Linux shell之bash特性大全詳解（持續更新ing）

一、shell是什么？

    Shell本身是一個用C語言編寫的程序，它是用戶使用Unix/Linux的橋梁，用戶的大部分工作都是通過Shell完成的。Shell既是一種命令語言，又是一種程序設計語言。作為命令語言，它交互式地解釋和執行用戶輸入的命令；作為程序設計語言，它定義了各種變量和參數，并提供了許多在高級語言中才具有的控制結構，包括循環和分支。

    如圖shell是一個應用程序，是用戶管理應用程序的一個接口。

二、廣義上shell的分類

    GUI：圖形用戶界面

        KDE，GNOME，XFCE

    CLI：命令行接口

        bash, zsh, fishsh, csh, tcsh, ksh

在大多發行版中常用的為bash

三、bash的特性

bash是弱類型的編程語言，不嚴格區分數據類型，意味把所有數據統統當作字符串處理；

字符串類型的數據可不加引號； 

引號有三種類型：', ", `

', "：字符引用

': 強引用，其內部的變量不會被替換； 

"：弱引用，其內部的變量會被替換；

`：命令引用

變量引用：${NAME}

a、bash特性之一：命令別名

    獲取當前用戶可用的別名的定義：

# alias

    定義別名：

# alias  NAME='COMMAND'

    生命周期：當前shell進程；

    撤消別名：

# unalias NAME

b、bash的特性之二：命令歷史

    shell進程會保存其會話中用戶曾經執行過的命令；命令通過其“歷史文件”來持久保存此前執行過的命令；每個用戶都有其自己專用的歷史文件；

HISTSIZE：shell進程的緩沖區保留的歷史命令的條數；

HISTFILESIZE：命令歷史文件可保存的歷史命令的條數；

    默認均為1000;       

# echo $HISTSIZE
1000
# echo $HISTFILESIZE
1000

        HISTFILE：當前用戶的命令歷史文件；

    ～/.bash_history

查看命令歷史列表：

# history

    命令用法：

history -c：清空命令歷史；

history  -d  OFFSET：刪除指定的條目；

# history -d 156

    -a        將當前緩沖的歷史行追加到歷史文件中

    -n        從歷史文件中讀取所有未被讀取的行

    -r        讀取歷史文件并將內容追加到歷史列表中

調用命令歷史列表中的命令以重執行之目的：

    !#：再一次執行歷史列表中的第#條命令；

# history
   ....
   72  cat test 
   73  history 
# !72
cat test 
Hello World

            !!：再一次執行上一條命令；

# cat test 
Hello World
# !!
cat test 
Hello World

            !STRING：再一次執行命令歷史列表中最近一個以指定的STRING開頭的命令；

# !cat
cat test 
Hello World

            調用上一條命令的最后一個參數：

快捷鍵：ESC, .

                     Alt+.

!$：給出的字符組合

    顯示最近的n條件命令歷史：

    history  #

    控制命令歷史的記錄方式：

通過HISTCONTROL環境變量進行，其取值：

    ignoredups：忽略重復的命令；重復是指連續且相同的令；

    ignorespace：以空白字符開頭的命令不記入歷史；

    ignoreboth：上述兩者同時生效；

        修改變量值的方式：

    NAME='VALUE'

# echo $HISTCONTROL
ignoredups
# HISTCONTROL="ignoreboth"
# echo $HISTCONTROL
ignoreboth

c、bash特性之三：快捷鍵 

Ctrl+a：跳至命令行首；

Ctrl+e：跳至命令行尾；

Ctrl+k：刪除光標所在處至尾部的內容；

Ctrl+u：刪除行首至光標所在處的內容；

d、bash的特性之四：命令補全和路徑補全

    命令補全：

shell程序在接收到用戶執行命令的請求且分析完成之后，最左側字符串將被當作命令去查找；

      查找機制：

(1) 查找內部命令；

(2) 查找外部命令：

    1、去$PATH變量所指定的各路徑下，自左而右逐個搜索各目錄下的文件名；

    2、給定的打頭的字符串如果能惟一標識某命令程序文件的文件名，則直接補全；

    3、不能惟一標識，再擊tab可給列表；

    4、錯誤：沒有任何命令可被此打頭字符串標識；

       路徑補全：

在給定的起始路徑的上級目錄下，以對應路徑下的打頭字符串來逐一匹配上級目標下的每個文件：

惟一標識：tab補全；

不能惟一標識：tab, tab給出列表；

錯誤路徑：沒有響應；

e、bash的特性之五：命令行展開：

    把命令行的給定的特殊符號自動替換為相應字符串的機制；

~: 自動替換為用戶家目錄；

~USERNAME：自動替換為指定用戶的家目錄；

{}：可承載一個以逗號分隔的路徑列表，能夠將其展開為多個獨立路徑；

            例如：

                /tmp/{a,b,c} /tmp/a /tmp/b /tmp/c

                /tmp/{a,b}/z /tmp/a/z /tmp/b/z

# cd ~
# pwd
/root
# cd ~testuser
testuser]# pwd
/home/testuser

f、bash特性之六：命令的執行狀態結果：

命令的正常輸出結果：命令的返回值；

    通過引用來保存下來或直接調用——”命令引用“

`COMMAND`

$(COMMAND)

# ls -ld `pwd`

命令的執行狀態結果：

成功：0

失?。?-255

# echo "Helllo World"
Helllo World
# echo $?
0
# echoa "Hello World"
-bash: echoa: command not found
# echo $?
127

        bash用一個特殊變量來保存最一次執行的命令的狀態結果：

$?

bash中的引用：

''：強引用

""：弱引用

“：命令引用

# echo '$PATH'
$PATH
# echo "$PATH"
/usr/lib64/qt-3.3/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin
# echo `pwd`
/home/testuser

g、bash的特性之七：glob

    glob：文件名通配；快速引用多個文件；文件名整體匹配度檢測；    

    元字符：基于元字符可編寫匹配模式(pattern)；

        *：匹配任意長度的任意字符；

p*,  pa*, *p, *p*a

p*：pa, p

?：匹配任意單個字符；

            p?, p?a, p??

    p??: pa, pad, 

[ ]：匹配指定集合內的任意單個字符；

         [a-z], [A-Z]：不區分字符大小寫；

[0-9]

        [a-z0-9]

    [[:upper:]]：所有大寫字母；

    [[:lower:]]：所有小寫字母；

            [[:digit:]]：所有的數字；

    [[:alpha:]]：所有字母；

    [[:alnum:]]：所有字母和數字；

    [[:space:]]：空白字符；

    [[:punct:]]：標點符號；

    [^ ]：匹配指定集合外的任意單個字符；

[^[:alpha:]]

    測試：

     1、顯示/etc目錄下，以非字母開頭，后面跟了一個字母及其它任意長度任意字符的文件或目錄； 

    ls  -d  /etc/[^[:alpha:]][a-z]*

     2、復制/etc目錄下，所以n開頭，以非數字結尾的文件或目錄至/tmp/etc目錄下；

    mkdir /tmp/etc 
    cp  -r  /etc/n*[^0-9]  /tmp/etc/

     3、顯示/usr/share/man目錄下，所有以man開頭，后跟一個數字結尾的文件或目錄；

    ls  -d  /ur/share/man/man[0-9]

     4、復制/etc目錄下，所以p,m,r開頭的，且以.conf結尾的文件或目錄至/tmp/conf.d目錄下；

    mkdir  /tmp/conf.d/
    cp  -r  /etc/[pmr]*.conf   /tmp/conf.d/

h、bash特性之八：變量

程序：指令+數據

數據：文件、變量；

    變量：內存空間，有名稱，名稱即為變量名，對應的內存空間中的數據即為變量的值；

    變量賦值：NAME=VALUE

=：賦值符號；

把VALUE存儲到NAME指向的內存空間中；

編程語言：

強類型：嚴格區分變量中的數據類型；

弱類型：不區分變量中存儲的數據類型，統一為字符型；

bash：統統默認為字符型數據；變量無需事先聲明；

變量為什么有類型？

存儲空間、存儲格式、參與的運算、……

        類型不同決定對數據的處理方式不同

變量命名：只能使用字母、數字和下劃線；而且不能以數字開頭；

變量名：見名知義；不能使用程序保留字，例如if、case、then、fi、esac、for、while、until、break、continue等等；

變量引用：${NAME}, $NAME

         變量替換：把變量引用符號出現的位置替換為其指向的內存空間中的數據；

bash變量種類：

本地變量：作用域為當前shell進程；不包括其子進程；

環境變量：使用域為當前shell進程及其子進程；

局部變量

    作用域：生效范圍，也即可引用到的范圍；

位置參數變量：

特殊變量

本地變量：

變量賦值：NAME=VALUE

變量引用：$NAME, ${NAME}

""

查看變量：set

撤銷變量：unset NAME

注意：此處非為變量引用，因此不能使用$；

所有的本地變量在shell進程終止時，會被自動撤銷；

   

環境變量：

變量聲明和賦值：

declare -x  NAME[=VALUE]

export  NAME[=VALUE]

引用方式：

${NAME}, $NAME

注意：bash內嵌了許多環境變量，名稱為全大寫字母，例如UID、HOME、PWD、SHELL, PATH, HISTSIZE等等；

環境變量查看：

export, declare  -x

env,  printenv

撤銷環境變量：

unset  NAME

只讀變量：常量

(1) declare  -r  NAME

(2) readonly  NAME

不支持重新賦值，也不支持撤銷操作；

# declare -r username=`whoami`
# echo $username
root
# unset username
-bash: unset: username: cannot unset: readonly variable

i、bash基于特性之九：I/O重定向和管道

程序的數據流有三個：

    輸入數據流： <–，標準輸入(stdin)，鍵盤；

    輸出數據流：–>，標準輸出(stdout), 顯示器；

    錯誤數據流：–>，錯誤輸出(stderr)，顯示器；

fd：file descriptor，文件描述符；

stdin: 0

stdout: 1

stderr: 2

IO重定向：

輸出重定向：

重定向程序正常執行的結果

COMMAND >  /PATH/TO/SOMEFILE

覆蓋重定向：覆蓋目標文件中的原有內容；

COMMAND >> /PATH/TO/SOMEFILE

         追加重定向：追加新產生的內容至目標文件尾部；

shell的一個功能開關：

# set -C

禁止覆蓋輸出重定向至已存在的文件；

注意：此時仍然可以使用“>|”至目標文件； 

# set +C

關閉上述特性；

錯誤重定向：

重定向錯誤的執行結果；

COMMAND 2>  /PATH/TO/SOMEFILE

錯誤輸出覆蓋重定向；

COMMAND 2>> /PATH/TO/SOMEFILE

錯誤輸出追加重定向；

合并標準輸出與錯誤輸出流：

(1) &>, &>>

(2) COMMAND > /PATH/TO/SOMEFILE 2>&1

     COMMAND >> /PATH/TO/SOMEFILE 2>&1

特殊輸出目標：/dev/null

位桶：bit bucket

特殊的輸入文件：/dev/zero

輸入重定向：

COMMAND < /PATH/FROM/SOMEFILE

tr命令：把輸出的數據當中的字符，實現對位轉換，即把數據中的存在于字符集中的字符，統統轉換為字符集2中對應的字符；

tr – translate or delete characters

tr [OPTION]… SET1 [SET2]

(1) tr  SET1  SET2 < /PATH/FROM/SOMEFILE

字符轉換

    # cat test 
    Hello World
    # cat test |tr 'a-z' 'A-Z'
    HELLO WORLD

(2) tr  -d  SET1  < /PATH/FROM/SOMEFILE

刪除

# cat test 
    Hello World
    # cat test |tr -d 'ldH'
    eo Wor

COMMAND << ：

Here Document

用法：

COMMAND << EOF

COMMAND > /PATH/TO/SOMEFILE << EOF

管道：

COMMAND1 | COMMAND2 | COMMAND3 | …

練習1：把/etc/passwd文件最后三行信息中所有小寫字符改為大寫后輸出；

# tail -3 /etc/passwd|tr 'a-z' 'A-Z'
TEST1:X:5002:5002::/HOME/TEST1:/BIN/BASH
TEST2:X:5003:5003::/HOME/TEST2:/BIN/BASH
TEST3:X:5004:5004::/HOME/TEST3:/BIN/BASH

練習2：取出/etc/fstab的第6行；

# head -6 /etc/fstab |tail -1
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'

練習3：取出/etc目錄下所有以p開頭的文件或目錄，只顯示前5個；

# ls -d /etc/p*|head -5
/etc/pam.d
/etc/passwd
/etc/passwd-
/etc/pinforc
/etc/pkcs11

tee命令：

tee – read from standard input and write to standard output and files

tee [OPTION]… [FILE]…

    -a：使用追加輸出，而非覆蓋；

        COMMAND | tee /PATH/TO/SOMEFILE

    # cat test|tee /tmp/test.cat
    Hello World
    # cat /tmp/test.cat 
    Hello World