命令行之巅：Linux Shell编程的至高艺术（上）

前言

在浩瀚的数字世界中，Linux以其坚不可摧的内核和无限的可能性，成为了开发者和系统管理员的挚爱。而在这个由代码编织的宇宙里，Shell程序就像是一把钥匙，能够解锁Linux操作系统的无尽潜能。今天，我们将一同探索Linux中的shell程序设计，这是一段既充满挑战又令人兴奋的旅程。

Shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。它接收用户输入的命令并把它送入内核去执行。

实际上Shell是一个命令解释器， 它解释由用户输入的命令并且把它们送到内核。不仅如此，Shell有自己的编程语言用于对命令的编辑，它允许用户编写由shell命令组成的程序。 Shell编程语言具有普通编程语言的很多特点，比如它也有循环结构和分支控制结构等，用这种编程语言编写的Shell程序与其他应用程序具有同样的效果。

本篇文章将介绍什么是shell以及shell的中的变量运算。

一、shell概述

1.1 shell的特点和类型

1.1.1 shell的特点：

• 组合新命令很简单；
• 提供了文件名扩展字符；
• 可以直接使用shell的内置命令 ；
• 允许灵活地使用数据流 ；
• 结构化的程序模块 ；
• 提供了在后台（&）执行命令 ；
• 提供了可配置的环境；
• 提供了一个高级的命令语言 。

1.1.2 常用shell类型

• Bourne shell（简称sh）
• C—shell（简称csh）
• Korn shell（简称ksh）
• Bourne Again shell(简称bash)

1.2 shell脚本的建立和执行

1.2.1 建立shell脚本

建立shell脚本的步骤同建立普通文本文件的方式相同，如：

vi  ex1

1.2.2 执行shell脚本的方式

执行shell脚本的常用方式基本上有两种：

(1)以脚本名作为参数。其一般形式是：

​ $ bash 脚本名 ［参数］

​ $ · 脚本名 ［参数］

(2)将shell脚本的权限设置为可执行，然后在提示符下直接执行它。

​ $ chmod a+x ex2

​ $ PATH=$PATH：•

​ $ ex2 或者 $ •/ex2

1.2.3 shell程序实例

注意，一定要写成 ./test.sh，而不是 test.sh，运行其它二进制的程序也一样，直接写 test.sh，linux 系统会去 PATH 里寻找有没有叫 test.sh 的，而只有 /bin, /sbin, /usr/bin，/usr/sbin 等在 PATH 里，我们的当前目录通常不在 PATH 里，所以写成 test.sh 是会找不到命令的，要使用 ./test.sh 告诉系统在当前目录寻找。

二、shell变量与算数运算

2.1 简单shell变量

2.1.1 简单变量定义和赋值

变量名=字符串  

注意：在赋值号“=”的两边没有空格 , 例如：

myfile=/home/cieeqc/ff/m1.c

变量名以字母或下线符打头的字母、数字和下线符序列，大小写字母意义不同。

注意，变量名和等号之间不能有空格，这可能和你熟悉的所有编程语言都不一样。同时，变量名的命名须遵循如下规则：

命名只能使用英文字母，数字和下划线，首个字符不能以数字开头。

中间不能有空格，可以使用下划线（_）。

不能使用标点符号。

不能使用bash里的关键字（可用help命令查看保留关键字）。

2.1.2 引用变量值

• 在程序中引用变量值时，要在变量名前面加上一个“$”符号。

$ dir=/home/ciee/ff
$ echo  $dir
/home/ciee/ff     （显示变量dir的值）
$ echo  dir
dir            （显示一般的字符串常量dir）
$ echo $Dir
（显示一个空串）
$ 

• 如果在赋给变量的值中含有空格、制表符或换行符，那么，就应该用双引号把这个字符串括起来。

应注意的情况：

1. 

2. $ dir=/home/ci
   $ cat  ${dir}ee/file1.c      #将把文件/home/ciee/m1.c显示出来 
   3 而   
   $ cat  $dirqc/file1.c         #系统会给出错误信息
   

3. $ dir1=/home/ciee/ff/prog
   $ ls  $dir1
   $ cat  $dir1/exam.c
   

• 变量名外面的花括号是可选的，加不加都行，加花括号是为了帮助解释器识别变量的边界，比如下面这种情况：

for skill in Ada Coffe Action Java; do
    echo "I am good at ${skill}Script"
done

如果不给skill变量加花括号，写成echo “I am good at $skillScript”，解释器就会把$skillScript当成一个变量（其值为空），代码执行结果就不是我们期望的样子了。

2.1.3 删除变量

使用 unset 命令可以删除变量。语法：

使用 unset 命令可以删除变量。语法：

变量被删除后不能再次使用。unset 命令不能删除只读变量

#!/bin/sh  
myUrl="http://www.ipieuvre.com"  
unset myUrl  
echo $myUrl 

以上实例执行后将没有任何输出。

2.2 数组

Bash Shell 只支持一维数组（不支持多维数组），初始化时不需要定义数组大小（与 PHP 类似）。

与大部分编程语言类似，数组元素的下标由0开始。

• 对数组元素赋值的一般形式是： 数组名[下标]=值

$ city[0]=Beijing
$ city[1]=Shanghai
$ city[2]=Tianjin

• 用declare命令显式声明一个数组，一般形式是：declare -a

• 数组名读取数组元素值的一般格式是：${数组名[下标]} 例如：$ echo ${city[0]}

• 数组初始化的一般形式是： 数组名=(值1 值2 … 值n) $ A=(this is an example of shell script)

$ A=(this is an example of shell script)
$ echo  ${A[0]}  ${A[2]}  ${A[3]}  ${A[6]}
this an example script
$ echo  ${A[8]}
（A[8]超出了数组A的范围，所以它的值是空串。）
$ ▌

使用*或@作为下标，则表示数组中所有元素。

2.3 位置参数

2.3.1 位置参数

exam   m1   m2  m3  m4
   $0     $1    $2   $3   $4   $5    $6   $7   $8    $6   ${10}  ${11}

这种变量不能用赋值语句直接赋值，只能通过命令行上对应位置的实参传值。

$0始终表示命令名或shell脚本名。

2.3.2 shift命令

用shift命令移动位置参数

1. $0：脚本的名称。
2. $1 到 $9：传递给脚本的第一个到第九个参数。
3. $#：传递给脚本的参数总数。
4. $* 和 $@：所有的位置参数，区别在于，$* 会将所有参数视为一个整体，而 $@ 会将每个参数视为独立的元素，这在循环遍历参数时非常有用。

示例：

假设你有一个名为 script.sh 的脚本，并且你通过以下命令调用它：

shell

./script.sh arg1 arg2 arg3

在这个例子中，arg1、arg2 和 arg3 是传递给脚本的位置参数。在脚本内部，你可以这样访问它们：

• $1 的值是 arg1。
• $2 的值是 arg2。
• $3 的值是 arg3。
• $# 的值是 3，因为有3个参数。
• $* 的值是 arg1 arg2 arg3，所有参数作为一个整体。
• $@ 的值是 arg1 arg2 arg3，每个参数作为独立的元素。

以下是如何在脚本中使用这些位置参数的一个简单示例：

#!/bin/bash

# 打印脚本名称
echo "Script name: $0"

# 循环遍历所有参数
echo "Looping through all arguments:"
for arg in "$@"; do
    echo "Argument: $arg"
done

# 打印参数总数
echo "Total number of arguments: $#"

# 打印所有参数作为一个整体
echo "All arguments as a whole: $*"

2.3.3 用set命令为位置参数赋值

$ cat  exam4
#!/bin/bash
# exam4: shell  script  to  combine  files  and  count  lines
# using  command  set  to  set  positional  parameters
set  file1.c  file2.c
cat  $1  $2  $3 | wc  -l
# end
$ exam4
????
$ ▌

2.4 预先定义的特殊变量

⑴$#——除脚本名外，命令行上参数的个数。

⑵$？——上一条前台命令执行后的返回值（也称“退出码”等）。 0表示没有错误，其他任何值表示有错误。

⑶$$——当前进程的进程号(ID号）。

⑷$！——上一个后台命令对应的进程号。

⑸$*——表示在命令行上实际给出的所有实参。如输入下面的命令行：

exam3  A  B  C  D  E  F  G  H  I  J  K
# 则$* 就是：A  B  C  D  E  F  G  H  I  J  K
#而“$*”就等价于：
#"$1  $2  $3……"，即：" A  B  C  D  E  F  G  H  I  J  K"。 

⑹$@——它与$基本功能相同。但“$@”与“$”不同。

“$@”就等价于： “$1” “$2”……，在上面情况下，就是"A" “B” “C”……“K”。

（7) $- 显示shell的当前选项，与set命令功能相同

2.5 环境变量

（1）HOME：用户主目录的全路径名。如/home/myname

（2）LOGNAME：即用户注册名

（3）PWD：当前工作目录的路径。

（4）PATH：shell查找命令的路径（目录）列表，各个目录用冒号（：）隔开。

#用户可以设置它：   
$ PATH=$PATH:$PWD

（5）PS1：shell的主提示符。 \$ PS1="$LOGNAME> "

（6）SHELL：当前使用的shell。通常，它的值是/bin/bash。

• 可以用env命令列出当前环境下的所有环境变量及其值，也可用echo命令察看任何一个环境变量的值。

• 当更改了环境变量的值以后，往往利用export命令将这些变量输出，使它们成为公用量。例如： $ export HOME PATH PS1

2.6 运算

2.6.1 let命令

bash中执行整数算术运算的命令是let，其语法格式为： let arg …

其中，arg是单独的使用C语言语法的算术表达式。如 let "j=i6+2" let 命令的替代表示形式是： ((算术表达式)) 如 ((j=i6+2))

2.6.2 运算符及其优先级和结合性

其运算符及其优先级和结合性基本上与C语言的相同。

当表达式中有shell的特殊字符时，必须用双引号将其括起来。例如，let “val=a|b”。只有使用**$((算术表达式))**形式才能返回表达式的值，例如 ：

$ echo  "((12*9))"	
((12*9))	
$ echo  "$((12*9))"	
108 

2.6.3 关系运算符

关系运算符只支持数字，不支持字符串，除非字符串的值是数字。

2.6.4 算数运算符

注意：条件表达式要放在方括号之间，并且要有空格，例如: [$a==$b] 是错误的，必须写成 [ $a == $b ]。

2.6.5 布尔运算符

2.6.6 逻辑运算符

2.6.7 字符串运算符

获取字符串长度

# 取得数组元素的个数  
length=${#array_name[@]}  
# 或者  
length=${#array_name[*]}  
# 取得数组单个元素的长度  
lengthn=${#array_name[n]} 

2.6.8 文件测试运算符

文件测试运算符用于检测 Unix 文件的各种属性。

其他检查符：

-S: 判断某文件是否 socket。

-L: 检测文件是否存在并且是一个符号链接。

eg:变量 file 表示文件shellf.sh，它的大小为 100 字节，具有 rwx 权限。