shell腳本編程

本章內容

編程基礎
腳本基本格式
變量
運算
條件測試
流程控制
函數
數組
高級字符串操作
高級變量
配置用戶環境

編程基礎

程序：指令+數據
編程程序風格：
  過程式：以指令為中心，數據服務于指令
  對象式：以數據為中心，指令服務于數據
shell程序：提供了編程能力，解釋執行

程序的執行方式

    ? 計算機：運行二進制指令；
    ? 編程語言：
    低級：匯編
    高級：
    編譯：高級語言-->編譯器-->目標代碼
    java,C#
    解釋：高級語言-->解釋器-->機器代碼
    shell, perl, python

編程基本概念

? 編程邏輯處理方式：
順序執行
循環執行
選擇執行
? shell編程：過程式、解釋執行
編程語言的基本結構：
數據存儲：變量、數組
表達式: a + b
語句:if

shell腳本基礎

? shell腳本是包含一些命令或聲明，并符合一定格式的文
本文件
? 格式要求：首行shebang機制
#!/bin/bash
#!/usr/bin/python
#!/usr/bin/perl
? shell腳本的用途有：
? 自動化常用命令
? 執行系統管理和故障排除
? 創建簡單的應用程序
? 處理文本或文件

創建shell腳本

? 第一步：使用文本編輯器來創建文本文件
? 第一行必須包括shell聲明序列： #!
#!/bin/bash
? 添加注釋
注釋以#開頭
? 第二步：運行腳本
? 給予執行權限，在命令行上指定腳本的絕對或相對路徑
? 直接運行解釋器，將腳本作為解釋器程序的參數運行

腳本調試

bash -n /path/to/some_script
  檢測腳本中的語法錯誤

bash -x /path/to/some_script
  調試執行

變量

? 變量：命名的內存空間
數據存儲方式：
字符：
數值：整型，浮點型
? 變量：變量類型
作用：
1、數據存儲格式
2、參與的運算
3、表示的數據范圍
類型：
字符
數值：整型、浮點型

編程程序語言分類

? 強類型：定義變量時必須指定類型、參與運算必須符合類型
要求；調用未聲明變量會產生錯誤
如 java,python
? 弱類型：無須指定類型，默認均為字符型；參與運算會自動
進行隱式類型轉換；變量無須事先定義可直接調用
如： bash 不支持浮點數
? 變量命名法則：
1、不能使程序中的保留字：例如if, for;
2、只能使用數字、字母及下劃線，且不能以數字開頭
3、見名知義
4、統一命名規則：駝峰命名法

bash中變量的種類

根據變量的生效范圍等標準：
本地變量：生效范圍為當前shell進程；對當前shell之外的其它shell進程，包括當前shell的子進程均無效
環境變量：生效范圍為當前shell進程及其子進程
局部變量：生效范圍為當前shell進程中某代碼片段（通常指函數）
位置變量：$1,$2..來表示，用于讓腳本在腳本代碼中調試通過命令行傳遞給它的參數
特殊變量：$?,$0,$*,$@,$#

本地變量

? 變量賦值： name=‘value’，
? 可以使用引用value:
(1) 可以是直接字串; name=“root"
(2) 變量引用： name="$USER"
(3) 命令引用： name=`COMMAND`, name=$(COMMAND)
? 變量引用： ${name}, $name
""：弱引用，其中的變量引用會被替換為變量值
''：強引用，其中的變量引用不會被替換為變量值，而保
持原字符串
? 顯示已定義的所有變量： set
? 刪除變量： unset name

環境變量

? 變量聲明、賦值：
export name=VALUE
declare -x name=VALUE
? 變量引用： $name, ${name}
? 顯示所有環境變量：
export
env
printenv
? 刪除： unset name
? bash有許多內建的環境變量： PATH, SHELL, USRE,UID,
HISTSIZE, HOME, PWD, OLDPWD, HISTFILE, PS1

只讀和位置變量

只讀變量：只能聲時，但不能修改和刪除
   readonly name
   declare -r name
位置變量：在腳本代碼中調用通過命令行傳遞給腳本的參數
$1,$2..:對應第一、第二等參數，shift[n]換位置
$0:命令本身
$*:傳遞給腳本的所有參數，全部參數合為一個字符串
$@:傳遞給腳本的所有參數，每個參數為獨立字符串
$#:傳遞給腳本的參數的個數
      $@,$*只在被雙引號包起來的時候才會有差異
示例：判斷給出的文件的行數
linecount="$(wc -l $1| cut -d' ' -f1)"
ho "$1 has $linecount lines."

算術運算

bash中的算術運算：help let
    +,-,*,/,%（取模）,**(乘方)
實現算術運算：
（1）let var=算術表達式
（2）var=$[算術表達式]
（3）var=$((算術表達式))
（4）var=$(expr arg1 arg2 arg3..）
（5）declare -i var =數值
（6）echo '算術表達式'|bc
乘法符號有些場景中需要轉義，如*
bash有內建的隨機數生成器： $RANDOM（ 1-32767）
  echo $[$RANDOM%50] ： 0-49之間隨機數

賦值

增強型賦值：
+=，-=，*=，/=,%=
let varOPERvalue
    例如：let count+=3
          自加3后自賦值
自增，自減：
let var+=1
let var++
let var-=1
let var--

邏輯運算

true，false
  1     0
與：
1 與 1 = 1
1 與 0 = 0
0 與 1 = 0
0 與 0 = 0
或:
1 或 1 = 1
1 或 0 = 1
0 或 1 = 1
0 或 0 = 0
非：！
! 1 = 0
! 0 = 1
短路運算：
短路與：
第一個為0，結果必定為0；
第一個為1，第二個必須要參與運算；
短路或：
第一個為1，結果必定為1；
第一個為0，第二個必須要參與運算；
異或： ^
異或的兩個值,相同為假，不同為真

聚集命令

有兩種聚集命令的方法：
復合式：date；who |wc -l
命令會一個接一個地運行
子shell：（date；who |wc -l） >> /tmp/trace
所有的輸出都被發送給單個STDOUT和STDERR

退出狀態

進程使用退出狀態來報告成功或失敗
 0 代表成功，1-255代表失敗
 $?變量保存最近的命令退出狀態
例如：
$ ping -c1 -W1 hostname &> /dev/null
$ echo $?

退出狀態碼

bash自定義退出狀態碼
exit [n]:自定義退出狀態碼；
注意:腳本中一旦遇到exit命令，腳本會立即終止；終止退出狀態取決于exit命令后面的數字
注意：如果未給腳本指定退出狀態碼，整個腳本的退出狀態碼取決于腳本中執行的最后一條命令的狀態碼

條件測試

? 判斷某需求是否滿足，需要由測試機制來實現；
專用的測試表達式需要由測試命令輔助完成測試過程；
? 評估布爾聲明，以便用在條件性執行中
? 若真，則返回0
? 若假，則返回1
? 測試命令：
? test EXPRESSION
? [ EXPRESSION ]
? [[ EXPRESSION ]]
注意： EXPRESSION前后必須有空白字符

條件性的執行操作符

? 根據退出狀態而定，命令可以有條件地運行
? && 代表條件性的AND THEN
? || 代表條件性的OR ELSE
? 例如：
$ grep -q no_such_user /etc/passwd \
|| echo 'No such user'
No such user
$ ping -c1 -W2 station1 &> /dev/null \
> && echo "station1 is up" \
> || (echo 'station1 is unreachable'; exit 1)
station1 is up

test命令

? 長格式的例子：
$ test "$A" == "$B" && echo "Strings are equal"
$ test “$A” -eq “$B” \
&& echo "Integers are equal"
? 簡寫格式的例子：
$ [ "$A" == "$B" ] && echo "Strings are equal"
$ [ "$A" -eq "$B" ] && echo "Integers are equal"

bash的測試類型

數值測試：
-eq：是否等于
-ne：是不等于否
-gt：是否大于
-ge：是否大于等于
-lt：是否小于
-le：是否小于等于

bash的測試類型

? 字符串測試：
==：是否等于；
>: ascii碼是否大于ascii碼
<: 是否小于
!=: 是否不等于
=~：左側字符串是否能被右側的PATHERN所匹配
注意：此表達式一般用于[[  ]]中；
-z "STRING"：字符串是否為空，空為真，不空為假
-n "STRING"：字符串是否不空，不空為真，空為假
注意：用于字符串比較時用到的操作數都應該使用引號

文件測試

? 存在性測試
-a FILE：同-e
-e FILE: 文件存在性測試，存在為真，否則為假；
? 存在性及類別測試
-b FILE：是否存在且為塊設備文件；
-c FILE：是否存在且為字符設備文件；
-d FILE：是否存在且為目錄文件；
-f FILE：是否存在且為普通文件；
-h FILE 或 -L FILE：存在且為符號鏈接文件；
-p FILE：是否存在且為命名管道文件；
-S FILE：是否存在且為套接字文件；
? 文件權限測試：
-r FILE：是否存在且可讀
-w FILE: 是否存在且可寫
-x FILE: 是否存在且可執行
? 文件特殊權限測試：
-g FILE：是否存在且擁有sgid權限；
-u FILE：是否存在且擁有suid權限；
-k FILE：是否存在且擁有sticky權限；
? 文件大小測試：
-s FILE: 是否存在且非空；
? 文件是否打開：
-t fd: fd表示文件描述符是否已經打開且與某終端相關
-N FILE：文件自動上一次被讀取之后是否被修改過
-O FILE：當前有效用戶是否為文件屬主
-G FILE：當前有效用戶是否為文件屬組
? 雙目測試：
FILE1 -ef FILE2: FILE1與FILE2是否指向同一個設
備上的相同inode
FILE1 -nt FILE2: FILE1是否新于FILE2；
FILE1 -ot FILE2: FILE1是否舊于FILE2；

組合測試條件

? 第一種方式：
COMMAND1 && COMMAND2 并且
COMMAND1 || COMMAND2 或者
! COMMAND 非
如： [ -e FILE ] && [ -r FILE ]
? 第二種方式：
EXPRESSION1 -a EXPRESSION2 并且
EXPRESSION1 -o EXPRESSION2 或者
! EXPRESSION

使用read命令來接收輸入

使用read來把輸入值分配給一個或多個shell變量：
-p 指定要顯示的提示
-t TIMEOUT  多久以后沒輸入命令自動退出
read 從標準輸入中讀取值，給每個單詞分配一個變量，所有剩余的單詞都被分配給最后一個變量
read -p “Enter a filename: “ FILE

流程控制

        ? 過程式編程語言：
        順序執行
        選擇執行
        循環執行
    ###條件選擇if語句
    ? 選擇執行：
    ? 注意： if語句可嵌套
    ? 單分支
    if 判斷條件： then
         條件為真的分支代碼
    fi
    ? 雙分支
    if 判斷條件; then
        條件為真的分支代碼
    else
        條件為假的分支代碼
    fi
    ? 多分支
    if CONDITION1; then
         if-true
    elif CONDITION2; then
         if-ture
    elif CONDITION3; then
         if-ture
    ...
    else
         all-false
    fi
    ? 逐條件進行判斷，第一次遇為“真”條件時，執行其分支，
    而后結束整個if語句
    條件判斷：case語句
    case 變量引用 in
    PAT1)
         分支1
         ;;
    PAT2)
         分支2
         ;;
    ...
    *)
         默認分支
         ;;
    esac
    case支持glob風格的通配符：
    *: 任意長度任意字符
    ?: 任意單個字符
    []：指定范圍內的任意單個字符
    a|b: a或b

循環

? 循環執行
將某代碼段重復運行多次
重復運行多少次：
循環次數事先已知
循環次數事先未知
有進入條件和退出條件
? for, while, until

for循環

? for 變量名 in 列表;do
      循環體
  done
? 執行機制：
依次將列表中的元素賦值給“變量名” ; 每次賦值后即執行一次循環體; 直到列表中的元素耗盡，循環結束
? 列表生成方式：
(1) 直接給出列表
(2) 整數列表：
(a) {start..end}
(b) $(seq [start [step]] end)
(3) 返回列表的命令
$(COMMAND)
(4) 使用glob， 如： *.sh
(5) 變量引用；
$@, $*

while循環

? while CONDITION; do
       循環體
done
? CONDITION：循環控制條件；進入循環之前，先做一次判
斷；每一次循環之后會再次做判斷；條件為“ true”，則執行
一次循環；直到條件測試狀態為“ false”終止循環
? 因此： CONDTION一般應該有循環控制變量；而此變量的值
會在循環體不斷地被修正
? 進入條件： CONDITION為true；
? 退出條件： CONDITION為false

until循環

? until CONDITION; do
        循環體
? done
? 進入條件： CONDITION 為false
? 退出條件： CONDITION 為true

循環控制語句continue

? 用于循環體中
? continue [N]：提前結束第N層的本輪循環，而直接進入下一
輪判斷；最內層為第1層
while CONDTIITON1; do
CMD1
...
if CONDITION2; then
    continue
fi
CMDn
...
done

循環控制語句break

? 用于循環體中
? break [N]：提前結束第N層循環， 最內層為第1層
while CONDTIITON1; do
       CMD1
...
if CONDITION2; then
       break
fi
      CMDn
...
done

創建無限循環

? while true; do
    循環體
? done
? until false; do
    循環體
? Done

特殊用法

? while循環的特殊用法（遍歷文件的每一行）：
while read line; do
      循環體
done < /PATH/FROM/SOMEFILE
? 依次讀取/PATH/FROM/SOMEFILE文件中的每一行，且將
行賦值給變量line
? 雙小括號方法，即((…))格式，也可以用于算術運算
? 雙小括號方法也可以使bash Shell實現C語言風格的變量操作
#I=10
#((I++))
? for循環的特殊格式：
for ((控制變量初始化;條件判斷表達式;控制變量的修正表達式))
do
    循環體
done
? 控制變量初始化：僅在運行到循環代碼段時執行一次
? 控制變量的修正表達式：每輪循環結束會先進行控制變量修正運算，而后再做條件判斷

select循環與菜單

?select variable in list
do
循環體命令
done
?select 循環主要用于創建菜單，按數字順序排列的
菜單項將顯示在標準錯誤上，并顯示 PS3 提示符，等待用戶輸入
? 用戶輸入菜單列表中的某個數字，執行相應的命令
? 用戶輸入被保存在內置變量 REPLY 中。

select與case

?select 是個無限循環，因此要記住用 break 命令退
出循環，或用 exit 命令終止腳本。也可以按 ctrl+c退出循環。
?select 經常和 case 聯合使用
?與 for 循環類似，可以省略 in list ， 此時使用位置
參量

函數介紹

1、函數function是由若干條shell命令組成的語句塊，實現代碼重用和模塊化編程
2、它與shell程序形式上是相似的，不同的是它不是一個單獨的進程，不能獨立運行，而是shell序的一部分。
3、函數與shell程序比較相似，區別在于：
? Shell程序在子Shell中運行
? 而Shell函數在當前Shell中運行。因此在當前Shell中，函數可以對shell中變量進行修改

定義函數

? 函數由兩部分組成：函數名和函數體。
? 語法一：
function f_name {
     ...函數體...
}

函數使用

函數的定義和使用：
    可在交互式環境下定義函數
    可將函數放在腳本文件中作為它的一部分
    可放在只包含函數的單獨文件中
調用：函數只有被調用才會執行；
    調用：給定函數名
    函數名出現的地方，會被自動替換為函數代碼
函數的生命周期：被調用時創建，返回時終止

函數返回值

函數有兩種返回值；
函數的執行結果返回值：
   （1）使用echo或printf命令進行輸出
   （2）函數體中調用命令的輸出結果
函數的退出狀態碼：
   （1）默認取決于函數中執行的最后一條命令的退出狀態碼
   （2）自定義退出狀態碼，其格式為：
  return  從函數中返回，用最后狀態命令決定返回值
  return 0 無錯誤返回
  return 1-255 有錯誤返回

交互式環境下定義和使用函數

? 示例：
$dir() {
> ls -l
> }
? 定義該函數后，若在$后面鍵入dir，其顯示結果同ls -l的
作用相同。
$dir
? 該dir函數將一直保留到用戶從系統退出，或執行了如下
所示的unset命令：
$ unset dir

在腳本中定義及使用函數

函數在使用前必須定義，因此應將函數定義放在腳本開始部分，直至shell首次發現它后才能使用
調用函數僅使用其函數名即可。
示例：
$cat func1
#!/bin/bash
# func1
hello()
{
echo "Hello there today's date is `date +%F`"
}
echo "now going to the function hello"
hello
echo "back from the function"

使用函數文件

可以經常使用的函數存入函數文件，然后將函數文件載入shell。
文件名可任意選取，但最好與相關任務有某種聯系。例如：function.main
一旦函數文件載入shell，就可以在命令行或腳本中調用函數。可以使用set命令查看所有定義的函數，其輸出列表包括已經載入shell的所有函數。
若要改動函數，首先用unset命令從shell中刪除函數。改動完畢后，再重新載入次文件。

創建函數文件

$cat func1
#!/bin/bash
# func1
hello()
{
echo "Hello there today's date is `date +%F`"
}
echo "now going to the function hello"
hello
echo "back from the function"

載入函數

? 函數文件已創建好后，要將它載入shell
? 定位函數文件并載入shell的格式：
. filename 或 source filename
? 注意：此即<點> <空格> <文件名>
這里的文件名要帶正確路徑
? 示例：上例中的函數，可使用如下命令：
$ . functions.main

檢測載入函數

? 使用set命令檢查函數是否已載入。 set命令將在shell中顯示
所有的載入函數。
? 示例：
$set
findit=( )
{
if [ $# -lt 1 ]; then
echo "usage :findit file";
return 1
fi
find / -name $1 -print
}

執行shell函數

? 要執行函數，簡單地鍵入函數名即可：
? 示例：
$findit groups
/usr/bin/groups
/usr/local/backups/groups.bak

刪除shell函數

? 現在對函數做一些改動。首先刪除函數，使其對shell不可用
。使用unset命令完成此功能.
? 命令格式為：
? unset function_name
? 實例：
$unset findit
再鍵入set命令，函數將不再顯示

函數參數

? 函數可以接受參數：
傳遞參數給函數：調用函數時，在函數名后面以空白分隔給定參數列表即可；例如“ testfunc arg1 arg2 ...”
在函數體中當中，可使用$1, $2, ...調用這些參數；還可以使用$@, $*, $#等特殊變量

函數變量

? 變量作用域：
環境變量：當前shell和子shell有效
本地變量：只在當前shell進程有效，為執行腳本會啟動
專用子shell進程；因此，本地變量的作用范圍是當前shell腳本程序文件，包括腳本中的函數。
局部變量：函數的生命周期；函數結束時變量被自動銷毀
? 注意：如果函數中有局部變量，如果其名稱同本地變量， 使用局部變量。
? 在函數中定義局部變量的方法
local NAME=VALUE

函數遞歸示例

? 函數遞歸：
函數直接或間接調用自身
注意遞歸層數
? 遞歸實例：
階乘是基斯頓·卡曼于 1808 年發明的運算符號，是數學術語
一個正整數的階乘（ factorial）是所有小于及等于該數的正整
數的積，并且有0的階乘為1。自然數n的階乘寫作n!。
n!=1×2×3×...×n。
階乘亦可以遞歸方式定義： 0!=1， n!=(n-1)!×n。
n!=n(n-1)(n-2)...1
n(n-1)! = n(n-1)(n-2)!

? 示例： fact.sh
#!/bin/bash
#
fact() {
if [ $1 -eq 0 -o $1 -eq 1 ]; then
echo 1
else
echo $[$1*$(fact $[$1-1])]
fi
}
fact 5

作業

1、打印九九乘法表

2、利用變量RANDOM生成10個隨機數字，輸出這個10數字，并顯示其中的最大者和最小者

3、打印國際象棋棋盤

4、寫個腳本：

*

5、掃描/etc/passwd文件每一行，如發現GECOS字段為空，則填充用戶名和單位電話為62985600，并提示該用戶的GECOS信息修改成功

6函數

1、寫一個服務腳本/root/bin/testsrv.sh，完成如下要求

(1) 腳本可接受參數： start, stop, restart, status

(2) 如果參數非此四者之一，提示使用格式后報錯退出

(3) 如是start:則創建/var/lock/subsys/SCRIPT_NAME, 并顯示“啟動成功”考慮：如果事先已經啟動過一次，該如何處理？

(4) 如是stop:則刪除/var/lock/subsys/SCRIPT_NAME, 并顯示“停止完成”考慮：如果事先已然停止過了，該如何處理？

(5) 如是restart，則先stop, 再start考慮：如果本來沒有start，如何處理？

(6) 如是status, 則如果/var/lock/subsys/SCRIPTNAME文件存在，則顯示“ SCRIPTNAME is running…”如果/var/lock/subsys/SCRIPT_NAME文件不存在，則顯示“ SCRIPTNAMEis stopped…”其中： SCRIPTNAME為當前腳本名

(7)在所有模式下禁止啟動該服務，可用chkconfig 和 service命令管理

      1 #!/bin/bash
      2 #
      3 #
      4 cat << EOF
      5 start
      6 stop
      7 restart
      8 status
      9 ==================
     10 EOF
     11 
     12 read -p "please input options:" option
     13 
     14 while [ "$option" != "start" -a "$option" != "stop" -a "$option" != "restart" -a "$option" != "status" ];do
     15    read -p "please input options again:" option
     16 done
     17 
     18 file=/var/lock/subsys/SCRIPT_NAME
     19 
     20 start(){
     21     if [[ -f $file ]];then
     22          echo "this file has been exist"
     23     else
     24        touch $file
     25        echo "start success"
     26     fi
     27 }
     28 
     29 stop(){
     30    if [[ -f $file ]];then
     31        rm -f $file
     32        echo "stop success"
     33    else
     34       echo "this file has been disappion"
     35    fi
     36 }
     37 
     38 status(){
     39     if [ -z $file ];then
     40        echo "SCRIPT_NAME is running"
     41     else
     42        echo "SCRIPT_NAME is stopping"
     43     fi
     44 }
     45 
     46 case $option in
     47 start)
     48     start
     49     ;;
     50 stop)
     51     stop
     52     ;;
     53 restart)
     54     start
     55     stop
     56     ;;
     57 *)
     58     status
     59     ;;
     60 esac
     61 
     62

7、寫一個函數實現兩個數字做為參數，返回最大值

8、斐波那契數列又稱黃金分割數列，因數學家列昂納多·斐波那契以兔子繁殖為例子而引入，故又稱為“兔子數列”，指的是這樣一個數列： 0、 1、 1、 2、 3、 5、 8、 13、 21、 34、 ……，斐波納契數列以如下被以遞歸的方法定義： F（ 0） =0， F（ 1） =1， F（ n） =F(n-1)+F(n-2)（ n≥2）寫一個函數，求n階斐波那契數列