shell-intro(Shell 编程入门)

作者出版于 OS

2022-06-17 约 5427 字预计阅读 11 分钟

Shell 编程入门

1 走进 Shell 编程的大门

1.1 为什么要学Shell？

学一个东西，我们大部分情况都是往实用性方向着想。从工作角度来讲，学习 Shell 是为了提高我们自己工作效率，提高产出，让我们在更少的时间完成更多的事情。

很多人会说 Shell 编程属于运维方面的知识了，应该是运维人员来做，我们做后端开发的没必要学。我觉得这种说法大错特错，相比于专门做Linux运维的人员来说，我们对 Shell 编程掌握程度的要求要比他们低，但是shell编程也是我们必须要掌握的！

目前Linux系统下最流行的运维自动化语言就是Shell和Python了。

两者之间，Shell几乎是IT企业必须使用的运维自动化编程语言，特别是在运维工作中的服务监控、业务快速部署、服务启动停止、数据备份及处理、日志分析等环节里，shell是不可缺的。Python 更适合处理复杂的业务逻辑，以及开发复杂的运维软件工具，实现通过web访问等。Shell是一个命令解释器，解释执行用户所输入的命令和程序。一输入命令，就立即回应的交互的对话方式。

另外，了解 shell 编程也是大部分互联网公司招聘后端开发人员的要求。下图是我截取的一些知名互联网公司对于 Shell 编程的要求。

1.2 什么是 Shell？

简单来说“Shell编程就是对一堆Linux命令的逻辑化处理”。

W3Cschool 上的一篇文章是这样介绍 Shell的，如下图所示。

一个工具，用来和 kernel(核心)沟通

Bourne Again SHell (简称 bash)

1.3 Shell 编程的 Hello World

学习任何一门编程语言第一件事就是输出HelloWorld了！下面我会从新建文件到shell代码编写来说下Shell 编程如何输出Hello World。

(1)新建一个文件 helloworld.sh :touch helloworld.sh，扩展名为 sh(sh代表Shell)(扩展名并不影响脚本执行，见名知意就好，如果你用 php 写 shell 脚本，扩展名就用 php 好了)

(2) 使脚本具有执行权限：chmod +x helloworld.sh

(3) 使用 vim 命令修改helloworld.sh文件：vim helloworld.sh(vim 文件——>进入文件—–>命令模式——>按i进入编辑模式—–>编辑文件 ——->按Esc进入底行模式—–>输入:wq/q! (输入wq代表写入内容并退出，即保存；输入q!代表强制退出不保存。))

helloworld.sh 内容如下：

# !/bin/bash
# 第一个shell小程序,echo 是linux中的输出命令。
echo  "helloworld!"

shell中 # 符号表示注释。shell 的第一行比较特殊，一般都会以#!开始来指定使用的 shell 类型。在linux中，除了bash shell以外，还有很多版本的shell，例如zsh、dash等等…不过bash shell还是我们使用最多的。

(4) 运行脚本:./helloworld.sh 。(注意，一定要写成 ./helloworld.sh ，而不是 helloworld.sh ，运行其它二进制的程序也一样，直接写 helloworld.sh ，linux 系统会去 PATH 里寻找有没有叫 helloworld.sh 的，而只有 /bin, /sbin, /usr/bin，/usr/sbin 等在 PATH 里，你的当前目录通常不在 PATH 里，所以写成 helloworld.sh 是会找不到命令的，要用 ./helloworld.sh 告诉系统说，就在当前目录找。)

2 Shell 变量

2.1 Shell 编程中的变量介绍

Shell编程中一般分为三种变量：

我们自己定义的变量(局部变量): 仅在当前 Shell 实例中有效，其他 Shell 启动的程序不能访问局部变量。
Linux已定义的环境变量(环境变量，例如：PATH, HOME 等…, 这类变量我们可以直接使用)，使用 env 命令可以查看所有的环境变量，而set命令既可以查看环境变量也可以查看自定义变量。
Shell变量 ：Shell变量是由 Shell 程序设置的特殊变量。Shell 变量中有一部分是环境变量，有一部分是局部变量，这些变量保证了 Shell 的正常运行

常用的环境变量:

PATH 决定了shell将到哪些目录中寻找命令或程序 HOME 当前用户主目录 HISTSIZE　历史记录数 LOGNAME 当前用户的登录名 HOSTNAME　指主机的名称 SHELL 当前用户Shell类型 LANGUAGE 　语言相关的环境变量，多语言可以修改此环境变量 MAIL　当前用户的邮件存放目录 PS1　基本提示符，对于root用户是#，对于普通用户是$

使用 Linux 已定义的环境变量：

比如我们要看当前用户目录可以使用：echo $HOME命令；如果我们要看当前用户Shell类型可以使用 echo $SHELL命令。可以看出，使用方法非常简单。

使用自己定义的变量：

# !/bin/bash
# 自定义变量hello
hello="hello world"
echo $hello
echo  "helloworld!"

myUrl="https://www.google.com"
readonly myUrl

# 使用 unset 命令可以删除变量
unset myUrl

Shell 编程中的变量名的命名的注意事项：

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，但是可以使用下划线(_)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)。

3 Shell 字符串入门

字符串是shell编程中最常用最有用的数据类型(除了数字和字符串，也没啥其它类型好用了)，字符串可以用单引号，也可以用双引号。这点和Java中有所不同。

单引号字符串：

# !/bin/bash
name='SnailClimb'
hello='Hello, I  am '$name'!'
echo $hello

# 单引号里不可以有变量
# 单引号里不可以出现转义字符
str='this is a string'

输出内容：

Hello, I am SnailClimb!

双引号字符串：

# !/bin/bash
name='SnailClimb'
hello="Hello, I  am "$name"!"
echo $hello

# 双引号里可以有变量
# 双引号里可以出现转义字符
greeting="hello, "$your_name" !"
greeting_1="hello, ${your_name} !"
echo $greeting  $greeting_1

输出内容：

Hello, I am SnailClimb!

4 Shell 字符串常见操作

拼接字符串：

# !/bin/bash
name="SnailClimb"
# 使用双引号拼接
greeting="hello, "$name" !"
greeting_1="hello, ${name} !"
echo $greeting  $greeting_1
# 使用单引号拼接
greeting_2='hello, '$name' !'
greeting_3='hello, ${name} !'
echo $greeting_2  $greeting_3


# 查找子字符串
# 查找字符 i 或 o 的位置(哪个字母先出现就计算哪个)：
echo `expr index "$str" io`

获取字符串长度：

# !/bin/bash
# 获取字符串长度
name="SnailClimb"
# 第一种方式
echo ${#name} #输出 10
# 第二种方式
expr length "$name";

输出结果:

10
10

使用 expr 命令时，表达式中的运算符左右必须包含空格，如果不包含空格，将会输出表达式本身:

expr 5+6    // 直接输出 5+6
expr 5 + 6       // 输出 11

对于某些运算符，还需要我们使用符号 \进行转义，否则就会提示语法错误。

expr 5 * 6       // 输出错误
expr 5 \* 6      // 输出30

截取子字符串:

简单的字符串截取：

# 从字符串第 1 个字符开始往后截取 10 个字符
str="SnailClimb is a great man"
echo ${str:0:10} #输出:SnailClimb

根据表达式截取：

# !bin/bash
# author:amau

var="https://www.runoob.com/linux/linux-shell-variable.html"
# %表示删除从后匹配, 最短结果
# %%表示删除从后匹配, 最长匹配结果
# 表示删除从头匹配, 最短结果
# 表示删除从头匹配, 最长匹配结果
# 注: *为通配符, 意为匹配任意数量的任意字符
s1=${var%%t*} #h
s2=${var%t*}  #https://www.runoob.com/linux/linux-shell-variable.h
s3=${var%%.*} #http://www
s4=${var#*/}  #/www.runoob.com/linux/linux-shell-variable.html
s5=${var##*/} #linux-shell-variable.html

5 Shell 数组

bash支持一维数组(不支持多维数组)，并且没有限定数组的大小。我下面给了大家一个关于数组操作的 Shell 代码示例，通过该示例大家可以知道如何创建数组、获取数组长度、获取/删除特定位置的数组元素、删除整个数组以及遍历数组。

# !/bin/bash
array=(1 2 3 4 5);

array_name[0]=value0
array_name[1]=value1
array_name[n]=valuen

# 获取数组长度
length=${#array[@]}
# 或者
length2=${#array[*]}
# 输出数组长度
echo $length #输出：5
echo $length2 #输出：5
# 输出数组第三个元素
echo ${array[2]} #输出：3
unset array[1]# 删除下标为1的元素也就是删除第二个元素
for i in ${array[@]};do echo $i ;done # 遍历数组，输出： 1 3 4 5
unset array; # 删除数组中的所有元素
for i in ${array[@]};do echo $i ;done # 遍历数组，数组元素为空，没有任何输出内容

关联数组

declare -A site=(["google"]="www.google.com" ["runoob"]="www.runoob.com" ["taobao"]="www.taobao.com")

declare -A site
site["google"]="www.google.com"
site["runoob"]="www.runoob.com"
site["taobao"]="www.taobao.com"

echo "数组的键为: ${!site[*]}"
echo "数组的键为: ${!site[@]}"

echo "数组的元素为: ${site[*]}"
echo "数组的元素为: ${site[@]}"

echo "数组元素个数为: ${#my_array[*]}"
echo "数组元素个数为: ${#my_array[@]}"

6 参数传递

向脚本传递三个参数，并分别输出，其中 $0 为执行的文件名(包含文件路径) ./test.sh 1 2 3

echo "Shell 传递参数实例！";
echo "执行的文件名：$0";
echo "第一个参数为：$1";
echo "第二个参数为：$2";
echo "第三个参数为：$3";

$* 和 $@ 的区别

相同点：都是引用所有参数。不同点：只有在双引号中体现出来。假设在脚本运行时写了三个参数 1、2、3，，则 " * " 等价于 “1 2 3”(传递了一个参数)，而 “@” 等价于 “1” “2” “3”(传递了三个参数)。

echo "-- \$* 演示 ---"
for i in "$*"; do
    echo $i
done

echo "-- \$@ 演示 ---"
for i in "$@"; do
    echo $i
done

7 Shell 基本运算符

说明：图片来自《菜鸟教程》

Shell 编程支持下面几种运算符

算数运算符
关系运算符
布尔运算符
字符串运算符
文件测试运算符

7.1 算数运算符

我以加法运算符做一个简单的示例(注意：不是单引号，是反引号)：

# !/bin/bash
a=3;b=3;
val=`expr $a + $b`
# 输出：Total value : 6
echo "Total value : $val"

8 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。

通过一个简单的示例演示关系运算符的使用，下面shell程序的作用是当score=100的时候输出A否则输出B。

# !/bin/bash
score=90;
maxscore=100;
if [ $score -eq $maxscore ]
then
   echo "A"
else
   echo "B"
fi

输出结果：

9 逻辑运算符

示例：

# !/bin/bash
a=$(( 1 && 0))
# 输出：0；逻辑与运算只有相与的两边都是1，与的结果才是1；否则与的结果是0
echo $a;

10 布尔运算符

这里就不做演示了，应该挺简单的。

10.1 字符串运算符

简单示例：

# !/bin/bash
a="abc";
b="efg";
if [ $a = $b ]
then
   echo "a 等于 b"
else
   echo "a 不等于 b"
fi

输出：

a 不等于 b

11 文件相关运算符

使用方式很简单，比如我们定义好了一个文件路径 file="/usr/learnshell/test.sh" 如果我们想判断这个文件是否可读，可以这样 if [ -r $file ] 如果想判断这个文件是否可写，可以这样 -w $file，是不是很简单。

12 echo

显示结果定向至文件

echo "It is a test" > myfile

13 printf

printf "Hello, Shell\n"
printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭靖 男 66.1234

14 test

Shell 中的 test 命令用于检查某个条件是否成立，它可以进行数值、字符和文件三个方面的测试。

https://www.runoob.com/linux/linux-shell-test.html

15 shell流程控制

15.1 if 条件语句

sh 的流程控制不可为空

简单的 if else-if else 的条件语句示例

# !/bin/bash
a=10
b=20
if [ $a == $b ]
then
   echo "a 等于 b"
elif [ $a -gt $b ]
then
   echo "a 大于 b"
elif [ $a -lt $b ]
then
   echo "a 小于 b"
else
   echo "没有符合的条件"
fi

16 for 循环语句

通过下面三个简单的示例认识 for 循环语句最基本的使用，实际上 for 循环语句的功能比下面你看到的示例展现的要大得多。

输出当前列表中的数据：

for loop in 1 2 3 4 5
do
    echo "The value is: $loop"
done

产生 10 个随机数：

# !/bin/bash
for i in {0..9};
do
   echo $RANDOM;
done

输出1到5:

通常情况下 shell 变量调用需要加 $,但是 for 的 (()) 中不需要,下面来看一个例子：

# !/bin/bash
for((i=1;i<=5;i++));do
    echo $i;
done;

17 while 语句

基本的 while 循环语句：

# !/bin/bash
int=1
while(( $int<=5 ))
do
    echo $int
    let "int++"
done

while循环可用于读取键盘信息：

echo '按下 <CTRL-D> 退出'
echo -n '输入你最喜欢的电影: '
while read FILM
do
    echo "是的！$FILM 是一个好电影"
done

输出内容:

按下 <CTRL-D> 退出
输入你最喜欢的电影: 变形金刚
是的！变形金刚 是一个好电影

无限循环：

while true
do
    command
done

18 until 循环

# !/bin/bash

a=0

until [ ! $a -lt 10 ]
do
   echo $a
   a=`expr $a + 1`
done

19 case … esac

echo '输入 1 到 4 之间的数字:'
echo '你输入的数字为:'
read aNum
case $aNum in
    1)  echo '你选择了 1'
    ;;
    2)  echo '你选择了 2'
    ;;
    3)  echo '你选择了 3'
    ;;
    4)  echo '你选择了 4'
    ;;
    *)  echo '你没有输入 1 到 4 之间的数字'
    ;;
esac

跳出循环

19.1 break

while :
do
    echo -n "输入 1 到 5 之间的数字:"
    read aNum
    case $aNum in
        1|2|3|4|5) echo "你输入的数字为 $aNum!"
        ;;
        *) echo "你输入的数字不是 1 到 5 之间的! 游戏结束"
            break
        ;;
    esac
done

19.2 continue

while :
do
    echo -n "输入 1 到 5 之间的数字: "
    read aNum
    case $aNum in
        1|2|3|4|5) echo "你输入的数字为 $aNum!"
        ;;
        *) echo "你输入的数字不是 1 到 5 之间的!"
            continue
            echo "游戏结束"
        ;;
    esac
done

20 shell 函数

20.1 不带参数没有返回值的函数

# !/bin/bash
hello(){
    echo "这是我的第一个 shell 函数!"
}
echo "-----函数开始执行-----"
hello
echo "-----函数执行完毕-----"

输出结果：

-----函数开始执行-----
这是我的第一个 shell 函数!
-----函数执行完毕-----

21 有返回值的函数

函数返回值在调用该函数后通过 $? 来获得。

输入两个数字之后相加并返回结果：

# !/bin/bash
funWithReturn(){
    echo "输入第一个数字: "
    read aNum
    echo "输入第二个数字: "
    read anotherNum
    echo "两个数字分别为 $aNum 和 $anotherNum !"
    return $(($aNum+$anotherNum))
}
funWithReturn
echo "输入的两个数字之和为 $?"

输出结果：

输入第一个数字:
1
输入第二个数字:
2
两个数字分别为 1 和 2 !
输入的两个数字之和为 3

22 带参数的函数

# !/bin/bash
funWithParam(){
    echo "第一个参数为 $1 !"
    echo "第二个参数为 $2 !"
    echo "第十个参数为 $10 !"
    echo "第十个参数为 ${10} !"
    echo "第十一个参数为 ${11} !"
    echo "参数总数有 $# 个!"
    echo "作为一个字符串输出所有参数 $* !"
}
funWithParam 1 2 3 4 5 6 7 8 9 34 73

输出结果：

第一个参数为 1 !
第二个参数为 2 !
第十个参数为 10 !
第十个参数为 34 !
第十一个参数为 73 !
参数总数有 11 个!
作为一个字符串输出所有参数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 34 73 !

参数说明

$#	传递到脚本或函数的参数个数
$*	以一个单字符串显示所有向脚本传递的参数
$$	脚本运行的当前进程ID号
$!	后台运行的最后一个进程的ID号
$@	与$*相同，但是使用时加引号，并在引号中返回每个参数。
$-	显示Shell使用的当前选项，与set命令功能相同。
$?	显示最后命令的退出状态。0表示没有错误，其他任何值表明有错误。

23 Shell 输入/输出重定向

command > file	将输出重定向到 file。
command < file	将输入重定向到 file。
command >> file	将输出以追加的方式重定向到 file。
n > file	    将文件描述符为 n 的文件重定向到 file。
n >> file	    将文件描述符为 n 的文件以追加的方式重定向到 file。
n >& m	        将输出文件 m 和 n 合并。
n <& m	        将输入文件 m 和 n 合并。
<< tag	        将开始标记 tag 和结束标记 tag 之间的内容作为输入。

Here Document Here Document 是 Shell 中的一种特殊的重定向方式，用来将输入重定向到一个交互式 Shell 脚本或程序。

/dev/null 文件如果希望执行某个命令，但又不希望在屏幕上显示输出结果，那么可以将输出重定向到 /dev/null：

24 Shell 文件包含

和其他语言一样，Shell 也可以包含外部脚本。这样可以很方便的封装一些公用的代码作为一个独立的文件。

被包含的文件不需要可执行权限。

. filename   # 注意点号(.)和文件名中间有一空格

# 或

source filename