Linux Shell Script 基础教程
本文翻译自LEARN UNIX，博主在原文的基础上添加了一些内容。如果没有Linux 机器，推荐使用该网站 https://www.tutorialspoint.com/execute_ksh_online.php 作为shell在线demo的环境。
1. Shell 是什么
Shell为您提供了与Unix系统的接口。它收集您的输入，并根据该输入执行程序。程序完成执行后，将显示该程序的输出。
Shell 是可以运行我们的命令，程序，shell 脚本的环境。Shell 有不同的类型，每种Shell都有它自己的命令和功能。
1.1 Shell 类型
Linux 系统中，主要有两种类型的Shell：
Bourne shell- 如果使用Bourne类型的shell，默认的提示符就是$，可以通过修改环境变量PS1来更改你的提示符。C shell- C 类型的shell，默认的提示符是%。
Bourne Shell 又有下面几种类型：
- Bourne shell (sh)
- Korn shell (ksh)
- Bourne Again shell (bash)
- POSIX shell (sh)
C 类型 的Shell包括以下两种：
- C shell (csh)
- TENEX/TOPS C shell (tcsh)
在大多数 Linux 版本中，Bourne shell 通常都安装为/bin/sh。由于这个原因，它是不同版本的Linux 的首选 Shell。在本文中，我们将介绍大多数基于Bourne Shell的Shell概念。
1.2 Shell 脚本
Shell脚本的基本概念是命令列表，按执行顺序列出命令。
Shell 脚本文件以 .sh 结尾，例如 test.sh 。Shell 脚本的内容以 #! 开头，告诉系统接下来的命令将会被 Bourne Shell 执行。我们来创建一个Shell脚本，并往脚本中添加一点注释，注释以 # 开头：
#!/bin/bash
# Author: xueqiang.chen
# Script follows here:
pwd
ls
保存命令并执行脚本，可以看到以下输出内容：
$ chmod +x test.sh
$ ./test.sh
/home/centos
go.sh test.sh
Shell 脚本可以有很复杂的结构，毕竟，shell是一种真正的编程语言，它包括变量，控制结构等。无论脚本变得多么复杂，它仍然只是顺序执行的命令的列表。
2. Shell 变量
变量是我们为其分配值的字符串，变量的值包括数字，文本，文件名，设备，或是任意的数据类型。变量只是实际数据的一个指针，我们可以创建，赋值，删除变量。
2.1 变量类型
当Shell运行时，存在三种主要类型的变量：
- 局部变量：局部变量是存在于Shell当前实例中的变量。它不适用于由 Shell 启动的程序。它们在命令提示符下设置。
- 环境变量：环境变量可用于Shell的任何子进程。某些程序需要环境变量才能正常运行。通常，shell脚本仅定义其运行的程序所需的那些环境变量。
- Shell变量：Shell变量是Shell设置的特殊变量，shell要求Shell变量才能正常运行。这些变量中的一些是环境变量，而另一些是局部变量。
2.2 变量名
变量名称只能包含字母（a到z或A到Z），数字（0到9）或下划线字符（_）。按照约定，Unix shell变量将以大写字母命名。
下面的例子是一些有效和无效的变量名：
#!/bin/bash
# valid variable names
_ALL
TOKEN_A
VAR_1
VAR_2
# invaild variable names
2_VAR
-VARIABLE
VAR1-VAR2
VAR_A!
在shell 中，!, *, - 是含有特殊意义的，因此不能在变量名中使用。
2.3 定义变量
变量的定义方式如下：
variable_name=variable_value
注意，= 号两边不能有空格。
#!/bin/bash
NAME="Zara Ali"
这个例子中定义了一个变量，并给这个变量赋值，这种变量的类型称为标量， 标量只一次只能有一个值。
2.4 使用变量
Shell 中通过 $ 符号获取变量的值。例如，下面的例子将获取变量NAME的值并将其打印在标准输出中：
#!/bin/bash
NAME="Zara Ali"
echo $NAME
2.5 只读变量
Shell 允许通过 readonly 命令将一个变量变成只读变量。当变量成为只读变量后，它的值就不能更改了。
#!/bin/bash
NAME="Zara Ali"
readonly NAME
NAME="Qadiri"
上面的脚本会发生错误。
/bin/sh: NAME: This variable is read only.
2.6 重置变量
重置或删除变量将指示Shell程序从其跟踪的变量列表中删除该变量。重置变量后，将无法访问该变量中的存储值。
以下是使用 unset 命令取消定义的变量的语法：
unset variable_name
上面的命令重置定义的变量的值，下面的这个例子简单说明这个命令是如何工作的：
#!/bin/bash
NAME="Zara Ali"
unset NAME
echo $NAME
上面的例子不会打印出任何内容，你可以使用 unset 命令来重置被标记为 readonly 的变量。
3. 特殊变量
在上一节中，我们了解了在变量名称中使用某些非字母数字字符时应注意的事项。这是因为这些字符用在特殊的Unix变量的名称中。这些变量保留用于特定功能。
下面的表格列出了可以在我们的脚本中使用的特殊变量：
| 变量 | 说明 |
|---|---|
$0 |
当前脚本的文件名 |
$n | 这个变量对应于调用脚本的参数。其中参数 n 是正整数，代表参数的位置。例如第一个参数就是 $1 ， 第二个参数就是 $2， 以此类推。 |
|
$# |
脚本参数的数量 |
$* |
输出整个参数列表，将整个列表作为一个参数，且之间使用空格隔开。 |
$@ | 与$* 的作用是一致的，不同的是该变量输出时会将参数列表分成单独的参数。 |
|
| **`$ | 变量 |
| -------- | ------------------------------------------------------------ |
| ** | 当前shell的进程号。对于Shell脚本，这是它们执行时的进程ID。 |
$! |
最后一个后台命令的进程号。 |
| 以下脚本使用与命令行相关的各种特殊变量: |
#!/bin/sh
echo "File Name: $0"
echo "First Parameter : $1"
echo "Second Parameter : $2"
echo "Quoted Values: $@"
echo "Quoted Values: $*"
echo "Total Number of Parameters : $#"
运行结果：
$./test.sh Zara Ali
File Name : ./test.sh
First Parameter : Zara
Second Parameter : Ali
Quoted Values: Zara Ali
Quoted Values: Zara Ali
Total Number of Parameters : 2
3.1 错误状态
$? 变量表示上一个命令的退出状态。
退出状态是每个命令完成后返回的数值。通常，如果大多数命令成功，则返回退出状态0；如果不成功，则返回1。
某些命令出于特殊原因会返回其他退出状态。例如，某些命令区分错误的种类，并将根据故障的特定类型返回各种退出值。
下面的这个例子返回的是成功命令的状态：
$./test.sh Zara Ali
File Name : ./test.sh
First Parameter : Zara
Second Parameter : Ali
Quoted Values: Zara Ali
Quoted Values: Zara Ali
Total Number of Parameters : 2
$echo $?
0
$
4. 数组
Shell变量足以容纳单个值。这些变量称为标量变量。
Shell支持另一种类型的变量，称为数组变量。它可以同时保存多个值。数组提供了一种对一组变量进行分组的方法。数组的命名参考变量的命名规则。
4.1 定义数组
数组变量和标量变量之间的差异可以解释如下。
假设您尝试将各个学生的姓名表示为一组变量。每个单独的变量都是标量变量，如下所示：
#!/bin/bash
NAME01="Zara"
NAME02="Qadir"
NAME03="Mahnaz"
NAME04="Ayan"
NAME05="Daisy"
我们可以使用单个数组来存储所有上述名称。以下是创建数组变量的最简单方法。
array_name[index]=value
这里 array_name 是数组的名字，index 是要设置的数组中的索引， value 就是你要为该元素设置的值。如下所示：
#!/bin/bash
NAME[0]="Zara"
NAME[1]="Qadir"
NAME[2]="Mahnaz"
NAME[3]="Ayan"
NAME[4]="Daisy"
如果使用的是 bash shell ，也可以通过以下这种方法进行数组初始化：
array_name=(value1 ... valuen)
4.2 使用数组
为变量赋值之后，访问变量可以使用以下方式：
${array_name[index]}
这里 array_name 是数组名， index 是要访问那个数组项的索引。具体的例子如下：
#!/bin/bash
NAME[0]="Zara"
NAME[1]="Qadir"
NAME[2]="Mahnaz"
NAME[3]="Ayan"
NAME[4]="Daisy"
echo "First Index: ${NAME[0]}"
echo "Second Index: ${NAME[1]}"
echo "First Method: ${NAME[*]}"
echo "Second Method: ${NAME[@]}"
运行结果：
$./test.sh
First Index: Zara
Second Index: Qadir
First Method: Zara Qadir Mahnaz Ayan Daisy
Second Method: Zara Qadir Mahnaz Ayan Daisy
上面的示例中通过 * 和 @ 来获取整个数组的值。
${array_name[*]}
${array_name[@]}
5. 运算符
每个Shell都支持不同的运算符，这里我们主要讨论的是 bash shell 的运算符。
5.1 算术运算符
Bourne shell 最初没有任何执行简单算术运算的机制，它使用 awk 或 expr 来进行计算。如下所示：
#!/bin/sh
val=`expr 2 + 2`
echo "Total value : $val"
运行结果：
Total value : 4
上面的例子我们需要注意的有两点：
- 表达式和运算符之间必须用空格隔开，例如
2+2是错误的，应该写成2 + 2 - 整个表达式要用反引号 `` 来包起来。
假设变量 a 等于 10， 变量 b 等于 20， 我们来看一下 bash shell 支持的算术运算符是如何计算这两个值得：
| 运算符 | 示例 |
|---|---|
| + | expr $a + $b = 30 |
| - | expr $a - $b = -10 |
* |
expr $a \* $b = 200 |
| / | expr $b / $a = 2 |
| % | expr $b % $a = 0 |
| = | a = $b 将b的值赋给a |
| == | [ $a == $b ] 将会返回 false |
| ！= | [ $a != $b ]将会返回 true |
注意：[ $a == $b ] 不能写成 [$a==$b]。
5.2 关系运算符
Bash 支持以下特定于数值的关系运算符。
假设变量a = 10，变量b = 20,
| 运算符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| -eq | 检查运算符两边的值是否相等，相等返回 true | [ $a -eq $b ] is not true. |
| -ne | 检查运算符两边的值是否相等，不相等返回 true | [ $a -ne $b ] is true |
| -gt | gt 是 greater than 的缩写，检查运算符左边的值是否大于右边，是的话返回 true | [ $a -gt $b ] is not true |
| -lt | lt 是 less than 的缩写，检查运算符左边的值是否小于右边，是的话返回true | [ $a -lt $b ] is true |
| -ge | ge 是 greater than or equal 的缩写，检查运算符左边的值是否大于或等于右边的值，是的话返回true | [ $a -ge $b ] is not true |
| -le | le 是 less than or equal 的缩写，检查运算符左边的值是否小于或等于右边的值，是的话返回true | [ $a -le $b ] is true |
注意：所有条件表达式应放在方括号内并在其周围留有空格。
5.3 布尔运算符
Bash 支持以下布尔运算符。假设变量 a 的值是 10， 变量 b 的值是20：
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| ！ | 逻辑否。这会将真实条件转换为错误条件，反之亦然。 | [ ! false ] is true. |
| -o | 逻辑或。如果运算符两边之一为真，则条件为真。 | [ $a -lt 20 -o $b -gt 100 ] is true. |
| -a | 逻辑与。如果运算符两边都是真的，则条件为真。 | [ $a -lt 20 -a $b -gt 100 ] is false. |
5.4 字符串运算符
Bash 运算符支持以下操作。
假设变量 a 的值为 "abc"，变量b的值为 "efg"：
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| = | 检查运算符两边的值是否相等；如果是，则条件变为真。 | [ $a = $b ] is not true. |
| != | 检查运算符两边的值是否相等；如果值不相等，则条件为真 | [ $a != $b ] is true. |
| -z | 检查给定的字符串操作数大小是否为零；如果长度为零，则返回true。 | [ -z $a ] is not true. |
| -n | 检查给定的字符串操作数大小是否为非零；如果长度非零，则返回true。 | [ -n $a ] is not false. |
| str | Checks if str is not the empty string; if it is empty, then it returns false. | [ $a ] is not false. |
5.5 文件测试运算符
我们有一些运算符可用于测试与文件相关的各种属性。
假设有个文件变量 file 的值为一个存在的名为 "test" 的文件，该文件的大小为100bytes，并且有读写和执行的权限。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| -b file | 检查文件是否是一个块文件，如果是就返回true。 | [ -b $file ] 返回 false。 |
| -c file | 检测文件是否是字符设备文件，如果是，则返回 true。 | [ -c $file ] 返回 false。 |
| -d file | 检测文件是否是目录，如果是，则返回 true。 | [ -d $file ] 返回 false。 |
| -f file | 检测文件是否是普通文件（既不是目录，也不是设备文件），如果是，则返回 true。 | [ -f $file ] 返回 true。 |
| -g file | 检测文件是否设置了 SGID 位，如果是，则返回 true。 | [ -g $file ] 返回 false。 |
| -k file | 检测文件是否设置了粘着位(Sticky Bit)，如果是，则返回 true。 | [ -k $file ] 返回 false。 |
| -p file | 检测文件是否是有名管道，如果是，则返回 true。 | [ -p $file ] 返回 false。 |
| -t file | 检查文件描述符是否打开并与终端关联；如果是，则条件变为真。 | [ -t $file ] is false. |
| -u file | 检测文件是否设置了 SUID 位，如果是，则返回 true。 | [ -u $file ] 返回 false。 |
| -r file | 检测文件是否可读，如果是，则返回 true。 | [ -r $file ] 返回 true。 |
| -w file | 检测文件是否可写，如果是，则返回 true。 | [ -w $file ] 返回 true。 |
| -x file | 检测文件是否可执行，如果是，则返回 true。 | [ -x $file ] 返回 true。 |
| -s file | 检测文件是否为空（文件大小是否大于0），不为空返回 true。 | [ -s $file ] 返回 true。 |
| -e file | 检测文件（包括目录）是否存在，如果是，则返回 true。 | [ -e $file ] 返回 true。 |
5.6 其他shell的运算符
- C Shell 运算符：C Shell Operators
- Korn Shell 运算符：Korn Shell Operators
6. 条件表达式
在编写shell脚本时，可能需要从给定的两个路径中采用一个路径。因此，您需要使用条件语句，这些条件语句允许您的程序做出正确的决定并执行正确的操作。
7. 循环
循环是功能强大的编程工具，使您能够重复执行一组命令。在本章中，我们将研究以下可供Shell程序员使用的循环类型-
- while 循环
- for 循环
- until 循环
- select 循环
您将根据情况使用不同的循环。
7.1 嵌套循环
所有循环都支持嵌套概念，这意味着您可以将一个循环放入另一个类似的或不同的循环中。根据您的要求，此嵌套最多可以无限次。
这是嵌套while循环的示例。其他循环可以根据编程要求以类似的方式嵌套-
可以将while循环用作另一个while循环主体的一部分。
语法：
while command1 ; # this is loop1, the outer loop
do
Statement(s) to be executed if command1 is true
while command2 ; # this is loop2, the inner loop
do
Statement(s) to be executed if command2 is true
done
Statement(s) to be executed if command1 is true
done
示例：
#!/bin/sh
a=0
while [ "$a" -lt 10 ] # this is loop1
do
b="$a"
while [ "$b" -ge 0 ] # this is loop2
do
echo -n "$b "
b=`expr $b - 1`
done
echo
a=`expr $a + 1`
done
运行结果：
0
1 0
2 1 0
3 2 1 0
4 3 2 1 0
5 4 3 2 1 0
6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
8 7 6 5 4 3 2 1 0
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
