SHELL十三问之十三：for、while 与 until 差在哪？

时间：2008-03-21 来源：剑心通明

终于，来到shell 十三问的最后一问了... 长长吐一口气~~~~

最后要介绍的是 shell script 设计中常见的"循环"(loop)。
所谓的 loop 就是 script 中的一段在一定条件下反复执行的代码。
bash shell 中常用的 loop 有如下三种：
* for
* while
* until

for loop 是从一个清单列表中读进变量值，并"依次"的循环执行 do 到 done 之间的命令行。
例：

for var in one two three four five
do
echo -----------
echo '$var is '$var
echo
done

上例的执行结果将会是：
1) for 会定义一个叫 var 的变量，其值依次是 one two three four five 。
2) 因为有 5 个变量值，因此 do 与 done 之间的命令行会被循环执行 5 次。
3) 每次循环均用 echo 产生三行句子。
而第二行中不在 hard quote 之内的 $var 会依次被替换为 one two three four five 。
4) 当最后一个变量值处理完毕，循环结束。

我们不难看出，在 for loop 中，变量值的多寡，决定循环的次数。
然而，变量在循环中是否使用则不一定，得视设计需求而定。
倘若 for loop 没有使用 in 这个 keyword 来指定变量值清单的话，其值将从 $@ (或 $* )中继承：

for var; do
....
done

(若你忘记了 positional parameter ，请温习第 9 章...)

for loop 用于处理"清单"(list)项目非常方便，其清单除了可明确指定或从 positional parameter 取得之外，也可从变量替换或命令替换取得... (再一次提醒：别忘了命令行的"重组"特性﹗)
然而，对于一些"累计变化"的项目(如整数加减)，for 亦能处理：

for ((i=1;i<=10;i++))
do
echo "num is $i"
done

除了for loop ，上面的例子我们也可改用 while loop 来做到：

num=1
while [ "$num" -le 10 ]; do
echo "num is $num"
num=$(($num + 1))
done

while loop 的原理与 for loop 稍有不同：
它不是逐次处理清单中的变量值，而是取决于 while 后面的命令行之 return value ：
* 若为 ture ，则执行 do 与 done 之间的命令，然后重新判断 while 后的 return value 。
* 若为 false ，则不再执行 do 与 done 之间的命令而结束循环。

分析上例：
1) 在 while 之前，定义变量 num=1 。
2) 然后测试(test) $num 是否小于或等于 10 。
3) 结果为 true ，于是执行 echo 并将 num 的值加一。
4) 再作第二轮测试，其时 num 的值为 1+1=2 ，依然小于或等于 10，因此为 true ，继续循环。
5) 直到 num 为 10+1=11 时，测试才会失败... 于是结束循环。

我们不难发现：
* 若 while 的测试结果永远为 true 的话，那循环将一直永久执行下去：

while :; do
echo looping...
done

上例的" : "是 bash 的 null command ，不做任何动作，除了送回 true 的 return value 。
因此这个循环不会结束，称作死循环。
死循环的产生有可能是故意设计的(如跑 daemon)，也可能是设计错误。
若要结束死寻环，可透过 signal 来终止(如按下 ctrl-c )。
(关于 process 与 signal ，等日后有机会再补充，十三问暂时略过。)

一旦你能够理解 while loop 的话，那，就能理解 until loop ：
* 与 while 相反，until 是在 return value 为 false 时进入循环，否则结束。
因此，前面的例子我们也可以轻松的用 until 来写：

num=1
until [ ! "$num" -le 10 ]; do
echo "num is $num"
num=$(($num + 1))
done

或是：

num=1
until [ "$num" -gt 10 ]; do
echo "num is $num"
num=$(($num + 1))
done

okay ，关于 bash 的三个常用的 loop 暂时介绍到这里。
在结束本章之前，再跟大家补充两个与 loop 有关的命令：
*  break
* continue
这两个命令常用在复合式循环里，也就是在 do ... done 之间又有更进一层的 loop ，
当然，用在单一循环中也未尝不可啦...  ^_^

break 是用来打断循环，也就是"强迫结束" 循环。
若 break 后面指定一个数值 n 的话，则"从里向外"打断第 n 个循环，默认值为 break 1 ，也就是打断当前的循环。
在使用 break 时需要注意的是，它与 return 及 exit 是不同的：
* break 是结束 loop
* return 是结束 function
* exit 是结束 script/shell

而 continue 则与 break 相反：强迫进入下一次循环动作。
若你理解不来的话，那你可简单的看成：在 continue 到 done 之间的句子略过而返回循环顶端...
与 break 相同的是：continue 后面也可指定一个数值 n ，以决定继续哪一层(从里向外计算)的循环，
默认值为 continue 1 ，也就是继续当前的循环。

在 shell script 设计中，若能善用 loop ，将能大幅度提高 script 在复杂条件下的处理能力。
请多加练习吧....

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好了，该是到了结束的时候了。
婆婆妈妈的跟大家啰唆了一堆关于 shell 的基础概念，目的不是要告诉大家"答案"，而是要带给大家"启发"...
在日后关于 shell 的讨论中，我或许会经常用"链接"方式指引回来十三问中的内容，以便我们在进行技术探讨时彼此能有一些讨论基础，而不至于各说各话、徒费时力。但，更希望十三问能带给你更多的思考与乐趣，至为重要的是透过实作来加深理解。

是的，我很重视"实作"与"独立思考"这两项学习要素，若你能够掌握其中真义，那请容我说声：
--- 恭喜﹗十三问你没白看了﹗  ^_^

p.s.
至于补充问题部份，我暂时不写了。而是希望：
1) 大家扩充题目。
2) 一起来写心得。

Good luck and happy studying!