

1.8 shell 和登录

1.9 总结

2.0 shell 过程

 sh file [ args ... ] 

 who | grep $1 

 sh wg fred 

 who | grep fred 

 chmod +x wg 

 wg fred 

 sh wg fred 

同为位置参数提供名字一样，在调用中位置参数的数目可获得为 $#。被执行的文件的名字可获得为 $0。

一个特殊的 shell 参数是 $* 被用来替换除了 $0 之外的所有位置参数。它的典型用途是提供一些缺省实际参数，如在

 nroff -T450 -ms $* 

译注：shell 还有一个内置命令 . file。它读这个文件中的命令并执行之。

2.1 控制流 - for

 ... fred mh0123 bert mh0789 ... 

 for i do grep $i /usr/lib/telnos; done 

 tel fred 

 tel fred bert 

for 循环记号由 shell 识别并有一般形式

 for name in w1 w2 ... do command-list done 

使用 for 循环的另一个例子是 create 命令，它的文本是

 for i do >$i; done 

 create alpha beta 

2.2 控制流 - case

 case $# in 1) cat >>$1 ;; 2) cat >>$2 <$1 ;; *) echo \'usage: append [ from ] to\' ;; esac 

 append file 

 append file1 file2 

case 命令的一般形式是

 case word in pattern) command-list;; ... esac 

一句警告: shell 不做检查来确保只有一个模式匹配 case 实际参数。找到的一个匹配定义要执行的命令集。在下面的例子中在第二个 * 之后的命令将永不执行。

 case $# in *) ... ;; *) ... ;; esac 

 for i do case $i in -[ocs]) ... ;; -*) echo \'unknown flag $i\' ;; *.c) /lib/c0 $i ... ;; *) echo \'unexpected argument $i\' ;; esac done 

 case $i in -x|-y) ... esac 

 case $i in -[xy]) ... esac 

 case $i in \?) ... 

2.3 立即文档

在章节 2.1 中 shell 过程 tel 使用文件 /usr/lib/telnos 来为 grep 提供数据。一种替代方式是在这个 shell 过程中包含这些数据作为立即文档，如

 for i do grep $i <<! ... fred mh0123 bert mh0789 ... ! done 

下面的过程 edg 展示了文档在提供给 grep 之前，要替换其中的参数。

 ed $3 <<% g/$1/s//$2/g w % 

 edg string1 string2 file 

 ed file <<% g/string1/s//string2/g w % 

 ed $3 <<+ 1,\$s/$1/$2/g w + 

 grep $i <<\# ... # 

2.4 shell 变量

 user=fred box=m000 acct=mh0000 

 null= 

 echo $user 

可以交互式的使用变量为经常使用的字符串提供简写。例如，

 b=/usr/fred/bin mv pgm $b 

 echo ${user} 

 echo $user 

 tmp=/tmp/ps ps a >${tmp}a 

 ps a >$tmpa 

除了 $? 下列都是由 shell 作最初的设置。$? 在每次命令执行之后设置。 $? 最近执行的命令的退出状态(返回代码)，是一个十进制数字符串。多数命令如果成功完成则返回一个零退出状态，否则返回一个非零退出状态。测试返回代码的值在以后的 if 和 while 命令中处理。 $# 位置参数的数目(十进制)。例如用在 append 命令中检查参数的数目。 $$ 这个 shell 的进程编号(十进制)。因为过程编号在现存的进程中是唯一的，这个字符串经常用来生成唯一的临时文件名字。例如，

 ps a >/tmp/ps$$ ... rm /tmp/ps$$ 

 MAIL=/usr/mail/fred 

 cd /usr/fred/bin 

 cat wn 

 cd $HOME 

 PATH=:/usr/fred/bin:/bin:/usr/bin 

2.5 test 命令

 test -f file 

 [ -f file ] 

如果 file 存在则返回零退出状态否则返回非零退出状态。通常 test 计算一个谓词并返回这个结果作为退出状态。下面给出某些经常使用的 test 实际参数，详细的规定请参见 test (1)。

2.6 控制流 - while

 while command-list1 do command-list2 done 

 while test $1 do ... shift done 

 for i do ... done 

另一种 while/until 循环的用法是等待直到某个外部的事件发生并接着运行某个命令。在 until 循环中中止条件是反过来的。例如，

 until test -f file do sleep 300; done commands 

2.7 控制流 - if

 if command-list then command-list else command-list fi 

if 命令可以与 test 命令联合使用来测试文件的存在如

 if test -f file then process file else do something else fi 

在2.10 节给出使用 if、case 和 for 构造的一个例子。

形如下面的多重测试 if 命令

 if ... then ... else if ... then ... else if ... ... fi fi fi 

 if ... then ... elif ... then ... elif ... ... fi 

 flag= for i do case $i in -c) flag=N ;; *) if test -f $i then ln $i junk$$; rm junk$$ elif test $flag then echo file \'$i\' does not exist else >$i fi esac done 

 ln ...; rm ... 

序列

 if command1 then command2 fi 

 command1 && command2 

 command1 || command2 

2.8 命令组合

 { command-list ; } 

 ( command-list ) 

 (cd x; rm junk ) 

命令

 cd x; rm junk 

2.9 调试 shell 过程

 set -v 

 sh -v proc ... 

命令

 set -x 

 set - 

2.10 man 命令

 $ man sh $ man -t ed $ man 2 fork 

 cd /usr/man : '冒号是注释命令' : '缺省是 nroff ($N), 章节 1 ($s)' N=n s=1 for i do case $i in [1-9]*) s=$i ;; -t) N=t ;; -n) N=n ;; -*) echo unknown flag \'$i\' ;; *) if test -f man$s/$i.$s then ${N}roff man0/${N}aa man$s/$i.$s else : 'look through all manual sections' found=no for j in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 do if test -f man$j/$i.$j then man $j $i found=yes fi done case $found in no) echo \'$i: manual page not found\' esac fi esac done 

译注：在当前版本的 shell 中把以‘#’开始的一行作为注释

3.0 关键字参数

 user=fred command 

还可以使用 set 命令在过程内设置位置参数。例如，

 set - * 

3.1 参数传送

 export user box 

值要保持不变的名字可以声明为 readonly。这个命令的形式同于 export 命令，

 readonly name ... 

3.2 参数替换

 echo $d 

 echo ${d} 

 echo ${d-.} 

 echo ${d-'*'} 

 echo ${d-$1} 

 echo ${d=.} 

 echo ${d-.} 

如果没有合适的缺省则记号

 echo ${d?message} 

 : ${user?} ${acct?} ${bin?} ... 

3.3 命令替换

 d=`pwd` 

 d=/usr/fred/bin 

 d=$(pwd)

在重音号(`...`)之间的全部字符串被接受为要执行的命令并且由这个命令的输出所替代。除了使用 \ 转义 `之外，使用常规的引用惯例表述这个命令。例如，

 ls `echo "$1"` 

 ls $1 

 basename main.c .c 

 case $A in ... *.c) B=`basename $A .c` ... esac 

下面是一些符合的例子。 · for i in `ls -t`; do ... 变量 i 设置为按时间次序的文件名字，最新者最先。 · set `date`; echo $6 $2 $3, $4 将打印类似下面这样的字符串：1977 Nov 1, 23:59:59

3.4 求值和引用

依据在附录 A 中给出的文法初步的分析命令。在命令执行之前发生下列替换。

• 参数替换，例如 $user
• 命令替换，例如 `pwd`

 echo $X

将回显 $y。

• 空白(blank)解释

 echo '' 

 echo $null 

• 文件名字生成

与早先描述的使用 \ 和 '...'的引用同时存在的第三种引用机制使用双引号。在双引号内发生参数和命令替换但不发生文件名生成和空白解释。下列字符在双引号内有特殊意义并可以使用 \ 来引用。 $ 参数替换 ` 命令替换 " 终结引用的字符串 \ 引用特殊字符 $ ` " \ 例如，

 echo "$x" 

 echo "$*" 

 echo "$1 $2 ..." 

 echo "$@" 

 echo "$1" "$2" ... 

 元字符

 t 终结符 y 解释 n 不解释 

在要求多于一次字符串求值的情况下可以使用内置命令 eval。例如，如果变量 X 有值 $y, 并且若 y 有值 pqr 则

 eval echo $X 

一般的，eval 命令求值它的实际参数(与所有命令一样)并把这个结果作为给 shell 的输入来对待。读这个输入并执行作为结果的命令。例如，

 wg=\'eval who|grep\' $wg fred 

 who|grep fred 

3.5 错误处理

命令的执行(参见 3.7)可能由于下列原因而失败。

• 输入-输出重定向可能失败。例如，如果文件不存在或不能建立。
• 命令自身不存在或不能执行。
• 命令异常中止，例如，出现“总线错误”或“内存错误”。下面的图 2 列出的是 UNIX 信号的完整列表。
• 命令正常中止但返回一个非零退出状态。

• 语法错误如 if ... then ... done
• 一个信号如中断。shell 等待当前的命令，如果有的话，完成执行并接着要么退出要么返回到终端。
• 任何内置命令如 cd 的错误。

标记星号的信号如果未捕获则生成一个内存转储(core dump)。但是，shell 自身忽略退出信号，它是可以导致内存转储的唯一的外部信号。这个列表中对 shell 程序可能有用的是 1、2、3、14 和 15。

3.6 故障处理

 trap 'rm /tmp/ps$$; exit' 2 

 rm /tmp/ps$$; exit 

UNIX 信号可以用三种方式处理。它们可以被忽略，在这种情况下信号永不发送到进程。它们可以被捕获， 在这种情况下进程必须决定在收到信号的时候要做的动作。最后，它们可以被保留，导致进程中止而不做任何进一步动作。如果在进入 shell 过程时把一个信号忽略了，例如，是在后台调用的(参见 3.7 节)，则忽略这个 trap 命令(和信号)。

用下面的这修改版本的 touch 命令展示 trap 的用途(图 4)。清除动作是删除文件 junk$$。

 flag= trap 'rm -f junk$$; exit' 1 2 3 15 for i do case $i in -c) flag=N ;; *) if test -f $i then ln $i junk$$; rm junk$$ elif test $flag then echo file \'$i\' does not exist else >$i fi esac done 

trap 命令出现在这个临时文件建立之前；否则进程有可能死去而未删除这个文件。

因为 UNIX 中没有信号 0，shell 使用它来指示从 shell 过程中退出时要执行的命令。

过程自身可以通过指定空串作为给 trap 的参数来选择忽略信号。下列片断取自 nohup 命令。

 trap '' 1 2 3 15 

 trap 2 3 

 trap 

 d=`pwd` for i in * do if test -d $d/$i then cd $d/$i while echo "$i:" trap exit 2 read x do trap : 2; eval $x; done fi done 

read x 是从标准输入读入一行并把结果放置到变量 x 中的一个内置命令。如果收到文件结束或中断则返回一个非零退出状态。

3.7 命令执行

 trap \'\' 1 2 3 15 exec $* 

已经描述了多种形式的输入输出重定向。下面的 word 只服从参数和命令替换。没有文件名字生成或空白解释发生，例如，

 echo ... >*.c 

 ... 2>file 

 ... 2<&1 

在后台运行的如下命令的环境

 list *.c | lpr & 

 ed file & 

对后台命令的环境的另一种修改是关闭 QUIT 和 INTERRUPT 信号所以它们被这个命令所忽略。这允许在终端使用这些信号而不导致后台命令被中止。为此 UNIX 的信号惯例是如果它被设置为 1 (忽略)则永不改变即使是短时。注意 shell 命令 trap 对被忽略的信号无效。

3.8 调用 shell

致谢

我要感谢 Dennis Ritchie 和 John Mashey 在 shell 设计期间做的许多讨论。还要感谢 Computing Science Research Center 的成员和 Joe Maranzano 对这个文档的意见。

附录 A - 文法

附录 B - 元字符和保留字

if then else elif fi case in esac for while until do done { }