chapter 10：Sh 编程

chapter 10：Sh 编程

摘要

本章主要内容是sh编程，解释了sh脚本和不同版本的sh。它将sh脚本与C程序进行了比较，并指出了解释型语言和编译型语言之间的区别。

10.1 sh脚本

• sh脚本是一个包含sh语句的文本文件，用于执行命令解释器sh的命令
• sh脚本的第一行通常以#!开头，这被称为shebang，指定了脚本所针对的程序名称
• 使用chmod +x命令将脚本文件设为可执行
• sh脚本可以执行各种命令和内置命令，使用echo命令可以在脚本中输出文本

10.2 sh脚本与C程序的比较

• sh脚本和C程序在语法形式和用法上有一些相似之处，但根本上是不同的

sh	C
INTERPRETER: read & execute	COMPILE-LINKED to a.out
mysh a b c d	a.out a b c d
$0$1 $2$3 $4	main(int argc, char *argv[ ])

• sh脚本是解释执行的，逐行读取并执行命令，而C程序需要先编译为二进制可执行文件后再运行
• 在C程序中，变量有类型，而在sh脚本中，一切都是字符串
• C程序需要有一个main()函数作为入口点，而sh脚本的入口点是脚本中的第一个可执行语句

10.3 命令行参数

• sh脚本可以通过命令行参数来调用，参数可以通过$0、$1、$2等位置参数来访问
• 前10个命令行参数可以直接通过$0到$9的形式访问，其他参数需要使用${10}到${n}的形式引用
• 内置变量$#和$*可以用于计算和显示命令行参数的数量和所有参数的值
• 其他与命令执行相关的内置变量有$$表示正在执行sh的进程的PID，$?表示上次命令执行的退出状态

示例：

假设以下mysh脚本按如下方式运行：

mysh	abc	D	E	F	G	H	I	J	K	L	M	N
#	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

该脚本的内容如下：

1. #! /bin/bash
2. echo \$# = $#	#	$# = 12
3. echo \$* = $*	#	$* = abc D E F G H I J K L M N
4. echo $1 $9 $10	#	abc K abc0 (注意：$10变成了abc0)
5. echo $1 $9 ${10}	#	abc K L (注意：${10}是L)
6. shift		#	replace $1、$2..with $2、$3...
7. echo $1 $9 ${10}	#	D L M

• 通过实例展示了sh脚本中使用命令行参数的方法
• 特殊字符$表示替换，若要原样使用$，需要使用单引号或通过\进行转义
• 注意在脚本中处理$10时的情况，sh将其视为$1和0的连接，并将$1替换成abc，导致$10变成abc0
• 使用shift命令可以将位置参数左移一位，使得$2=$1、$3=$2，依此类推

10.4 内置变量

Shell具有许多内置变量，例如PATH、HOME、TERM等。用户还可以使用任何符号作为Shell变量，无需声明。所有的Shell变量值都是字符串。未分配值的Shell变量是空字符串。

变量的赋值

Shell变量可以通过以下方式设置或分配值：

变量名=字符串 # 注意：令牌之间不能有空格

如果A是一个变量，则$A是它的值。

echo A ==> A
echo $A # 如果变量A未设置，打印 (null)
A="this is fun" # 设置 A 的值
echo $A ==> this is fun
B=A # 将A分配给B
echo $B ==> A（B被分配了字符串"A"）
B=$A # B取A的值
echo $B ==> this is fun

10.5 引号

Shell中有许多特殊字符，如$、/、*、>、<等，为了使用它们作为普通字符，需要使用\或单引号将它们引起来。在单引号内无法使用转义符或变量，但是在双引号内可以使用变量。

A=xyz
echo \$A ==> $A # 转义$字符
echo '$A' ==> $A # 单引号内无法使用转义符或变量
echo "see $A " ==> see xyz # 在双引号内可以使用变量

10.6 语句执行

Shell​语句包括所有Unix /Linux命令，具有可能的I/O重定向。此外，Shell编程语言也支持条件测试、循环和case等语句，以控制Shell程序的执行。

ls
ls > outfile
date
cp f1 f2
mkdir newdir
cat < filename

10.7.1 内置命令

sh 有许多内置命令，它们在执行时不会派生出新的进程。以下是一些常用的内置命令：

• . file: 读取并执行文件。
• break [n]: 退出最接近的第 n 层嵌套循环。
• cd [dirname]: 改变当前目录。
• continue [n]: 重新开始最接近的第 n 层嵌套循环。
• eval [arg …]: 对参数进行一次求值并让 sh 执行结果命令。
• exec [arg …]: 让 sh 执行命令并退出当前进程。
• exit [n]: 让 sh 以指定的状态码 n 退出。
• export [var .. ]: 导出变量给后续的命令。
• read [var … ]: 从标准输入读取一行并将其分割成标记，将标记值赋给列出的变量。
• set [arg … ]: 设置执行环境中的变量。
• shift: 将位置参数 $2$3 … 重命名为 $1$2 … 。
• trap [arg] [n]: 接收到信号 n 时执行 arg 。
• umask [ddd]: 设置umask为八进制数字ddd。
• wait [pid]: 等待进程 pid ，如果 pid 没有被给定，则等待所有活动子进程。

read 命令：

当 sh 执行 read 命令时，它会等待从标准输入中获取输入行。它将输入行分割成标记，并将这些标记分配给指定变量。一个常见的用法是通过 read 命令来让用户与执行的 sh 进程进行交互。例如：

echo -n "enter yes or no : "    # 等待标准输入输入行
read ANS                        # 读取标准输入中的一行
echo $ANS                       # 输出用户的输入

在获取到输入之后，sh 可以根据输入字符串来决定下一步该做什么。

10.7.2 Linux 命令

sh 可以执行所有的 Linux 命令。其中，一些命令已经成为了 sh 的常用部分，因为它们在 sh 脚本中被广泛使用。以下列出并解释了其中的一些命令。

echo 命令

echo 命令会将参数字符串作为行输出到标准输出。除非被引用，它通常将连续的空格缩减为一个空格。

示例：

echo This is a line      # 输出 This is a line
echo "This is a line"    # 输出 This is a line
echo -n hi               # 输出 hi，但不换行
echo there               # 输出 hi there

expr 命令

由于所有的 sh 变量都是字符串，因此我们无法直接将它们作为数字值更改。例如，下面的语句：

I=123           # I 被赋值为字符串 "123"
I=I + 1         # I 被赋值为字符串 "I + 1"

与其将 I 的数值增加 1，上述语句只是将 I 更改为字符串 "I + 1"，这肯定不是我们所希望的（即将 I 更改为 "124"）。间接地改变 sh 变量的（数值）值可以通过 expr 命令来完成。expr 是一个程序，它的运行方式如下：

expr string1 OP string2 # OP 为任何二元数字运算符

它首先将两个参数字符串转换为数字，执行（二元）运算符 OP，然后将结果数字转换回字符串。因此，执行下面的操作：

I=123
I=$(expr $I + 1)

将 I 从 "123" 更改为 "124"。同样地，expr 还可用于对 sh 变量执行其他算术运算，其值是由数字 digit 字符串构成的。

管道命令

sh 脚本中经常使用管道来充当过滤器。例如：

ps –ax | grep httpd
cat file | grep word

实用程序命令

除了上述的 Linux 命令，sh 还使用许多其他实用程序程序作为命令。这些工具包括：

• awk: 数据操作程序。
• cmp: 比较两个文件。
• comm: 选择两个已排序文件中的相同行。
• grep: 在一组文件中匹配模式。
• diff: 查找两个文件之间的差异。
• join: 通过相同键连接记录来比较两个文件。
• sed: 流或行编辑器。
• sort: 排序或合并文件。
• tail: 输出文件的最后 n 行。
• tr: 单向字符转换。
• uniq: 从文件中删除连续的重复行。

10.8 命令替代

在sh中，使用$A\mathrm{代}\mathrm{替}A\mathrm{的}\mathrm{值}。\mathrm{同}\mathrm{样}，\mathrm{当}sh\mathrm{看}\mathrm{到}‘cmd‘(\mathrm{在}\mathrm{反}\mathrm{引}\mathrm{号}\mathrm{中})\mathrm{或}$(cmd)时，它首先执行cmd，然后将$(cmd)替换为执行结果字符串。

示例

```shell echo $\text{(date) \# 显示date命令的结果字符串 echo}$(ls dir) # 显示ls dir命令的结果字符串 ```

10.9 sh控制语句

sh是一种编程语言。它支持许多执行控制语句，与C语言类似。

10.9.1 if-else-fi语句

if-else-fi语句的语法为：

if [ condition ]
then
    statements
else
    statements
fi

• 每个语句必须单独一行，但是如果它们由分号;分隔，那么sh允许在同一行上分隔多个语句。
• sh允许使用-eq，-ne，-lt，-gt等运算符将参数作为整数进行比较。
• TEST程序还可以测试文件类型和文件属性，在文件操作中经常需要。

10.9.2 for语句

sh中的for语句与C中的for循环行为相同。

其语法是：

for VARIABLE in string1 string2 .... stringn
do
    commands
done

示例

for FRUIT in apple orange banana cherry
do 
    echo $FRUIT # 打印apple orange banana cherry每一行
done
for NAME in $*
do
    echo $NAME # 列出所有的命令行参数字符串
    if [ -f $NAME ]; then
        echo $NAME is a file
    elif [ -d $NAME ]; then
        echo $NAME is a DIR
    fi
done

10.9.3 while语句

sh中的while语句与C中的while循环相似。

其语法为：

while [ condition ]
do
    commands
done

当条件为true时，sh将重复执行do-done关键字中的命令。

示例

以下代码段创建目录dir0、dir1 ... dir10000:

shell
I=0 # 将I设置为 "0" (STRING)
while [ $I != 10000 ] # 作为字符串进行比较；或者作为数字运行while [ $I \< 1000 ]
do
    echo $I # echo current $I value
    mkdir dir$I # 创建目录dir0、dir1等
    I=$(expr $I + 1) # 使用expr将I的值加1
done

10.9.4 until-do语句

sh的until-do语句与C语言中的do-until语句类似。

其语法为：

until [ $ANS = "give up" ]
do
    echo -n "enter your answer : "
    read ANS
done

sh将重复执行do-done关键字中的命令，直到条件为真为止。

10.9.5 case语句

sh的case语句与C语言中的case语句类似，但在sh编程中很少使用。

其语法为：

case $variable in
    pattern1) commands;; # 注意双分号;;
    pattern2) command;;
    patternN) command;;
esac

10.9.6 continue和break语句

与C语言中一样，continue重启最近循环的下一次迭代，而break退出最近的循环，它们在sh中与C中完全相同。

10.10 I/O重定向

• I/O重定向可以将输入和输出从默认的stdin、stdout、stderr重定向到其他文件。
• 使用" > file"将stdout重定向到文件中，如果文件不存在，则创建该文件。
• 使用" >> file"将stdout追加到文件中。
• 使用" < file"将文件作为stdin输入，文件必须存在且有读取权限。
• 使用" << word"从"here"文件获取输入，直到出现只包含"word"的行。

10.11 嵌入文档

• 嵌入文档允许将stdin的输入输出到stdout，直到遇到预先设定的关键字。
• 可以使用echo和预先设定的关键字来创建Here文档。
• 嵌入文档通常用于生成长的描述性文本块，而无需逐行回显。

10.12 sh函数

• sh函数的定义方式为"func(){ }"。
• 所有函数必须在可执行语句之前定义。
• 函数可以通过"$0"、"$1"\mathrm{到}"$n"来引用传递的参数。
• 函数执行完成后，可以通过"$?"获取其退出状态。

10.13 sh中的通配符

• "*"通配符可以扩展为当前目录中的所有文件。
• "?"通配符用于查询文件名中的字符。
• "[]"通配符用于查询文件名中的一对"[]"中的字符。

10.14 命令分组

• 可以使用"{ }"或"()"将命令分组在一起。
• "{ }"在同一环境中执行命令，并可用于重定向I/O。
• "()"由子进程执行，可以更改工作目录和分配变量，不会影响父进程。

10.15 eval语句

• eval是sh内置命令，用于将输入参数字符串连接为单个字符串。
• eval会执行变量和命令替换，并将生成的字符串作为sh的输入执行。

10.16 调试sh文本

• 使用子 sh 进行调试，子 sh 需要使用 -x 选项进行调试，例如 bash -x mysh，会显示每个要执行的 sh 命令（包括变量和命令替换）执行命令之前。
• 如果出现错误，sh 将停在错误行并显示错误消息。

10.17 sh 脚本的应用

• sh 脚本最常用于执行包含一长串命令的常规工作。
• 例子 1：Linux 安装包是用 sh 脚本编写的，用户在安装过程中，可以与该 sh 脚本交互，查找硬盘、对硬盘分区和格式化、从安装媒介中提取文件并安装到目录中。
• 例子 2：登录过程会执行一系列的 sh 脚本，如 .login、.profile、.bashrc 等，来自动配置用户进程的执行环境。
• 例子 3：编译链接任务，可以通过包含编译和链接命令的 sh 脚本来完成简单的编译链接任务，而不是使用 Makefiles。
• 例子 4：为 Linux 机器上的 CS 课程创建用户帐户。

苏格拉底挑战

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Shared Chat•
Default (GPT-3.5)
学习Sh编程知识
September 24, 2023
我在学习Sh Programming知识点，请你以苏格拉底的方式对我进行提问，一次一个问题
当然，让我们以苏格拉底的方式开始学习Sh（Shell）编程知识。首先，我要问你：
什么是Shell编程，你认为Shell编程的主要目的是什么？
Shell编程是一种计算机编程技术，它主要用于与计算机操作系统的命令行界面交互。Shell编程的主要目的是编写一系列的命令和脚本，以自动化、批处理或执行各种系统任务和操作。
非常好的回答！接下来的问题是：
在Shell编程中，你知道有哪些常见的Shell类型？每种Shell类型有什么特点？
1. Bourne Shell (sh):

特点：Bourne Shell 是Unix系统中最早的Shell。它具有简单的语法，但功能较为基本。通常作为标准Shell的基础。


Bash (Bourne Again Shell):

特点：Bash是Bourne Shell的增强版本，广泛用于Linux和许多其他Unix系统。它支持更多功能，包括命令历史、命令补全等。


C Shell (csh):

特点：C Shell是另一种Unix Shell，它具有与C编程语言类似的语法。它支持别名和历史命令。


Korn Shell (ksh):

特点：Korn Shell是Unix系统上的强大Shell，结合了Bourne Shell和C Shell的一些特性，具有丰富的功能和编程能力。


Zsh (Z Shell):

特点：Zsh是一种高级Shell，具有强大的自动补全、插件支持和定制选项。它在用户友好性和可扩展性方面表现出色。



 
你对各种Shell类型的了解很充分，继续前进：
在Shell编程中，什么是变量，以及为什么它们在脚本中如此重要？
在Shell编程中，变量是用来存储和表示数据的符号名称。这些数据可以是数字、文本、文件名、命令输出等等。变量在Shell脚本中非常重要，因为它在脚本中使得存储和操作数据可行，使脚本更加灵活和有用。
非常正确！接下来的问题是：
Shell编程中，如何声明和使用变量？有哪些常见的变量类型？
在Shell编程中，声明和使用变量非常简单。你可以使用等号（=）将值赋给变量，并在需要的地方引用该变量的值。要在脚本中使用该变量的值，可以在变量前加上美元符号（$）：
常见的变量类型包括：
1. 字符串变量：用于存储文本数据。
2. 整数变量：用于存储整数值。
3. 数组变量： 用于存储多个值的有序集合。
4. 环境变量：用于存储系统环境信息和配置。
5. 位置参数变量： 用于存储命令行参数。
6. 特殊变量：shell还提供了一些特殊变量，如 `$?`（上一个命令的退出状态）、`$$`（当前Shell进程的PID）、`$0`（当前脚本的名称）等。
你对变量的声明和使用以及常见的变量类型有了清晰的理解。接下来的问题是：
在Shell编程中，你知道如何进行条件测试和控制流程吗？请简要描述一下。
Shell中常用的条件测试和控制流程结构：
1. 条件测试（if语句）： `if` 语句用于在满足特定条件时执行一组命令。基本的语法如下：
   if [ condition ]; then
       # 在条件满足时执行的命令
   fi
2. 条件测试和否则（if-else语句）： 如果需要在条件不满足时执行另一组命令，可以使用 `if-else` 结构：
   if [ condition ]; then
       # 在条件满足时执行的命令
   else
       # 在条件不满足时执行的命令
   fi
3. 多条件测试（elif语句）：*如果需要测试多个条件并根据不同条件执行不同的操作，可以使用 `elif`（else if 的缩写）：
   if [ condition1 ]; then
       # 在条件1满足时执行的命令
   elif [ condition2 ]; then
       # 在条件2满足时执行的命令
   else
       # 在所有条件都不满足时执行的命令
   fi
   4. 循环结构（for和while循环）： Shell还支持 `for` 和 `while` 循环，用于重复执行一组命令，直到某个条件不再满足。这允许你处理列表、文件内容或需要重复处理的任务。
  
你对条件测试和控制流程结构的解释非常清晰。接下来的问题是：
在Shell编程中，如何定义和使用函数？函数有什么作用？
在Shell编程中，你可以定义和使用函数来封装一组命令，使其可重复使用。函数在Shell脚本中具有以下作用：
代码重用： 函数允许你将一组相关的命令封装在一个独立的单元中，以便在脚本的不同部分或在不同脚本中多次使用。这样可以提高代码的可维护性和重用性。
模块化： 通过将代码分解成函数，可以使脚本更具结构化和模块化，使其更易于理解和维护。
简化脚本： 使用函数可以减少主程序部分的复杂性，使主程序更加清晰，易于阅读。
非常好的解释！接下来的问题是：
在Shell编程中，你知道如何处理用户输入和命令行参数吗？如果知道，请简要描述一下。
当你在Shell编程中想要处理用户输入和命令行参数时，有一些基本的方法：
1. 获取用户输入（read命令）： 可以使用`read`命令来从用户那里获取输入。这通常用于在脚本中与用户进行交互。
2. 处理命令行参数：命令行参数是在运行脚本时通过命令行传递给脚本的值。
3. 获取参数数量和所有参数：可以使用`$#`来获取传递给脚本的参数数量，使用`$@`来获取所有参数的列表。
你对处理用户输入和命令行参数的方法有很好的了解。接下来的问题是：
在Shell编程中，你知道如何进行文件操作吗？如果知道，请描述一些常见的文件操作和命令。
当进行Shell编程时，文件操作是一个非常重要的方面，用于处理文件的创建、读取、写入和管理。以下是一些常见命令和操作：
1. 创建文件（touch命令）：*`touch`命令用于创建一个新的空文件，或者更新现有文件的时间戳。
2. 复制文件（cp命令）：`cp`命令用于复制文件。你需要指定源文件和目标文件的路径。
3. 移动/重命名文件（mv命令）：`mv`命令用于移动文件到新的位置或者重命名文件。
4. 删除文件（rm命令）：`rm`命令用于删除文件。
5. 查看文件内容（cat和more命令）：`cat`命令用于显示文件的全部内容，而`more`命令允许你逐页查看文件。
6. 文件编辑器（nano、vim和emacs等）：你可以使用文本编辑器如`nano`、`vim`或`emacs`来编辑文件的内容。
7. 文件权限和所有权（chmod和chown命令）：`chmod`命令用于更改文件的权限，`chown`命令用于更改文件的所有者。
8. 查找文件（find命令）：`find`命令用于在指定目录下查找文件。
9. 文件排序和筛选（sort和grep命令）：*`sort`命令用于对文件内容进行排序，而`grep`命令用于查找.;.针对我Sh Programming知识点，我理解了吗？
你对Shell编程中的文件操作有很好的了解。接下来的问题是：
在Shell编程中，你知道如何使用条件测试来检查文件和目录的存在吗？如果知道，请描述一些相关的命令和方法。
针对我Sh Programming知识点，我理解了吗？
是的，你对Shell编程（Sh Programming）的知识点有了很好的理解。你已经了解了Shell编程的基本概念、条件测试、控制流程、变量、函数、文件操作等重要方面。如果你有任何进一步的问题或需要更深入的了解，请随时提出。
我的回答结束了，请对我的回答进行评价总结
你在回答关于Shell编程知识点的一系列问题时表现出了很好的理解和知识掌握。你清晰地解释了Shell编程的基本概念，包括条件测试、控制流程、变量、函数、文件操作等。你的回答非常详细，并且提供了相关命令和方法的示例，这对于初学者来说非常有帮助。
总的来说，你对Shell编程的理解程度很高，对问题的回答也非常准确和全面。如果你继续探索和练习Shell编程，你将能够更深入地应用这些知识来解决实际问题。如果你有进一步的问题或需要更多的帮助，随时都可以提问。
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