Shell编程基础

本文作者：Leal

授权许可：

编辑人员：FireHare, Dbzhang800

我们可以使用任意一种文字编辑器，比如gedit、kedit、emacs、vi等来编写shell脚本，它必须以如下行开始（必须放在文件的第一行）：

# !/bin/sh
...

注意：最好使用“!/bin/bash”而不是“!/bin/sh”，如果使用tc shell改为tcsh，其他类似。

符号#!用来告诉系统执行该脚本的程序，本例使用/bin/sh。编辑结束并保存后，如果要执行该脚本，必须先使其可执行：

chmod +x filename

此后在该脚本所在目录下，输入 ./filename 即可执行该脚本。

变量赋值和引用

Shell编程中，使用变量无需事先声明，同时变量名的命名须遵循如下规则：

首个字符必须为字母（a-z，A-Z）
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）

需要给变量赋值时，可以这么写：

变量名=值

要取用一个变量的值，只需在变量名前面加一个$ ( 注意: 给变量赋值的时候，不能在"="两边留空格 )

#!/bin/sh
# 对变量赋值：
a="hello world"  #等号两边均不能有空格存在
# 打印变量a的值：
echo "A is:" $a

挑个自己喜欢的编辑器，输入上述内容，并保存为文件first，然后执行 chmod +x first 使其可执行，最后输入 ./first 执行该脚本。其输出结果如下：

A is: hello world

有时候变量名可能会和其它文字混淆，比如：

num=2
echo "this is the $numnd"

上述脚本并不会输出"this is the 2nd"而是"this is the "；这是由于shell会去搜索变量numnd的值，而实际上这个变量此时并没有值。这时，我们可以用花括号来告诉shell要打印的是num变量：

num=2
echo "this is the ${num}nd"

其输出结果为：this is the 2nd

注意花括号的位置：

num=2
echo "this is the {$num}nd"

其输出结果为：this is the {2}nd

需要注意shell的默认赋值是字符串赋值。比如：

var=1
var=$var+1
echo $var

打印出来的不是2而是1＋1。为了达到我们想要的效果有以下几种表达方式：

let "var+=1"
var=$[$var+1]    
var=`expr $var + 1`#注意加号两边的空格，否则还是按照字符串的方式赋值。

注意：前两种方式在bash下有效，在sh下会出错。

let表示数学运算，expr用于整数值运算，每一项用空格隔开，$[]将中括号内的表达式作为数学运算先计算结果再输出。

Shell脚本中有许多变量是系统自动设定的，我们将在用到这些变量时再作说明。除了只在脚本内有效的普通shell变量外，还有环境变量，即那些由export关键字处理过的变量。本文不讨论环境变量，因为它们一般只在登录脚本中用到。

hhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh

Shell里的一些特殊符号

引号

在向程序传递任何参数之前，程序会扩展通配符和变量。这里所谓的扩展是指程序会把通配符（比如*）替换成适当的文件名，把变量替换成变量值。我们可以使用引号来防止这种扩展，先来看一个例子，假设在当前目录下有两个jpg文件：mail.jpg和tux.jpg。

#!/bin/sh

echo *.jpg

运行结果为：

mail.jpg tux.jpg

引号（单引号和双引号）可以防止通配符*的扩展：

#!/bin/sh

echo "*.jpg"
echo '*.jpg'

其运行结果为：

*.jpg
*.jpg

其中单引号更严格一些，它可以防止任何变量扩展；而双引号可以防止通配符扩展但允许变量扩展：

#!/bin/sh

echo $SHELL
echo "$SHELL"
echo '$SHELL'

运行结果为：

/bin/bash
/bin/bash
$SHELL

此外还有一种防止这种扩展的方法，即使用转义字符——反斜杆:\：

echo \*.jpg
echo \$SHELL

输出结果为：

*.jpg
$SHELL

Here Document

当要将几行文字传递给一个命令时，用here documents是一种不错的方法。对每个脚本写一段帮助性的文字是很有用的，此时如果使用here documents就不必用echo函数一行行输出。Here document以 << 开头，后面接上一个字符串，这个字符串还必须出现在here document的末尾。下面是一个例子，在该例子中，我们对多个文件进行重命名，并且使用here documents打印帮助：

#!/bin/sh

# we have less than 3 arguments. Print the help text:
if [ $# -lt 3 ] ; then
cat << HELP

ren -- renames a number of files using sed regular expressions USAGE: ren 'regexp' 'replacement' files...

EXAMPLE: rename all *.HTM files in *.html:
   ren 'HTM$' 'html' *.HTM

HELP
   exit 0
fi
OLD="$1"
NEW="$2"
# The shift command removes one argument from the list of
# command line arguments.
shift
shift
# $* contains now all the files:
for file in $*; do
   if [ -f "$file" ] ; then
      newfile=`echo "$file" | sed "s/${OLD}/${NEW}/g"`
      if [ -f "$newfile" ]; then
　　　　   echo "ERROR: $newfile exists already"
      else
         echo "renaming $file to $newfile ..."
         mv "$file" "$newfile"
      fi
   fi
done

这个示例有点复杂，我们需要多花点时间来说明一番。第一个if表达式判断输入命令行参数是否小于3个 (特殊变量$# 表示包含参数的个数) 。如果输入参数小于3个，则将帮助文字传递给cat命令，然后由cat命令将其打印在屏幕上。打印帮助文字后程序退出。如果输入参数等于或大于3个，我们就将第一个参数赋值给变量OLD，第二个参数赋值给变量NEW。下一步，我们使用shift命令将第一个和第二个参数从参数列表中删除，这样原来的第三个参数就成为参数列表$*的第一个参数。然后我们开始循环，命令行参数列表被一个接一个地被赋值给变量$file。接着我们判断该文件是否存在，如果存在则通过sed命令搜索和替换来产生新的文件名。然后将反短斜线内命令结果赋值给newfile。这样我们就达到了目的：得到了旧文件名和新文件名。然后使用 mv命令进行重命名

Shell里的函数

如果你写过比较复杂的脚本，就会发现可能在几个地方使用了相同的代码，这时如果用上函数，会方便很多。函数的大致样子如下：

functionname()
{
# inside the body $1 is the first argument given to the function
# $2 the second ...
body
}

你需要在每个脚本的开始对函数进行声明。

下面是一个名为xtitlebar的脚本，它可以改变终端窗口的名称。这里使用了一个名为help的函数，该函数在脚本中使用了两次：

#!/bin/sh
# vim: set sw=4 ts=4 et:
help()
{
cat << HELP
xtitlebar -- change the name of an xterm, gnome-terminal or kde konsole
USAGE: xtitlebar [-h] "string_for_titelbar"
OPTIONS: -h help text
EXAMPLE: xtitlebar "cvs"
HELP
exit 0
}
# in case of error or if -h is given we call the function help:
[ -z "$1" ] && help
[ "$1" = "-h" ] && help
# send the escape sequence to change the xterm titelbar:
echo -e "33]0;$107"
#

在脚本中提供帮助是一种很好的编程习惯，可以方便其他用户（和自己）使用和理解脚本。

== 命令行参数 == XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

我们已经见过$* 和 $1, $2 ... $9 等特殊变量，这些特殊变量包含了用户从命令行输入的参数。迄今为止，我们仅仅了解了一些简单的命令行语法（比如一些强制性的参数和查看帮助的-h选项）。但是在编写更复杂的程序时，您可能会发现您需要更多的自定义的选项。通常的惯例是在所有可选的参数之前加一个减号，后面再加上参数值 (比如文件名)。

有好多方法可以实现对输入参数的分析，但是下面的使用case表达式的例子无疑是一个不错的方法。

#!/bin/sh
 
help()
{
   cat << HELP
   This is a generic command line parser demo.
   USAGE EXAMPLE: cmdparser -l hello -f -- -somefile1 somefile2
HELP
   exit 0
}
  
while [ -n "$1" ]; do
case $1 in
   -h) help;shift 1;; # function help is called
   -f) opt_f=1;shift 1;; # variable opt_f is set
   -l) opt_l=$2;shift 2;; # -l takes an argument -> shift by 2
   --) shift;break;; # end of options
   -*) echo "error: no such option $1. -h for help";exit 1;;
   *) break;;
esac
done
 
echo "opt_f is $opt_f"
echo "opt_l is $opt_l"
echo "first arg is $1"
echo "2nd arg is $2"

你可以这样运行该脚本：

cmdparser -l hello -f -- -somefile1 somefile2

返回结果如下：

opt_f is 1
opt_l is hello
first arg is -somefile1
2nd arg is somefile2

这个脚本是如何工作的呢？脚本首先在所有输入命令行参数中进行循环，将输入参数与case表达式进行比较，如果匹配则设置一个变量并且移除该参数。根据unix系统的惯例，首先输入的应该是包含减号的参数。

Shell脚本示例

=== 一般编程步骤=== xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

现在我们来讨论编写一个脚本的一般步骤。任何优秀的脚本都应该具有帮助和输入参数。写一个框架脚本（framework.sh），该脚本包含了大多数脚本需要的框架结构，是一个非常不错的主意。这样一来，当我们开始编写新脚本时，可以先执行如下命令：

cp framework.sh myscript

然后再插入自己的函数。

让我们来看看如下两个示例。

二进制到十进制的转换

脚本 b2d 将二进制数 (比如 1101) 转换为相应的十进制数。这也是一个用expr命令进行数学运算的例子：

#!/bin/sh
# vim: set sw=4 ts=4 et:
help()
{
   cat << HELP
   
b2d -- convert binary to decimal
 
USAGE: b2d [-h] binarynum
 
OPTIONS: -h help text
 
EXAMPLE: b2d 111010
will return 58
HELP
   exit 0
}
 
error()
{
   # print an error and exit
   echo "$1"
   exit 1
}
 
lastchar()
{
   # return the last character of a string in $rval
   if [ -z "$1" ]; then
      # empty string
      rval=""
      return
   fi
   # wc puts some space behind the output this is why we need sed:
   numofchar=`echo -n "$1" | wc -c | sed 's/ //g' `
   # now cut out the last char
   rval=`echo -n "$1" | cut -b $numofchar`
}
 
chop()
{
   # remove the last character in string and return it in $rval
   if [ -z "$1" ]; then
      # empty string
      rval=""
      return
   fi
   # wc puts some space behind the output this is why we need sed:
   numofchar=`echo -n "$1" | wc -c | sed 's/ //g' `
   if [ "$numofchar" = "1" ]; then
      # only one char in string
      rval=""
      return
   fi
   numofcharminus1=`expr $numofchar "-" 1`
   # now cut all but the last char:
   rval=`echo -n "$1" | cut -b -$numofcharminus1` 
   #原来的 rval=`echo -n "$1" | cut -b 0-${numofcharminus1}`运行时出错.
   #原因是cut从1开始计数，应该是cut -b 1-${numofcharminus1}
}
 
while [ -n "$1" ]; do
case $1 in
   -h) help;shift 1;; # function help is called
   --) shift;break;; # end of options
   -*) error "error: no such option $1. -h for help";;
   *) break;;
esac
done

# The main program
sum=0
weight=1
# one arg must be given:
[ -z "$1" ] && help
binnum="$1"
binnumorig="$1"
 
while [ -n "$binnum" ]; do
   lastchar "$binnum"
   if [ "$rval" = "1" ]; then
      sum=`expr "$weight" "+" "$sum"`
   fi
   # remove the last position in $binnum
   chop "$binnum"
   binnum="$rval"
   weight=`expr "$weight" "*" 2`
done
 
echo "binary $binnumorig is decimal $sum"
#

该脚本使用的算法是利用十进制和二进制数权值 (1,2,4,8,16,..)，比如二进制"10"可以这样转换成十进制：

0 * 1 + 1 * 2 = 2

为了得到单个的二进制数我们是用了lastchar 函数。该函数使用wc –c计算字符个数，然后使用cut命令取出末尾一个字符。Chop函数的功能则是移除最后一个字符。

文件循环拷贝

你可能有这样的需求并一直都这么做：将所有发出邮件保存到一个文件中。但是过了几个月之后，这个文件可能会变得很大以至于该文件的访问速度变慢；下面的脚本 rotatefile 可以解决这个问题。这个脚本可以重命名邮件保存文件（假设为outmail）为outmail.1，而原来的outmail.1就变成了 outmail.2 等等...

#!/bin/sh
# vim: set sw=4 ts=4 et:
 
ver="0.1"
help()
{
   cat << HELP
   rotatefile -- rotate the file name
   USAGE: rotatefile [-h] filename
   OPTIONS: -h help text
   EXAMPLE: rotatefile out
 
   This will e.g rename out.2 to out.3, out.1 to out.2, out to out.1[BR]
   and create an empty out-file
 
   The max number is 10
 
   version $ver
   HELP
 
   exit 0
}
 
error()
{
   echo "$1"
   exit 1
}
 
while [ -n "$1" ]; do
   case $1 in
      -h) help;shift 1;;
      --) break;;
      -*) echo "error: no such option $1. -h for help";exit 1;;
      *) break;;
   esac
done
 
# input check:
if [ -z "$1" ] ; then
   error "ERROR: you must specify a file, use -h for help"
fi
 
filen="$1"
# rename any .1 , .2 etc file:
for n in 9 8 7 6 5 4 3 2 1; do
   if [ -f "$filen.$n" ]; then
      p=`expr $n + 1`
      echo "mv $filen.$n $filen.$p"
      mv $filen.$n $filen.$p
   fi
done
 
# rename the original file:
if [ -f "$filen" ]; then
   echo "mv $filen $filen.1"
   mv $filen $filen.1
fi
 
echo touch $filen
touch $filen

这个脚本是如何工作的呢？在检测到用户提供了一个文件名之后，首先进行一个9到1的循环；文件名.9重命名为文件名.10，文件名.8重命名为文件名. 9……等等。循环结束之后，把原始文件命名为文件名.1，同时创建一个和原始文件同名的空文件（touch $filen）

脚本调试

最简单的调试方法当然是使用echo命令。你可以在任何怀疑出错的地方用echo打印变量值，这也是大部分shell程序员花费80%的时间用于调试的原因。Shell脚本的好处在于无需重新编译，而插入一个echo命令也不需要多少时间。

shell也有一个真正的调试模式，如果脚本"strangescript"出错，可以使用如下命令进行调试：

sh -x strangescript

7 上述命令会执行该脚本，同时显示所有变量的值。

shell还有一个不执行脚本只检查语法的模式，命令如下：

sh -n your_script

这个命令会返回所有语法错误。

我们希望你现在已经可以开始编写自己的shell脚本了，尽情享受这份乐趣吧！ :)