Linux Shell 脚本编程入门
一、 Shell 基础知识
1. 登录Shell
（1）UNIX系统在逻辑上被划分为两个不同的部分：内核和实用工具（Utility）。Shell属于实用工具，它作为登录过程的一部分被载入内存中。
（2）本地终端登录
① UNIX系统启动，init程序会在每个终端端口自动启动一个getty程序，getty是一个设备驱动程序，它调用login程序完成登录过程
注：对于系统上的每个物理终端，都会激活一个getty程序
② login会对比文件/etc/passwd中相应的条目来验证登录名和密码，每个用户在该文件都有条目，包含登录名、主目录及登录后要启动的程序（使用哪种Shell）。
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash kevin:x:1000:1000:Kevin,,,:/home/kevin:/bin/bash
注：如果最后一个冒号之后没有内容，则使用标准Shell：/bin/sh
（3）远程系统登录
① 远程登录工具：ssh、telnet、rlogin
② init程序会针对网络连接运行类似于getty的程序（如，sshd、telnetd、tlogind会响应来自ssh、telnet和rlogin的连接请求）
③ sshd、telnetd、tlogind会将用户的shell连接到伪终端上
（4）Shell执行命令过程
① 搜索磁盘，查找环境变量PATH中指定的所有目录，知道找到相应程序（命令）
② Shell将自己复制一份（生成子Shell），用相应程序 （命令）替换，自己进入休眠，等待子Shell执行
③ 当命令执行完毕，子shell从内存小时，控制权又交给登录Shell，等待输入下条命令
注1：Shell的命令提示符，普通用户一般为$，root用户为#
注2：Shell只是一个程序
（5）Shell的命令行：每次输入一行，Shell就会分析该行，决定执行什么操作
program-name arguments
注：Shell使用一些特殊字符来确定程序名称及每个参数的起止，这些字符叫做空白字符，包括：空格符、水平制表符合行尾符（换行符）
（6）Shell中的变量：使用变量时候前面需要加$
a=10 echo "$a"
（7）Shell命令行中文件名替换（Shell Pattern Matching）
(*)：匹配零个或多个字符
(?)：匹配任意单个字符（正则表达式中使用(.)实现相同的效果）
[...]：匹配包含在中括号中的任意字符
# ls [T]* Test1.txt Test.sh Test.txt
注：Pattern Matching 与 Regular Expression（正则表达式）不同，不要搞混
2. 正则表达式（Shell Regular Expression）
① (.)： 匹配任意单个字符
② (^)： 匹配行首
③ ($)： 匹配行尾
④ [...]： 匹配字符组
[0-9]： 匹配0到9的数字
[A-Za-z]： 匹配所有大小写字母
[^0-9]： 匹配除了数字的字符
注： [...]是匹配单个字符
⑤ (*)： 匹配零次或多次出现在其之前的正则表达式元素
X*：匹配0个或者多个X
XX*：匹配1个或者多个X
⑥ \{...\}： 匹配固定字数的子模式
X\{1-5\}：匹配1-5个X
X\{3\}：匹配3个X
⑦ \(...\)： 保存已匹配的字符
^\(.\)：匹配行首的第一个单词
^\(.\)\1：匹配行首的两个相同的单词
注：\(.\)的作用是匹配到1个任意字符，并把它放入寄存器，引用使用\n(n的取值为1-9)
注：{}和()都是特殊字符，需要用\转义
3. Shell常用工具：cut、 paste、 sed、 tr、 grep、 uniq、 sort
（1）cut： 从数据文件或命令中提取各种字段
① 一般用法：
cut -cchars file
② 常用选项
-c：以字符为单位提取字段
-b：以字节为单位提取字段
-d：指定分隔符
-f：指定字段
--complement：补偿输出，输出指定字段以外的字段
--output-delimiter=STRING：用STRING作为输出的分隔符，默认使用输入的分隔符
③ 示例
cut -c5- Test.txt 提取每行第5个到行尾的字符
cut -c1-8 Test.txt 提取每行第1-8个字符
cut -d: -f1,2 /etc/passwd 以':'为分隔符提取第1,2段字符，默认是制表符'\t'作为分隔符
cut -f1 --output-delimiter=: --complement ./PhoneBook.txt
提取每行除了第1字段的字符，并以':'作为分隔符输出
注：sed -n l file 可以查看文件的特殊字符
（2）paste： 可以将多个文件按行合并，也可以把一个文件的多行合并为一行
① 一般用法：
paste files
② 常用选项：
-d(--delimiters=LIST)：指定分隔符
-s(--serial)：只粘贴一个文件，而不是多个文件并行粘贴
③ 示例
paste -d'\t' PhoneBook.txt Address.txt 两个文件以'\t'为分隔符按行合并
paste -d"+-" PhoneBook.txt Address.txt Age.txt
第1，2个文件以'+'为分隔符，第2,3个文件以'-'为分隔符，按行合并
paste -s PhoneBook.txt
将一个文件的多行合并为一行
ls | paste -d' ' -s -
将当前目录的文件名输出（等效于:echo *）
注：'-'表示来自标准输入
（3）sed：用来在管道或命令序列中编辑数据，全称为stream editor
① 一般用法：sed command file
注：sed会将指定的命令应用在输入的每一行上，并将结果写入标准输出
② 示例
sed 's/Kevin/KEVIN/g' PhoneBook.txt
替换PhoneBook.txt中的字符串"Kevin"为"KEVIN"（s为替换命令，g为全局选项） who | sed 's/ .*$//g'
删除第一个空格之后的内容（等价于命令：who | cut -c1-8）
sed -n '1,2p' PhoneBook.txt
只打印1,2行（-n告诉sed默认不打印任何行）
sed -n '/Kevin/p' PhoneBook.txt
只打印包含"Kevin"的行 sed -n 'l' PhoneBook.txt
打印PhoneBook.txt中所有的行，将不可打印的字符显示为\nn(nn是字符的8进制值)，制表符显示为\t
sed '1,2d' PhoneBook.txt
删除PhoneBook.txt的第1,2行
sed '/Kevin/d' PhoneBook.txt
删除PhoneBook.txt中所有包含Kevin的行
（4）tr：转换标准输入中的字符
① 一般用法：
tr from-chars to-chars
注：from-chars 和 to-chars可以是一个或多个字符，也可以是字符组
② 常用选项
-s：“压缩”（squeeze）to-chars中连续出现的字符，将多个连续的字符替换成1个
-d：删除输入流中某一字符
③ 示例
tr K k < PhoneBook.txt
将PhoneBook.txt中的K替换为k tr Kevin KEVIN < PhoneBook.txt 字符依次对应替换
tr [a-z] [A-Z] < PhoneBook.txt 小写字母替换为大写字母
date | tr ' ' '\12' tr [a-zA-Z] [A-Za-z] < Test.txt tr -s X x < Test.txt tr -d [0-9] < Test.txt tr -d ' ' < Test.txt
（5）grep：在一个或多个文件中搜索指定的模式
① 一般用法
grep pattern files
② 常用参数
-i：忽略大小写
-v：获得不匹配的行
-l：只打印包含内容的文件名
-n：匹配的每一行前加行号
③ 示例
grep Kevin PhoneBook.txt grep [A-Z]...[a-z] ./Test.txt grep -i kevin PhoneBook.txt grep -l main *.c grep -in kevin PhoneBook.txt grep -in main *.c
（6）sort：提取指定输入文件每一行，并按升序排序
① 一般用法
sort file
② 常用选项
-u：消除输出中重复的行（--unique）
-r：逆序排列（--reverse）
-o：指定输出文件（--output=FILE）
-n：将文件中的字段视为数字，然后排序（--numeric-sort）
-k：从指定字段开始排序（--key=KEYDEF）
-k2n：从第二字段开始排序
-t：指定分隔符（--field-separator=SEP）（默认以空格或制表符作为分隔符）
③ 示例
sort -n Data.txt sort -k2n Data.txt sort -k3n -t: /etc/passwd
（7）uniq：查找或删除文件中的重复行
① 一般用法
uniq in_file out_file
② 常用选项
-d：列出重复行（--repeated ）
-c：统计出现的次数（--count ）
-u：打印没有重复的行（--unique）
③ 示例
二、 Shell 脚本编程
1. 脚本是一个包含一系列命令序列的文本文件，当运行这个脚本文件时，文件中包含的命令序列将得到执行。
（1） 脚本主要由两部分组成：脚本解释器和命令序列
#!/bin/bash
echo Hello World
注：#!/bin/bash 指明脚本解释器为Bash Shell
2. Shell脚本允许用户设置和使用自己的变量，用户无需指定其类型，也无需在使用前定义。
（1）变量名以字母或下划线（_）开头，后面可以跟上0个或多个字母、数字字符或下划线（_）
（2）定义时无需加"$"，使用时需要加"$"
（3）赋值“=”左右不能有空格
（4）可以使用"{}"隔离其他字符：${PATH}X
注：只有变量名最后一个字符后面跟的是字母、数字或下划线的时候，才需要使用"{}"隔离
（5）注释用“#”
（6）文件名替换与变量
x=*
echo $x
在执行echo $x时，严格的操作步骤如下
① Shell扫描命令行，将x替换为*
② Shell重新扫描命令行，遇到*，使用当前目录的所有文件名替换*
③ Shell执行ehco，将文件列表作为参数传入
注：Shell先进行变量替换，然后是文件名替换，接着将命令行解析
3. 所有现代UNIX和Linux中所包含的POSIX标准Shell提供了一种叫做算术扩展（arithmetic expansion）的机制
（1）算术扩展格式：
$((expression))
注1：expression是包含shell变量和操作符的算术表达式
注2：双括号内a前可以不加$，因为Shell知道出现在算术扩展中的有效元素只有操作符、数字和变量
（2）示例（计算从1加到100的值）
#!/bin/bash
#for a in `seq 1 100`
for a in {1..100}
do
result=$((result + a))
done
echo $result
注1：$(())支持的操作符包括，基本的6种：+、-、*、/、%、 **（乘方符），复杂记法：+= 、-=、 *=、 /=，以及自增（variable++）和自减（variable--）
注2：$(())可以处理不同的进制，甚至在进制之间进行转换，例如
echo $((8#100)) echo $((2#10101100))
注3：双括号内部的空格是可选的
4. Shell中的引用
（1）Shell能够识别四种不同的引用字符
① 单引号 '： 告诉Shell忽略引用的所有特殊字符
a=10 echo '$a' output：$a
② 双引号 "： 忽略大部分特殊字符，除了美元符号$、反引号`、反斜线\
a=10 echo "$a" output: 10
③ 反斜线 \： 可以对紧随其后的字符进行转义（反斜线相当于在单个字符两侧放置单引号）
a=10 echo \$a output: $a
④ 反引号 '：告诉Shell将其中的命令使用命令输出代替 （$(...)有相同的功能）
echo `pwd`
echo $(pwd)
（2）所有现代的UNIX、Linux以及其他POSIX兼容的Shell都支持一种更新、更可取的命令替换写法：$(...)
① 方便阅读
② 易于嵌套
#/SambaShare/Test/Test.c ===>> ^SambaShare^Test^Test.c
fileName=/SambaShare/Test/Test.c fileName=$(echo $fileName | tr "$(echo $fileName | cut -c1)" "^") echo $fileName output: ^SambaShare^Test^Test.c
（3）老一代的Shell使用数学等式解算器（mathematical equation solver）expr进行整数运算
① expr并不删除解析等式，所以操作数和操作符之间必须以空格分离
expr 1 + 2
② expr能够识别常用的算术操作符：+、-、*、/、%
expr "17 * 6" expr 17 \* 6
③ 类似于Shell内建的算术功能，expr只能够求值整数算术表达式（浮点数运算可以使用awk或bc）
i=1 i=$(expr $i + 1) echo $i
④ expr其他操作符用的最多的是：操作符，以第二个操作数中的正则表达式匹配第一个操作数，返回匹配到的字符个数
expr "$file" : ".*"
5. 同C程序一样，Shell脚本也可以使用命令行参数
（1）$#：传入脚本的命令行参数个数
（2）$*：所有命令行参数值，在各个参数值之间留有空格
（3）$0：第0个命令行参数，命令行本身（Shell文件名）
（4）$1：第1个命令行参数
（5）${n}：第n个命令行参数（访问第10个及以后的参数需要加"{}"，例如${10}）
（6）shift命令：可以向左移动位置参数
#!/bin/bash shift echo $# echo $* echo $1 echo $2 echo ${10}
6. 条件语句
（1）if 条件语句可以测试某种条件，然后根据测试结果改变程序执行流程
① 一般格式：
if command(test) then command command ... fi
② 示例
#!/bin/bash user="$1" if test "$user" = "root" then echo "$user is logged on" fi
（2）程序执行完成，会向Shell提供一个返回状态码，为0表示运行成功，非0表示运行失败，这个状态码保存在变量$?中
who | grep root echo $? who | grep kevin echo $?
（3）test命令
① 一般格式：
test expression
② 功能：test会对expression求值，如果为真，返回0；如果为假，返回非0
#!/bin/bash user="$1" if test "$user" = "root" then echo "$user is logged on" fi
注1：操作符"="用来测试两个值是否一样
注2：test命令操作符和操作数必须是独立的参数，它们彼此之间必须有一个或多个空白字符分隔
③ test另一种格式
[ expression ]
#!/bin/bash user="$1" if [ "$user" = "root" ] then echo "$user is logged on" fi
注1："[" 、"]"两侧都必须加空格
注2："[" 、"]"其实也是命令名，命令名不一定非要是字母或数字
④ 字符串操作符
| 操作符 | 如果满足下列条件，则返回真（退出状态码为0） |
| string1 = string2 | string1 等于 string2 |
| string1 != string2 | string1 不等于 string2 |
| string | string 不为空 |
| -n string | string 不为空（test必须能欧识别出作为参数的string，最好在两边加上双引号） （nonzero） |
| -z string | string 为空（test必须能欧识别出作为参数的string，最好在两边加上双引号） （zero） |
#!/bin/bash user="$1" if [ -n "$user" ] then if [ "$user" = "root" ] then echo "$user is logged on" fi else echo "Usage: ./Test.sh param" fi
⑤ 整数操作符
| 操作符 | 如果满足下列条件，则返回真（退出状态码为0） |
| int1 -eq int2 | int1 等于 int2 （equal） |
| int1 -ge int2 | int1 大于或等于 int2 （greater than or equal ） |
| int1 -gt int2 | int1 大于 int2 （greater than） |
| int1 -le int2 | int1 小于或等于 int2 （less than or equal） |
| int1 -lt int2 | int1 小于 int2 （less than） |
| int1 -ne int2 | int1 不等于 int2 （not equal） |
#!/bin/bash Test1="005" if [ "$Test1" = 5 ] then echo "equal" else echo "no equal" fi if [ "$Test1" -eq 5 ] then echo "equal" else echo "no equal" fi output: no equal equal
注：在使用整数操作符时，将变量视为整数的是test命令，而非Shell。所以操作符=是字符串比较，而"-eq"是数值比较
⑥ 文件操作符
| 操作符 | 如果满足下列条件，则返回真（退出状态码为0） |
| -d file | file是一个目录 |
| -e file | file存在 |
| -f file | file是一个普通文件 |
| -r file | file可由进程读取 |
| -s file | file不是空文件 |
| -w file | file可由进程写入 |
| -x file | file是可执行的 |
| -L file | file是一个符号链接 |
#!/bin/bash if [ -f "/SambaShare/TestShell/Test.c" ] then echo "Normal file" else echo "Not a normal file" fi
⑦ 逻辑否定操作符 !：可以放置在任意的test表达式之前，否定该表达式的求值结果
[ ! -f "/SambaShare/TestShell/Test.c" ] [ ! "$x1" = "$x2"]
⑧ 逻辑“与”操作符 -a ： 操作符 -a 在两个表达式之间执行“与”运算，仅当这两个表达式都为真时，才返回真（返回状态码0）
[ ! -f "$file" -a $(who > $file) ]
注：操作符 -a 符合短路规则，当前面的表达式不为真时，则立即返回，不会计算后面的表达式
⑨ 括号：可以在test表达式中使用括号"()"改变求值顺序
[ \( "$count" -gt 0 \) -a \( "$count" -lt 10 \) ] ====> (0 < count < 10)
注1：括号"()"对Shell有特殊意义，必须转义
注2：括号"()"两边必须要有空格，因为test要求条件语句中的每一个元素都是独立的参数
⑩ 逻辑“或”操作符 -o：两个表达式中只要其中一个为真，表达式就为真
[ -n "$mailopt" -o -r $HOME/mailfile ]
注1：操作符-o符合短路规则，如果前面表达式为真，后面将不会执行
注2：操作符-o的优先级比-a的低
"$a" -eq 0 -o "$b" -eq 2 -a "$c" -eq 10 <====> "$a" -eq 0 -o \( "$b" -eq 2 -a "$c" -eq 10 \)
（4）else语句
① 一般格式
if command(test) then command command ... else command command ... fi
② 简洁解释方式：
if condition then statements-if-true else statements-if-false fi
③ 示例
#!/bin/bash user=$1 if who | grep "^$user " > /dev/null then echo "$user is logged on" else echo "$user is not logged on" fi
（5）Shell内建的 exit 命令可以立即终止Shell程序的执行，其一般格式为
exit n
注：n为要返回的退出状态码，如果没有指定，返回exit之前那条命令的退出状态码（exit $?）
（6）elif一般格式
if command(test1) then command ... elif command(test2) then command ... else command ... fi
注：elif <====> else if condition
（7）case命令
① case一般格式
case value in pattern1) command ... command;; pattern2) command ... command;;
... esac
② case命令中的pattern属于通配符（Shell Pattern Matching）（不要与正则表达式（Shell Regular expression）搞混）
?：指定任意单个字符
*：指定零个或多个字符
[...]：指定中括号中出现的任意单个字符
③ 示例
#!/bin/bash if [ $# -ne 1 ] then echo Usage: CType char exit 1 fi char=$1 case "$char" in [0-9] ) echo Digit;; [a-z] ) echo Lowercase Letter;; [A-Z] ) echo Uppercase Letter;; ? ) echo Special Charcter;; * ) echo Please input a single character;; esac
④ 调试选项-x：在执行命令前加上sh -x（或者bash -x）可以跟踪执行过程
bash -x ./Greetings.sh
⑤ 符号 | 用于两个模式之间，效果等同于逻辑“或”
#!/bin/bash hour=$(date +%H) case "$hour" in 0? | 1[01] ) echo Good morning;; 1[2-7] ) echo Good atfternoon;; 1[89] | 2[0-3] ) echo Good evening;; * ) echo Invalid parameter esac
（8）空命令":"：如果case对应的分支什么都不做，可以利用Shell内置的空命令（Null command）来实现
（9）&&和||
① command1 && command2：如果command1的退出状态码为0，则执行第二条命令；否则直接退出而不执行第二条命令
[ -z "$Editor" ] && Editor=/bin/ed
② command1 || command2：如果command1的退出状态码不为0（为假），则执行第二条命令；否则直接退出而不执行第二条命令
grep "$name" phonebook || echo "Couldn't find $name"
③ && 和 || 可以用在if中，效果类似于逻辑“与”和逻辑“或”
#!/bin/bash index=$1
#if pwd || touch Test"$index" if pwd && touch Test"$index" then echo "true" else echo "false" fi
7. 循环：for、 while、 until
（1）for命令
① 基本格式
for var in word1 word2 ... word n do command command ... done
② 示例
#!/bin/bash for index in 1 2 3 do echo $index done
③ 不使用列表的for命令
for var do command command ... done
注1：等价于for var in $@
注2：$@也是所有参数列表，与$*有细微差异
$@："1" "2" "3"
$*：“1 2 3”
（2）while命令
① 基本格式
while command(test) do command command
... done
② 示例
#!/bin/bash i=1 while [ "$i" -le 5 ] do echo $i i=$((i+1)) done
③ while循环经常和shift命令搭配使用，用于处理命令行中数量不定的参数
#!/bin/bash while [ "$#" -gt 0 ] do echo "$1" shift done
（3）until命令：直到测试条件为真才会停止执行（与while相反）
① 一般格式
until command(test) do command command ... done
② 示例：until命令适合编写那种需要等待特定时间发生的程序
#!/bin/bash until cat ./Test.txt | grep "Kevin" > /dev/null do sleep 3 done echo "End"
（4）break命令：跳出循环
break n
注：n表示跳出n层循环
#!/bin/bash param=$1 count=1 for file in {1..10} do echo "$file" echo "$param" while [ $count -lt 10 ] do if [ -n "$param" ] then echo "parame is not null" break 2 else echo "param is null" fi done done echo "End"
（5）continue命令：跳过循环中余下的命令
continue n
注：n表示跳过最内侧n个循环的命令
#!/bin/bash param=$1 for file in {1..5} do echo "for circle start, $file" while true do echo " while circle start" if [ "$param" = "continue" ] then continue 2 else break 2 fi echo " while circle end" done echo "for circle end, $file" done echo "End"
（6）在后台执行循环
for var in 2 3 4 > do > echo $var > done &
（7）循环上的I/O重定向
for var in 2 3 4 > do > echo $var > done > Test10.txt
（8）将数据导入及导出循环
for var in 2 3 4 > do > echo $var > done | wc -l
（9）单行循环
for var in 2 3 4; do echo $var; done
（10）getopts命令：处理命令行参数
①一般格式：
getopts options variable
② 示例
#!/bin/bash while getopts mt: option do case "$option" in m ) echo "-m";; t ) echo "-t $OPTARG";; esac done
③ getopts 命令详解
* 专门用于循环中执行
* 每次循环，getopts都会检查下一个命令行参数，是否以 “-“ 开头，且是否在options指定的字符中
* 如果没问题，getopts会把匹配到的选项放入 variable 中，返回退出码0
* 如果 “-” 之后的字符没有在options中，将?放入varibale中，返回退出码0（此时会向标准错误输出报错信息）
④ 特殊变量
* OPTIND：存放下一个要处理的命令行参数的序号（初始值为1，序号为在整个命令行列表中的序号）
* OPTARG：存放带参数命令行选项的参数
（11） 综合示例
#!/bin/sh -e while [ $# -gt 0 ] ; do echo "----argv[1] = $1" case "$1" in --) shift ; break ;; -a) shift ; APPEND=yes ;; -n) shift ; BOARD_NAME=$1 ; shift ;; *) break ;; esac echo "argv[1] = $1" done echo "APPEND=${APPEND}" echo "BOARD_NAME=${BOARD_NAME}"
8. 数据的读取及打印
（1）read 命令
① 一般形式
read variables
② 命令解析：执行read命令时，Shell会从标准输入读取一行，将第一个单词分配给variables中第一个变量，第二个单词分配给第二个变量，以此类推（如果命令行单词数量多于变量，则多出的单词赋值给最后一个变量）
③ 示例
read x y 10 20 30
echo $x 10echo $y 20 30
（2）变量$$和临时文件（$$储存PID）
① 两个重要概念
* 计算机实现多任务的方式是在处理器上来回切换程序（将当前进程的寄存器保存在内存中，然后将要切换进程的寄存器值从内存加载到寄存器）
* 多个线程访问同一个资源时会产生竞争（需要加金城所锁来避免竞争）
② 同名临时文件被多个线程创建或访问时会产生竞争，简单的解决方案是：在临时文件名上加当前进程的ID
grep -v "$name" phonebook > /tmp/phonebook$$
（3）read的退出状态：除非是碰到了文件结尾（end-of-file condition），read都会返回为0的退出状态
#!/bin/bash while read n1 n2 do echo $(($n1 + $n2)) done
（4）printf命令：格式化输出
① 一般格式
printf "format" arg1 arg2 ...
② printf的格式规范字符
| 字符 | 功能 |
| %d | 整数 |
| %u | 无符号数 |
| %o | 八进制数 |
| %x | 十六进制数，使用a~f |
| %X | 十六进制数，使用A~F |
| %c | 单个字符 |
| %s | 字符串字面量 |
| %b | 包含转义字符的字符串 |
| %% | 百分号 |
printf "Hello world" printf "a = 0x%x\n" 10
（5）转换规范的一般格式
%[flags][width][.precision]type
① 有效的flags
“-”： 将输出的数值左对齐（默认是右对齐）
“+”： 使得printf在整数前面加上+或-号（默认只有负数才输出符号）
“#”： 使得printf在八进制数前加上0，在十六进制数前加上0x或0X（分别使用%#x或%#X来指定）
“ ”： 空格使得printf在整数前面加上一个空格，在负数前面加上-，以起到对齐的作用
# printf "%-5d\n" 12 12 # printf "%5d\n" 12 12 # printf "%d\n" 12 12 # printf "%+d\n" 12 +12 # printf "%#x\n" 18 0x12 # printf "%#o\n" 0x12 022 # printf "% d\n" 12 12 # printf "% d\n" -12 -12
② 修饰符width是一个整数，用来指定输出参数时的最小字段宽度（对应的参数使用右对齐的形式，除非使用-）
# printf "%5d\n" 12 12 # printf "%-5d\n" 12 12
③ 修饰符.precision是一个正数，
* 对于%d %u %o %x及%X所显示出的最小数位个数（如果不足，前面用0填充，而width是用空格填充）
* 对于字符串，指定要显示出的字符串最大字符数（如果字符串长度大于precision，右边的会被截断）
* 对于浮点数，指定要显示的小数位个数，不足的补0，多的去除
# printf "%.4s\n" Hello Hell # printf "%5.4s\n" Hello Hell # printf "%5.4d\n" 1220 1220 # printf "%5.4d\n" 122 0122 # printf "%5.4d\n" 12 0012 # printf "%5.8d\n" 12 00000012
# printf "%.4f\n" 12.23
12.2300
# printf "%.1f\n" 12.23
12.2
④ 如果将width和precision中的数字替换为*，那么待显示的值之前的参数必须是一个数字，该数字分别用作宽度和精度
# printf "%*d\n" 5 12 12 # printf "%*.*d\n" 5 3 12 012
⑤ printf格式规范修饰符总结
| 修饰符 | 含义 |
| Flags | |
| - | 左对齐值 |
| + | 在整数前面加上+或- |
| （space） | 在正数前面加上空格 |
| # | 在八进制数前加上0，在十六进制数前加上0x或0X |
| width | 字段最小宽度；*表示使用下一个参数作为宽度 |
| precision | 显示整数时使用的最小位数；显示字符串时使用的最大字符数；*表示使用下一个参数作为精度 |
#!/bin/bash # Align cat
cat $* | while read number1 number2 do printf "%12d %12d\n" $number1 $number2 done
9. 环境
（1）登录Shell和子Shell
① 当你登录到一个系统时，得到一套登录Shell的副本，这个登录Shell维护着你所处的环境--一套每个用户各不相同的配置（环境变量）
② 当登录Shell执行某一命令时，它会启动一个新的Shell来执行该程序，即子Shell
③ 登录Shell和子Shell有各自一套的环境变量（局部变量）
（2）导出变量
① 使用export命令可以将变量导出
export variables
② 当变量被导出后，它会在之后的子Shell中保持导出状态
③ 修改父Shell中的导出变量的值会影响到子Shell中的值，而在子Shell中无法修改父Shell中的值（父Shell给子Shell一个导出变量的副本，而不是共用一个导出变量）
④ 打印所有导出变量的值：
export -p
（3）Shell中常用的环境变量（导出变量）
① PS1：命令提示符
② PS2：辅助提示符
③ HOME：主目录，用户登录系统时所处位置
④ PATH：命令搜索目录（从前往后）
⑤ CDPATH：cd命令默认搜索目录
（4）再谈子Shell
① . 命令（dot命令）：在当前Shell中执行file内容
. file
② 创建一个子Shell：/bin/bash
#!/bin/bash Test="Diags Env" export Test echo :$Test: /bin/bash
③ exec命令：将当前进程替换为另一个程序的进程（PID不变）
exec program exec < infile exec > report
④ （...）和（...;）
（...）：命令组，在子Shell中执行
{ ...; }：命令组，在当前Shell中执行
#!/bin/bash x=50 (x=100; ls) echo $x { x=20; pwd; } echo $x
注1：多条命令以 ";" 隔开
注2：{}中的命令都写在一行，做花括号后一定要有空格，且最后一条命令后必须加 ";"
⑤ 另一种将变量传递给子Shell的方法：在命令行上，把一个或多个变量赋值放到命令行前
# x=10 y=100 ./Test.sh
（5）.profile文件
① 登录Shell会在系统中查找并读取两个特殊文件
/etc/profile：由系统管理员所设置
~/.profile：用户命令行环境配置
（6）TERM变量：指定终端
（7）TZ变量：当前时区（date命令和一些C标准库函数使用TZ变量决定当前时区）
10. 再谈参数
（1）参数包括传递给程序的参数（位置参数）、特殊的Shell变量（$#、$?）及普通变量（关键字参数）
# a=10 b=100 ./Test.sh x y
注：x、y 为位置参数，a、b 为关键字参数
（2）参数替换：参数替换最简单的形式是在参数前加上美元符号
① ${}：如果参数名后的字符可能会造成名字冲突，可以把参数名放进花括号内
② ${parameter:-value}：如果parameter不为空，则使用它的值；否则就是用value
示例1：echo Using editor ${EDITOR:-/bin/vim}
其效果等同于
if [ -n "$EDITOR" ] then echo Using editor $EDITOR eles echo Using editor /bin/vim fi
示例2：${EDITOR:-/bin/bim} /tmp/edfile
注：这种写法并不会改变变量的值，如果EDITOR之前为空，执行完语句之后依然为空
③ ${parameter:=value}：如果parameter为空，不仅会使用value，还会将value分配给parameter（不能使用这种方式给位置变量赋值，因为parameter不能是数字）
典型用法：测试某个导出变量是否已经设置，如果没有，则为其分配默认值
${PHONEBOOK:=$HOME/phonebook}
注：上面例子不能单独作为命令，因为执行完替换操作之后，Shell会尝试执行替换结果；想要作为单独命令，需要使用空命令操作符 ":"
: ${PHONEBOOK:=$HOME/phonebook}
#!/bin/bash a=10 : ${a:=100} : ${b:=200} echo $a echo $b
④ ${parameter:?value}：如果parameter不为空，Shell会替换它的值；否则，Shell将value写入标准错误，然后退出
注：这种写法主要用来检查程序所需的变量是否已经设置且不为空
: ${TOOLS:?} ${EXPTOOLS:?} ${TOOLBIN:?}
⑤ ${parameter:+value}：如果parameter不为空，则替换成value；否则，不进行任何替换（它的效果和 ":-" 相反）
# a=10 # echo a=${a:+100} a=100
注：以上所有写法中，value部分都可以使用命令替换
WORKDIR=${DBDIR:-$(pwd)}
⑥ 模式匹配（Pattern Matching）：
* POSIX Shell提供了4种能够执行模式匹配的参数替换形式
* 模式匹配接受两个参数：变量名（或参数数量）和模式
* 这里使用的模式一次和文件名替换与case语句的模式匹配相同
*：匹配零个或多个字符
?：匹配任意单个字符
[...]：匹配指定字符组中的任意单个字符
[!...]：匹配不在字符组中的任意单个字符
* 四种模式匹配
${variable%pattern}：检查varibale是否以pattern结束，如果是，则使用variable的内容并从右侧删除pattern所能匹配到的最短结果
${variable%%pattern}：检查varibale是否以pattern结束，如果是，则使用variable的内容并从右侧删除pattern所能匹配到的最长结果（pattern中有*时候%和%%才不一样，否则%和%%效果一样）
${varibale#pattern}：检查varibale是否以pattern结束，如果是，则使用variable的内容并从左侧删除pattern所能匹配到的最短结果
${varibale##pattern}：检查varibale是否以pattern结束，如果是，则使用variable的内容并从左侧删除pattern所能匹配到的最长结果
示例1
# echo $var testcase # echo ${var%e} testcas # echo ${var%se} testca
示例2：判读文件名是否以.o结尾
if [ ${file%.o} != $file ] then echo "file is ending as '.o'" fi
示例3：删除第一个位置参数的最后一个"/"以及它之前的所有字符
echo ${1##*/}
注：等价于 echo $(basename $1)
⑦ ${#variable}：返回变量中的字符个数
（3）$0：Shell会自动将程序名保存在特殊变量$0
（4）set 命令：主要有两个作用，设置Shell选项以及重新为位置参数$1、$2...赋值
① set -x：打开跟踪模式，命令会打印到标准错误中。（被跟踪的命令前会有一个+）
② set +x：关闭跟踪模式
注1：跟踪选项不会沿用到子Shell
注2：跟踪模式也可以这样实现 bash -x Test.sh
③ 无参数的set：打印当前环境的局部变量和导出变量
④ 使用set为位置参数重新赋值
#!/bin/bash set 100 200 echo $1 echo $2
echo $#
注：set常用来“解析”从文件或终端中读取的数据
#!/bin/bash read line
set $line
echo $#
⑤ set --选项：告诉set对于后续出现的"-"不再视为选项
⑥ set -e：如果有命令执行失败，或退出码不为0，则退出
（5）readonly命令：指定在程序随后的执行过程中、值都不会反生改变的变量
readonly PATH HOME
注1：指明PATH和HOME为只读变量，如果后面试图修改，Shell将报错
注2：变量的只读属性不会传给子Shell
注3： 一个变量一旦被设为只读，就无法再设置回普通变量
注4：查看所有只读变量 readonly -p
（6）unset命令：删除某个变量
unset x
注：不能对只读变量使用unset，一些特殊的变量如IFS、MAILCHECK、PATH、PS1、PS2也不能使用unset
11. 扩展内容
（1）eval命令
① 一般格式：
eval command-line
② 功能：如果把eval放在命令行前，Shell会对其进行二次扫描，然后执行
# pipe="| # eval ls $pipe wc -l 11
注1：Shell是在变量替换之前处理管道和I/O重定向的
注2：Shell第一次扫描时，将pipe替换为"|"，eval会使得Shell进行第二次扫描，从而识别出"|"为管道
③ 在Shell程序中，eval常用于从变量中构造命令行。如果变量中包含任何必须由Shell解释的字符，就必须用eval（命令终止符（; | &）、I/O重定向（< >）以及引号）
#!/bin/bash eval echo \$$#
④ eval命令还可以用来创建指向变量的指针
# x=100 # ptrx=x # eval echo $$ptrx 3096ptrx # eval echo \$$ptrx 100 # eval $ptrx=50 # echo $x 50
（2）wait命令：等待某一进程结束（一般是子进程）
wait process-id
（3）$!：最后移入后台的进程
wait $! # 等待最后移入后台的进程结束
（4）trap命令
① 一般格式
trap commands signals
② 功能：指定进程接收到信号的处理方式。commands是接收到由signals指定的信号时要执行的一个或多个命令
③ 示例：
# trap "echo Hello world" INT # ^CHello world
④ 常用信号编号
| 信号 | 助记名 | 产生原因 |
| 0 | EXIT | 退出Shell |
| 1 | HUP | 挂起 |
| 2 | INT | 中断（如按下DELETE键或Ctrl+c） |
| 15 | TERM | 软件终止信号（默认由kill命令发送） |
⑤ 不适用参数的trap：会显示你定义过或修改过的所有trap处理程序
# trap trap -- 'echo Hello world' SIGINT #
⑥ 忽略信号
trap "" SIGINT
⑦ 重置信号
trap HUP INT
⑧ 列出所有信号
trap -l
（5）再谈I/O
① 在程序中明确的向标准错误写入
command >&2
注：>&指明输出重定向到与指定文件描述符相关的文件中（>&跟的是文件描述符，>跟的是文件名）
② 将标准输出（strout）和标准错误（stderr）都重定向到同一个文件中
# 正确写法 command > foo 2>>foo <==> command > foo 2>&1 # 错误写法 command 2>&1 1>foo
注：Shell在命令行是从左到右处理重定向的，第二种写法是：将标准错误重定向标准输出，将标准输出重定向foo文件
③ 可以使用exec命令实现标准输入或标准输出动态重定向
exec < datafile
exec > /tmp/output
exec 2> /tmp/erro
④ <&-与>&-：关闭标准输入、关闭标准输出
⑤ 行内输入重定向
command <<word
注：Shell会使用后面的行作为命令输入，知道碰到只包含word的行
[root@localhost ~]# wc -l <<END > Hello > world > ni > hao > END 4 [root@localhost ~]#
<<\：不让Shell解释输入行中的内容
<<-：删除前导制表符
⑥ Shell归档文件（行内输入重定向的应用）
（6）函数
① 一般格式
name () { command; ... command; }
② 示例
#!/bin/bash Test () { ls; pwd; echo $1;} Test "Hello"
注1：函数可以在命令行直接调用
注2：函数后面的参数依次会分配给位置参数$1、$2...
③ 函数多行定义：可省略";"
#!/bin/bash Test () { ls pwd echo $1 } Test "Hello"
④ 删除函数
unset -f function
⑤ return命令
return n
注1：n为该函数的返回状态，如果忽略，则返回最后一条命令的状态
注2：exit命令不仅会退出函数，还会结束Shell进程，而return仅仅结束函数
（7）type命令：返回命令类型（函数、Shell内建函数、标准UNIX命令或Shell别名）
# type pwd pwd is a shell builtin # type ls ls is aliased to `ls --color=auto' # type cat cat is /usr/bin/cat # type Test Test is a function Test () { ls --color=auto; pwd; echo $1 }
12. 交互式与非标准Shell
（1）使用正确的Shell
① #!：指定文件的解释器（用哪种Shell）
#!/bin/bash
（2）ENV文件
① 当启动Shell时，它会首先查看ENV变量是否为空，如果不为空，则执行ENV所指定的文件（创建Shell环境）
（3）命令行编辑
① 行编辑模式模仿了两种全屏编辑器：vi和emacs（POSIX标准Shell可以模仿vi，Bash和Korn Shell还支持emacs）
set -o vi
（4）命令历史
① 默认情况下，命令历史记录以文件形式保存在用户目录下，文件名为.sh_history（bash下是.bash_history）
HISTFILE：指定历史记录文件路径名
HISTSIZE：指定能保存的最大命令条数
（5）vi行编辑模式
（6）emacs行编辑模式
（7）访问历史记录的其他方法
① history命令：history 10（打印最近10条命令）
② fc命令：
fc -l 400 405 fc -n -l -10 fc -n -l -1 > runx
（8）函数
① Bash和Korn Shell函数都可以拥有局部变量，这使得编写递归函数成为可能。局部变量使用typeset定义
typeset i j
注：如果已经存在同名变量，该同名变量的值在执行typeset保存，待函数返回时恢复
（9）整数算术
① Bash和Korn Shell都支持不使用算术扩展的情况下求值算术表达式（注意与算术扩展的区别$((...))）
((...))
# x=10 # ((x = x * 12)) # echo $x 120
注：因为不会执行扩展，这种写法本身可以作为命令使用
② 这种写法的真正价值在于可以将算术表达式用于if、while和until命令中（）
if (( i == 100 )) then echo "i=100" fi
if [ "$i" -eq 100 ] then echo "i=100" fi
注：上面两种写法等价，但第一种写法在测试的同时还可以执行算术运算
if (( i / 10 != 0 )) then echo "" fi
#!/bin/bash x=0 result=0 while (( x++ < 100 )) do (( result = result + x)) done echo $result
③ 整数类型
typeset -i variable
注1：这样做的好处：相较于非整数值，((...))对整数执行算术运算效率更高
注2：只能将整数值或整数表达式赋值给整数类型变量，否则会报错
typeset -i i i=100
④ 不同基数的数字
base#number
注：base为进制数，number为数值
typeset -i i=8#100
typeset -i j=16#100
注：Bash并不保存变量的基数，对于整数类型变量都是按十进制显示
（10）alias命令：自定义别名
① 一般格式
alias name=string
alias ll='ls -l'
② 如果别名以空格结束，则会对其之后的单词执行别名替换
alias pt='/usr/bin/echo '
pt ll
③ 列出别名name对应的值
alias name
④ 删除别名
alias name
alias -a
（11）数组
① Korn和Bash Shell都提供了有限的数组功能
② 数组元素可以通过下标访问，下标元素是一个值为整数的表达式，以0作为起始
③ [*]可以作为下标，用来生成数组所有元素
# arr[0]="hello" # arr[1]="world" # arr[2]="Test" # echo ${arr[*]} hello world Test
④ 可以使用 “typeset -i” 指定数组名来声明一个整数数组
# array[0]=100 # array[1]=50 # (( array[2] = array[0] + array[1] )) # echo ${array[2]} 150 # echo ${array[*]} 100 50 150
⑤ Korn 和 Bash中数组写法
| 写法 | 含义 |
| ${array[i]} | 替换为元素i的值 |
| $array | 替换为数组第一个元素的值（array[0]） |
| ${array[*]} | 替换为所有数组元素的值 |
| ${#array[*]} | 替换为元素个数 |
| array[i]=val | 将val保存到array[i] |
#!/bin/bash typeset -i array array[0]=0 array[1]=10 array[3]=30 echo ${array[0]} echo $array echo ${array[*]} echo ${#array[*]} echo ${array}
注：数组下标不一定是连续的，这样的数组称为稀疏数组
（12）作业控制
① Shell提供了在命令行中可以直接控制作业的功能，作业可以使Shell中任何命令或命令序列
# who | wc & [1] 4594 1 5 44 # [1]+ Done who | wc
② jobs命令可以打印尚未完成的作业状态
# jobs [1] Running ./Test.sh & [2]- Running ./Test1.sh & [3]+ Running ./Test2.sh &
注：+当前作业；-上一个作业
③ Shell内建的kill命令可以用来终止后台作业，可以接收的参数为进程ID，或者是以%开头的作业编号、+（当前作业）、-（上一个作业）、%%（当前作业另一种写法）
# jobs [1] Running ./Test.sh & [2]- Running ./Test1.sh & [3]+ Running ./Test2.sh & # kill %1 # jobs [1] Terminated ./Test.sh [2]- Running ./Test1.sh & [3]+ Running ./Test2.sh &
注：命令序列的前几个字符也可以用来引用作业
④ 作业的停止与恢复
* Ctrl+z可挂起在前台工作的作业（该作业会停止执行stopped）
* 继续执行该作业可以使用fg或bg命令：fg命令会在前台恢复执行当前作业，bg命令会在后台继续执行当前作业
# ./Test.sh 0 0 0 10 30 3 0 ^Z [1]+ Stopped ./Test.sh # jobs [1]+ Stopped ./Test.sh # bg [1]+ ./Test.sh & # jobs [1]+ Running ./Test.sh &
注：可以为fg和bg命令指定作业编号、管道的前几个字符、+、-或%%
（13）其他特性
① "cd -"切换到上一个目录
② 波浪符替换：如果“~”是单词中的唯一字符或者紧挨着“/”，会使用HOME变量的值来替换
③ 在命令行中输入命令后Shell的搜索次序
* 检查命令是否为保留字（for或者do）
如果不是保留字且没有被引用，检查别名列表
如果找到匹配的别名，执行替换，如果是空格结尾，尝试对下一个单词执行别名替换
针对替换后的结果，再次检查保留字列表，如果不是保留字，进行下一步
* 针对命令检查函数列表，如果找到，执行其中的同名函数
* 检查是否为内建命令
* 最后搜索PATH来定位命令
* 如果没找到，输出错误信息command not found
参考书籍：《UNIX/Linux/OS X中的Shell编程》
