2022-2023-1 20201324《信息安全系统设计与实现（上）》第10章
0 程序设计语言与shell脚本
大体上，可以将程序设计语言可以分为两类：编译型语言和解释型语言。
编译型语言：
Python,C,Java等语言是编译型语言。这类语言需要预先将我们写好的源代码(source code)转换成目标代码(object code)，这个过程被称作“编译”运行程序时，直接读取目标代码(object code)。由于编译后的目标代码(object code)非常接近计算机底层，因此执行效率很高，这是编译型语言的优点。
但是，由于编译型语言多半运作于底层，所处理的是字节、整数、浮点数或是其他机器层级的对象，往往实现一个简单的功能需要大量复杂的代码。例如，在C++里，就很难进行“将一个目录里所有的文件复制到另一个目录中”之类的简单操作。
解释型语言：
解释型语言也被称作“脚本语言”。执行这类程序时，解释器(interpreter)需要读取我们编写的源代码(source code)，并将其转换成目标代码(object code)，再由计算机运行。因为每次执行程序都多了编译的过程，因此效率有所下降。
使用脚本编程语言的好处是，它们多半运行在比编译型语言还高的层级，能够轻易处理文件与目录之类的对象；缺点是它们的效率通常不如编译型语言。不过权衡之下，通常使用脚本编程还是值得的：花一个小时写成的简单脚本，同样的功能用C或C++来编写实现，可能需要两天，而且一般来说，脚本执行的速度已经够快了，快到足以让人忽略它性能上的问题。脚本编程语言的例子有awk、Perl、Python、Ruby与Shell。
（1）一门程序设计语言有哪些必备的要素和技能
程序设计语言有3个方面的因素，即语法、语义、语用
语法：程序的结构或形式；语义：程序的含义；语用：程序与使用者的关系
使用程序设计语言编写程序需要掌握程序运行逻辑，以及变量定义、条件控制、循环控制、函数编写、代码调试等技能。
（2）这些要素和技能在shell脚本中是如果呈现出来的
-
脚本语言是介于HTML和C、C++、JAVA及C#之间的程序设计语言
-
脚本语言也使用变量和函数
（sh脚本中每一个变量都是字符串且不需要main函数，而C语言必须要有一个main函数，其变量也必须要有一个类型）
-
脚本语言一般有相应的脚本引擎来解释执行，一般需要解释器才能运行
（sh逐行读取sh脚本并直接执行，而C语言必须先编译链接，再通过主sh的子进程运行文件）
-
脚本语言一般以文本形式存在，类似一种命令
-
学习shell脚本包括如何编写sh脚本，如sh变量、sh语句、sh内置命令、常规系统命令和命令替换；需要学习sh控制语句，其中包括测试条件、for循环、while循环、do-until 循环、case语句等；学习如何编写sh函数以及使用参数调用sh函数。这些技能与程序设计语言在逻辑上共通
1 sh脚本
sh脚本是一个包含sh语句的文本文件，命令解释程序sh要执行该语句。例如，我们可以创建一个文本文件，命令解释程序sh要执行该语句。例如，我们创建文本文件mysh：
#! /bin/bash
# comment line
echo hello
使用chmod +x mysh使其可执行。然后运行mysh。sh脚本的第一行通常以#!组合开始，通常称为shebang。当sh见到shebang时，会读取脚本所针对的程序名并调用该程序。sh有许多不同的版本，例如：Linux的bash、BSD Unix的csh和IBM AIX的ksh等。所有sh程序基本上都执行相同的任务，但它们的脚本在语法上略有不同。shebang允许主sh调用适当版本的sh来执行脚本。如果未指定shebang，它将运行默认的sh，即Linux中的/bin/bash。当bash执行mysh脚本时，将会打印hello。
2 sh脚本与C程序
二者相似但在根本上不同
sh是一个解释程序，逐行读取sh脚本文件并直接执行这些行。如果行是可执行命令且为内置命令，那么sh可直接执行。否则，它会复刻一个子进程来执行命令，并等待子进程终止后再继续，这与它执行单个命令行完全一样。
sh脚本：一个包含sh语句的文本文件，命令解释程序sh要执行该语句。
sh：一个解释程序，逐行读取sh脚本文件并直接执行这些行。变量类型：字符串。
相反，C程序必须先编译链接到一个二进制可执行文件，然后通过主sh的子进程运行二进制可执行文件。其次，在C程序中，每个变量必须有一个类型，例如char、int、float、派生类型（如struct）等。相反，在sh脚本中，每个变量都是字符串。因此不需要类型，因为只有一种类型，即字符串。最后，每个C程序必须有一个main()函数，每个函数必须定义一个返回值类型和参数。相反，sh脚本不需要main函数。
3 命令行参数
可使用与运行sh命令完全相同的参数调用sh脚本，如：mysh one two three
4 sh变量
sh有许多内置变量，除此以外用户还可以使用任何符号作为sh变量，sh所有变量值都是字符串，不需要声明。未赋值的sh变量是NULL。
定义变量时，变量名不加美元符号$，如：my_name="xy"
如果A是一个变量，则$A是变量的值
#! /bin/bash
echo A
echo $A
A="this is fun "
echo $A
B=A
echo $B
B=$A
echo $B
sh有许多特殊字符，如$、/、*、>、<等。要想把他们用作普通字符，可以使用\或单引号来引用他们。单引号内没有替换。双引号用于保留双引号字符串中的空格。
5 sh中的引号
双引号的优点：
- 双引号里可以有变量
- 双引号里可以出现转义字符
your_name="runoob"
# 使用双引号拼接
greeting="hello, "$your_name" !"
greeting_1="hello, ${your_name} !"
echo $greeting $greeting_1
# 使用单引号拼接
greeting_2='hello, '$your_name' !'
greeting_3='hello, ${your_name} !'
echo $greeting_2 $greeting_3
6 sh命令
（1）内置命令
sh有许多内置命令，这些命令由sh执行，不需要创建一个新进程。
.file:读取并执行文件。
break [n]:从最近的第n个嵌套循环中退出。
cd [dirname]:更换目录。
continue [n]:重启最近的第n个嵌套循环。
eval [arg ...]:计算一次参数并让sh执行生成的命令。
exec [arg ...]:通过这个sh执行命令，sh将会退出。
exit [n]:使sh退出，退出状态为n。
export [var ...]:将变量导出到随后执行的命令。
read [var ...]:从stdin中读取一行并为变量赋值。
set [arg ...]:在执行环境中设置变量。
shift:将位置参数$2 $3 ...重命名为$1 $2 ...。
trap [arg][n]:接收到信号n后执行参数。
umask [ddd]:将掩码设置为八进制数ddd的。
wait [pid]:等待进程pid，如果没有给出pid，则等待所有活动子进程。
（2）Linux命令
sh可以执行所有的Linux命令。其中，有些命令几乎已经成为sh不可分割的一部分。
echo命令：讲参数字符串作为行回显到stdout
expr命令：间接更改sh变量的值（数值），讲两个参数字符串转换为数字，然后对数字执行（二进制）操作op，再将得到的数字转换为字符串
管道命令:在sh脚本中经常使用管道作为过滤器。
实用命令:除了上面的Linux命令之外，sh还使用许多其他实用程序作为命令。其中包括:
awk:数据处理程序。
cmp:比较两个文件。
comm:选择两个排序文件共有的行。
grep:匹配一系列文件的模式。
diff:找出两个文件的差异。
join:通过使用相同的键来连接记录以比较两个文件。
sed:流或行编辑命令。
sort:排序或合并文件。
tail:打印某个文件的最后n行。
tr:一对一字符翻译。
uniq:从文件中删除连续重复行。
7 sh控制语句
（1）if-else-fi
if [ condition ] ; then
statements
else
statements
fi
需要注意的是，在sh中，0为TURE，而非0为FALSE。
这里我一度遇到了问题，后来发现条件表达式要放在方括号之间，并且与前后括号之间要有空格，例如: [$a==$b] 是错误的，必须写成 [ $a == $b ]
运算符-eq、-ne、-It、-gt等将参数作为整数进行比较。
除了比较字符串或数值之外，测试程序还可以测试文件操作中经常需要的文件类型和文件属性。
if [-e name ] test whether file name exists
if [ -f name ] test whether name is a(REG)file
if [-d name ] test whether name is a DIR
if [ -r name ] test whether name is readable; similarly for -w,-x,etc.
if[ f1 -ef f2 ] test whether f1,f2 are the SAME file
（2）if-elif-else-fi复合语句
if[ condition1 ]: then
commands
elif [ condition2 ] ; then
commands
else
commands
fi
复合条件：与在C语言中一样，sh也允许在符合条件中使用&&（AND）和||（OR），但是语法比C语言更加严格。条件必须用喻队匹配的双括号[[和]]括起来。
对于双分支的if语句，注意不要忘了结束语fi（finish）
（3）for语句
for VARIABLE in string1 string2 ...stringn
do
commands
done
①顺序输出当前列表中的数字
②顺序输出字符串中的字符
（4）while语句
while[ condition ]
do
commands
done
①用于不断执行一系列命令
以上实例使用了 Bash let 命令，它用于执行一个或多个表达式，变量计算中不需要加上 $ 来表示变量
②用于从输入文件中读取数据
（5）until-do语句
until 循环执行一系列命令直至条件为 true 时停止。
until [ $ANS = "give up" ]
do
echo -n "enter your answer : "
read ANS
done
问题解决：
最终代码及运行结果：
（6）case语句
case $variable in
pattern1) commands;
pattern2) commands;
patternN) commands ;
esac
case 工作方式如上所示，取值后面必须为单词 in，每一模式必须以右括号结束。取值可以为变量或常数，匹配发现取值符合某一模式后，其间所有命令开始执行直至 ;;。
取值将检测匹配的每一个模式。一旦模式匹配，则执行完匹配模式相应命令后不再继续其他模式。如果无一匹配模式，使用星号 * 捕获该值，再执行后面的命令。
8 I/O重定向
当进入sh命令时，我们可以指示sh将I/O重定向到除默认stdin、stdout和sterr以外的文件。I/O重定向由以下形式和含义：
/> file std转向文件，如果文件不存在，将会创建文件。
/>> file stdout追加到文件。
/< file 将文件用作stdin；文件必须存在并具有r权限。
/<< word 从here文件中获取输入，知道只包含“word”的行。
9 嵌入文档
echo << END #一直按行输入并输出直到一行只剩下END
END
cat << DONE #一直按行输入输出直到DONE
DONE
10 sh函数
linux shell 可以用户定义函数，然后在shell脚本中可以随便调用。
注意：sh脚本中不需要main函数
shell中函数的定义格式如下：
[ function ] funname [()]
{
action;
[return int;]
}
（1）不带返回值的函数调用
#!/bin/bash
demoFun(){
echo "这是我的第一个 shell 函数!"
}
echo "-----函数开始执行-----"
demoFun
echo "-----函数执行完毕-----"
（2）带返回值的函数调用
#!/bin/bash
funWithReturn(){
echo "这个函数会对输入的两个数字进行相加运算..."
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 $? !"
11 sh中的通配符
星号通配符：sh中最有用的通配符是，可扩展到当前目录中的所有文件。
file *：列出当前目录中所有文件的信息。
ls *.c：列出当前目录中所有以.c结尾的文件。
?通配符：查询某文件名中的字符
file ???：有3个字符的所有文件名。
ls *.??：一个点号.后有2个字符的所有文件名。
[]通配符 ：查询文件名中一对[中的字符。
file *[ab]*：包含字符a或b的所有文件名
ls *[xyz]*：列出所有包含x、y或z的文件名。
ls *[a-m]*：列出包含a到m范围内字符的所有文件名。
