Linux 编程之Shell编程

在DOS 中，你可能会从事一些例行的重覆性工作，此时你会将这些重覆性的命令写成批次档，只要执行这个批次档就等於执行这些命令。大家会问在UNIX中是否有批次处理这个东东，答案是有的。在UNIX中不只有如DOS 的批次处理，它的功能比起DOS 更强大，相对地也较复杂，已经和一般的高阶语言不相上下。在UNIX中大家都不叫做批次档，而叫做Shell Script。

一般而言，Shell Script的地位和其它的可执行档（或命令）是完全相同的，只不过Shell Script是以文字档的方式储存，而非二进位档。而执行Shell Script时，必须有一个程式将其内容转成一道道的命令执行，而这个程式其实就是Shell ，这也就是为什麽我们叫做Shell Script的原因（往後我们称为Script）。不同Shell 的Script基本上会有一些差异，所以我们不能将写给A shell 的Script用B shell 执行。而在UNIX中大家最常使用Bourne Shell以及C Shell ，所以这堂课就介绍这两种Script的写法。

将文字档设为可执行的Shell Script

如果我们已经写好Script，如何将其设成可执行档呢？因为Script其实是一个可执行档，所以必须将其存取权设定成可执行。我们可以使用下列命令更改存取权：
chmod u+x filename 只有自己可以执行，其它人不能执行
chmod ug+x filename 只有自己以及同一群可以执行，其它人不能执行
chmod +x filename 所有人都可以执行

而我们如何指定使用那一个Shell 来解释所写的Script呢？几种基本的指定方式如下所述：
1. 如果Script的第一个非空白字元不是"#"，则它会使用Bourne Shell。
2. 如果Script的第一个非空白字元是"#"时，但不以"#!"开头时，则它会使用C Shell。
3. 如果Script以"#!"开头，则"#!"後面所写的就是所使用的Shell，而且要将整个路径名称指出来。

这里建议使用第三种方式指定Shell ，以确保所执行的就是所要的。Bourne Shell的路径名称为/bin/sh ，而C Shell 则为/bin/csh。

1. 使用Bourne Shell
┌——————————┐ ┌——————————┐
│echo enter filename │ │#!/bin/sh │
│ . │ or │ . │
│ . │ │ . │
│ . │ │ . │
└——————————┘ └——————————┘

2. 使用C Shell
┌——————————┐ ┌——————————┐
│# C Shell Script │ │#!/bin/csh │
│ . │ │ . │
│ . │ │ . │
│ . │ │ . │
└——————————┘ └——————————┘

3. 使用/etc/perl
┌——————————┐
│#! /etc/perl │
│ . │
│ . │
│ . │
└——————————┘

除了在Script内指定所使用的Shell 外，你也可以在命令列中强制指定。比如你要用C Shell 执行某个Script，你可以下这个命令：
csh filename

此时的Script的存取权就不一定要为可执行档，其内部所指定的Shell 也会无效，详细的情形後面会讨论。

□Script的基本结构及观念

Script是以行为单位，我们所写的Script会被分解成一行一行来执行。而每一行可以是命令、注解、或是流程控制指令等。如果某一行尚未完成，可以在行末加上"" ，这个时候下一行的内容就会接到这一行的後面，成为同一行，如下

┌———————————┐
│echo The message is │
│too long so we have │
│to split it into │
│several lines │
└———————————┘

当Script中出现"#" 时，再它後面的同一行文字即为注解，Shell 不会对其翻译。

在Script中要执行一个命令的方法和在命令列中一样，你可以前景或背景执行，执行命令时也会需要设定一些环境变数。

Script的流程控制和一般高阶语言的流程控制没有什麽两样，也和高阶语言一样有副程式。这些使得Script的功能更加强大。

为了达到与高阶语言相同的效果，我们也可以在Script中设定变数，如此使Script 成为一个名付其实的高阶语言。

□Bourne Shell

一、变数

Bourne Shell的变数型态只有字串变数，所以要使用数值运算则必须靠外部命令达 成目的。而其变数种类有下列几种：

1. 使用者变数

这是最常使用的变数，我们可以任何不包含空白字元的字串来当做变数名称。 设定变数值时则用下列方式：
var=string

取用变数时则在变数名称前加上一"$" 号。

┌———————┐
│name=Tom │
│echo name │
│echo $name │
└———————┘
结果如下：
name
Tom

2. 系统变数（环境变数）

和使用者变数相似，只不过此种变数会将其值传给其所执行的命令。要将一使 用者变数设定为系统变数，只要加上：
export var

┌———————┐
│name=Tom │
│export name │
└———————┘

以下是使用者一进入系统之後就已设定好的系统变数：
$HOME 使用者自己的目录
$PATH 执行命令时所搜寻的目录
$TZ 时区
$MAILCHECK 每隔多少秒检查是否有新的信件
$PS1 在命令列时的提示号
$PS2 当命令尚未打完时，Shell 要求再输入时的提示号
$MANPATH man 指令的搜寻路径

3. 唯读的使用者变数

和使用者变数相似，只不过这些变数不能被改变。要将使用者变数设成唯读的 ，只要加上：
readonly var

而若只打readonly则会列出所有唯读的变数。还有一点，系统变数不可以设定 成唯读的。

┌———————┐
│name=Tom │
│readonly name │
│echo $name │
│name=John │
│readonly │
└———————┘

结果如下：
Tom
name: is read only
readonly name
readonly ......

4. 特殊变数

有些变数是一开始执行Script时就会设定，并且不以加以修改，但我们不叫它 唯读的系统变数，而叫它特殊变数（有些书会叫它唯读的系统变数），因为这 些变数是一执行程式时就有了，况且使用者无法将一般的系统变数设定成唯读 的。以下是一些等殊变数：
$0 这个程式的执行名字
$n 这个程式的第n个参数值，n=1..9
$* 这个程式的所有参数
$# 这个程式的参数个数
$$ 这个程式的PID
$! 执行上一个背景指令的PID
$? 执行上一个指令的返回值

当你执行这个程式时的参数数目超过9 个时，我们可以使用shift 命令将参数 往前移一格，如此即可使用第10个以後的参数。除此之外，吾人可以用set 命 令改变$n及$*，方法如下：
set string

如此$*的值即为string，而分解後则会放入$n。如果set 命令後面没有参数， 则会列出所有已经设定的变数以及其值。

档名：ex1 参数：this is a test

┌———————————┐
│echo Filename: $0 │
│echo Arguments: $* │
│echo No. of args.: $# │
│echo 2nd arg.: $2 │
│shift │
│echo No. of args.: $# │
│echo 2nd arg.: $2 │
│set hello, everyone │
│echo Arguments: $* │
│echo 2nd arg.: $2 │
└———————————┘
结果如下：
Filename: ex1
Arguments: this is a test
No. of args.: 4
2nd arg.: is
No. of args.: 3
2nd arg.: a
Arguments: hello, everyone
2nd arg.: everyone

值得一提的是，当你想从键盘输入一变数值时，你可以使用下面的命令：
read var1 var2.....

这时read会将一个字分给一个变数。如果输入的字比变数还多，最後一个变数会将剩下的字当成其值。如果输入的字比变数还少，则後面的变数会设成空字串。 如果需要处理数值运算，我们可以使用expr命令。其参数及输出列於附录Ａ。

二、执行命令

在Bourne Shell中有五种方法执行一个命令，而这五种方式所产生的果有些许的不 同。

1. 直接下命令
这个方式和在命令列中直接下命令的效果一样。

2. 使用sh命令
sh command
这个档案必须是Bourne Shell的Script，但这个档案并不一定要设成可执行。 除此之外和直接下命令的方式一样。

3. 使用"."命令
. command

这时和使用sh命令相似，只不过它不像sh一般会产生新的process ，相反地， 它会在原有的process 下完成工作。

4. 使用exec命令
exec command
此时这个Script将会被所执行的命令所取代。当这个命令执行完毕之後，这个 Script也会随之结束。

5. 使用命令替换
这是一个相当有用的方法。如果想要使某个命令的输出成为另一个命令的参数 时，就一定要使用这个方法。我们将命令列於两个"`" 号之间，而Shell 会以 这个命令执行後的输出结果代替这个命令以及两个"`" 符号。

str='Current directory is '`pwd`
echo $str
结果如下：
Current directory is /users/cc/mgtsai
这个意思是pwd 这个命令输出"/users/cc/mgtsai"，而後整个字串代替原 来的`pwd` 设定str 变数，所以str 变数的内容则会有pwd 命令的输出。

number=`expr $number + 1`
这就是先前所提要作数值运算的方法，基本上expr命令只将运算式解，而 後输出到标准输出上。如果要将某变数设定成其值，非得靠命令替换的方 式不可。这个例子是将number变数的值加1 後再存回number变数。

三、流程控制

在介绍流程控制之前，我们先来看看test命令。test命令的参数是条件判断式，当 条件为真时则传回非零值，而条件为伪时则传回零。在所有的流程控制都必须用到 test命令来判断真伪。而test命令的使用方法则列於附录Ｂ。

test $# = 0

如果执行这个程式没有参数时，会传回非零值代表"$# = 0"这个条件成立。反 之则会传回零。

以下介绍各种流程控制：

1. if then语法以及流程图如下

│ FALSE
if (condition) ＜condition＞—┐
then │TRUE │
then-commands then-commands │
fi ├————┘
│

condition 是一个test命令。往後所介绍的各种流程中的condition 都是test 命令。
档名：chkarg

┌———————————┐
│if (test $# != 0) │
│ then │
│ echo Arg1: $1 │
│fi │
└———————————┘
$ chkarg Hello
Arg1: Hello
$ chkarg
$

2. if then else语法以及流程图如下

│ FALSE
if (condition) ＜condition＞—————┐
then │TRUE │
then-commands then-commands else-commands
else ├————————┘
else-commands │
fi

3. if then elif语法以及流程图如下

│ FALSE
if (condition1) ＜condition1＞—┐
then │TRUE │ FALSE
commands1 commands1 ＜condition2＞—┐
elif (condition2) │ │ TRUE │
then │ commands2 commands3
commands2 ├—————┴————┘
else │
commands3

commands3
fi

echo 'word 1: c'
read word1
echo 'word 2: c'
read word2
echo 'word 3: c'
read word3
if (test "$word1" = "$word2" -a "$word2" = "$word3")
then
echo 'Match: words 1, 2, & 3'
elif (test "$word1" = "$word2")
then
echo 'Match: words 1 & 2'
elif (test "$word1" = "$word3")
then
echo 'Match: words 1 & 3'
elif (test "$word2" = "$word3")
then
echo 'Match: words 2 & 3'
else
echo 'No match'
fi

4. for in语法以及流程图如下

│ FALSE
for var in arg-list ┌—＜arg-list还有东西吗？＞—┐
do │ │TRUE │
commands │ 从arg-list取得一项 │
done │ 放到变数var │
│ │ │
│ commands │
└——————┘ │
┌———————————┐ ┌—————┘
│for a in xx yy zz │ │
│ do │
│ echo $a │
│done │
└———————————┘
结果如下：
xx
yy

yy
zz

5. for语法以及流程图如下

│ FALSE
for var ┌—＜参数中还有东西吗？＞—┐
do │ │TRUE │
commands │ 从参数中取得一项 │
done │ 放到变数var │
│ │ │
│ commands │
└—————┘ │
档名：lstarg ┌—————┘
┌———————————┐ │
│for a │
│ do │
│ echo $a │
│done │
└———————————┘
$lstarg xx yy zz
xx
yy

yy
zz

6. while 语法以及流程图如下

│ FALSE
while (condition) ┌—＜condition＞—┐
do │ │TRUE │
commands │ commands │
done └————┘ │
┌————┘
│

┌———————————————┐
│number=0 │
│while (test $number -lt 10) │
│ do │
│ echo "$numberc" │
│ number=`expr $number + 1` │
│done │
│echo │
└———————————————┘
结果如下：
0123456789

7. until语法以及流程图如下

│ TRUE
until (condition) ┌—＜condition＞—┐
do │ │FALSE │
commands │ commands │
done └————┘ │
┌————┘
│

它和while 的不同只在於while 是在条件为真时执行回圈，而until 是在条件 为假时执行回圈。

8. break及continue
这两者是用於for, while, until 等回圈控制下。break 会跳至done後方执行 ，而continue会跳至done执行，继续执行回圈。

9. case语法以及流程图如下

│ TRUE
case str in ＜str=pat1＞————commands1—┐
pat1) commands1;; │FALSE TRUE │
pat2) commands2;; ＜str=pat2＞————commands2—┤
pat3) commands3;; │FALSE TRUE │
esac ＜str=pat3＞————commands3—┤
│FALSE │
├————————————┘
│

而pat 除了可以指定一些确定的字串，也可以指定字串的集合，如下
* 任意字串
? 任意字元
[abc] a, b, 或c三字元其中之一
[a-n] 从a到n的任一字元
| 多重选择

┌———————————————┐
│echo 'Enter A, B, or C: c' │
│read letter │
│case $letter in │
│ A|a) echo 'You entered A.';;│
│ B|b) echo 'You entered B.';;│
│ C|c) echo 'You entered C.';;│
│ *) echo 'Not A, B, or C';; │
│esac │
└————————