Shell编程

• 将简单的命令组合完成复杂的工作，自动化执行命令，提高工作效率
• 减少手工命令的输入，一定程度上避免人为错误
• 将软件或应用的安装及配置实现标准化
• 用于实现日常性的，重复性的，非交互式的运维工作，如：文件打包压缩备份，监控系统运行状态并实现告警等

shell是基于过程式、解释执行的语言。

shell脚本是包含一些命令或声明，并符合一定格式的文本文件。

一个shell脚本文件中主要包含以下内容

• 各种系统命令的组合
• 数据存储：变量、数组
• 表达式：a + b
• 控制语句：if

1. 用编辑器创建新文件，首行必须是 shell 声明（shebang），编辑完成后保存退出

2. 添加可执行权限

3. 运行脚本

当前shell执行，和子shell执行

本地执行远程脚本 - 脚本文件在远程主机，在本机执行并在本机生效，执行结果影响的是本机

脚本在本地，我在远程主机执行本地脚本，脚本的输出结果是在本地，但是脚本的作用对象是远程主机

写一个脚本，获取主机系统信息，包括CPU型号，内存大小，硬盘大小，操作系统版本这四个指标

执行前先做语法检查

此选项只能检测脚本中的语法错误，不能检测命令错误，也不会执行脚本

调试并执行，查找命令的错误

逐行输出命令，并输出执行结果

总结：脚本错误常见的有三种

1. 语法错误：会导致后续的命令不继续执行，可以用 bash -n 检查错误，提示的出错行数不一定是准确的
2. 命令错误：默认后续的命令还会继续执行，用 bash -n 无法检查出来 ，可以使用 bash -x 进行观察
3. 逻辑错误：只能使用 bash -x 进行观察

1、变量类型

变量类型：

• 内置变量，如：PS1，PATH，UID，HOSTNAME，$$，BASHPID，PPID，$?，HISTSIZE
• 用户自定义变量

不同的变量存放的数据不同，决定了以下

• 数据存储方式
• 参与的运算
• 表示的数据范围

变量数据类型：

• 字符
• 数值：整型、浮点型，bash 不支持浮点数
• 布尔
• 指针
• 结构体：自定义的复合类型的数据类型
• ........

2、 Shell中变量命名法则

命名要求

• 区分大小写
• 不能使用程序中的保留字和内置变量：如：if, for
• 只能使用数字、字母及下划线，且不能以数字开头，注意：不支持短横线 “ - ”，和主机名相反

命名习惯

• 见名知义，用英文单词命名，并体现出实际作用，不要用简写，如：ATM
• 变量名大写
• 局部变量小写
• 函数名小写
• 大驼峰StudentFirstName，由多个单词组成，且每个单词的首字母是大写，其它小写
• 小驼峰studentFirstName ，由多个单词组成，第一个单词的首字母小写，后续每个单词的首字母
• 是大写，其它小写
• 下划线: student_first_name

3、变量的定义和引用

变量的生效范围等标准划分变量类型

• 普通变量：生效范围为当前shell进程；对当前shell之外的其它shell进程，包括当前shell的子shell 进程均无效
• 环境变量：生效范围为当前shell进程及其子进程
• 本地变量：生效范围为当前shell进程中某代码片断，通常指函数

（1）、变量赋值

value 可以是以下多种形式

注意：变量赋值是临时生效，当退出终端后，变量会自动删除，无法持久保存，脚本中的变量会随着脚本结束，也会自动删除

（2）、变量引用

弱引用和强引用

• "$name" 弱引用，其中的变量引用会被替换为变量值
• '$name' 强引用，其中的变量引用不会被替换为变量值，而保持原字符串

变量的间接赋值和引用

变量追加值

在脚本中使用变量

（3）、删除变量

（4）、显示系统中定义的所有变量

4、环境变量

环境变量：

• 可以使子进程（包括孙子进程）继承父进程的变量，但是无法让父进程使用子进程的变量
• 一旦子进程修改从父进程继承的变量，将会新的值传递给孙子进程
• 一般只在系统配置文件中使用，在脚本中较少使用

变量声明和赋值：

显示所有环境变量

查看指定进程的环境变量

删除变量

bash内建的环境变量

在父shell中定义的环境变量，在子shell中同样也可以引用

5、只读变量

只读变量：只能声明定义，但后续不能修改和删除，即常量

声明只读变量

查看只读变量

6、位置变量

位置变量：在bash shell中内置的变量, 在脚本代码中调用通过命令行传递给脚本的参数

$*和$@的区别

$*：将接收到的参数看为一个整体

$@：将接收到每一个参数看作一个单独的参数

范例: 利用软链接实现同一个脚本不同功能

7、退出状态码变量

进程执行后，将使用变量 $? 保存状态码的相关数字，不同的值反应成功或失败，$?取值范例 0-255

用户可以在脚本中使用以下命令自定义退出状态码

注意：

• 脚本中一旦遇到exit命令，脚本会立即终止；终止退出状态取决于exit命令后面的数字
• 如果exit后面无数字，终止退出状态取决于exit命令前面命令执行结果
• 如果没有exit命令，即未给脚本指定退出状态码，整个脚本的退出状态码取决于脚本中执行的最后一 条命令的状态码

8、脚本安全$-

终端中的$- 和 shell脚本中的$- 不同

相当于增强版的 echo, 实现丰富的格式化输出

格式

常用格式替换符

常用转义字符

1、算术运算符

Shell允许在某些情况下对算术表达式进行求值，比如：let和declare 内置命令，(( ))复合命令和算术扩展。求值以固定宽度的整数进行，不检查溢出，尽管除以0 被标记为错误。运算符及其优先级，关联性和值与C语言相同。以下运算符列表分组为等优先级运算符级别。级别按降序排列优先。

注意：bash 只支持整数，不支持小数

乘法符号有些场景中需要转义

实现算术运算

范例：生成 0 - 49 之间随机数

增强型赋值：

i++与++i

2、逻辑运算

true、false

与：&和相与结果为0，和1相与结果保留原值,一假则假，全真才真

或：|和1相或结果为1，和0相或结果保留原值,一真则真,全假才假

异或：

异或的两个值，相同为假，不同为真。两个数字X，Y异或得到结果Z，Z再和任意两者之一X异或，将得

出另一个值Y

短路运算

短路&&

cmd1&&cmd2

当 cmd1 的结果为 false 时，整个表达式就是 false, cmd2 不参与运算，这就是所谓的短路

当 cmd1 的结果为 true 时，cmd2 才参与运算， 看cmd2的结果是真假，在整体判断 表达式的真假

短路||

cmd1||cmd2

当 cmd1 的结果为 true 时，整个表达式就是 true, cmd2 不参与运算，这就是所谓的短路

当 cmd1 的结果为 false 时，cmd2 参与运算，根据cmd2的结果再去判断整个表达式的真假

条件测试：

判断某需求是否满足，需要由测试机制来实现，专用的测试表达式需要由测试命令辅助完成测试过程，

实现评估布尔声明，以便用在条件性环境下进行执行

若真，则状态码变量 $? 返回0

若假，则状态码变量 $? 返回1

条件测试命令

常用选项：文件判断相关

常用选项：字符串判断相关

在比较字符串时，建议放在""中

常用选项：数学相关

常用选项：其它

使用read来把输入值分配给一个或多个shell变量，read从标准输入中读取值，给每个单词分配一个变量，所有剩余单词都被分配给最后一个变量，如果变量名没有指定，默认标准输入的值赋值给系统内置变量REPLY

管道符左右两侧都是子进程

bash shell的配置文件很多，可以分成下面类别

全局配置：针对所有用户皆有效

个人配置：只针对特定用户有效

1、交互式登录

• 直接通过终端输入账号密码登录
• 使用 su - UserName 切换的用户

配置文件生效和执行顺序：

注意：文件之间的调用关系，写在同一个文件的不同位置，将影响文件的执行顺序

2、非交互式登录

• su UserName
• 图形界面下打开的终端
• 执行脚本
• 任何其它的bash实例

执行顺序：

修改profile和bashrc文件后需生效两种方法:

• 重新启动shell进程
• source|. 配置文件

注意：source 会在当前shell中执行脚本,所有一般只用于执行置文件,或在脚本中调用另一个脚本的场景

保存在~/.bash_logout文件中（用户）,在退出登录shell时运行

功能：

• 创建自动备份
• 清除临时文件

1、if语法

2、case语句

将某代码段重复运行多次，通常有进入循环的条件和退出循环的条件

重复运行次数

• 循环次数事先已知
• 循环次数事先未知

常见的循环的命令：for, while, until

1、for循环

执行机制：

• 依次将列表中的元素赋值给“变量名”; 每次赋值后即执行一次循环体; 直到列表中的元素耗尽，循环结束
• 如果省略 [in WORDS ... ] ，此时使用位置参数变量 in "$@"

for 循环列表生成方式：

• 直接给出列表
• 整数列表：如
• 返回列表的命令：如 $(COMMAND)
• 使用glob，如：*.sh
• 变量引用，如：$@，$*，$#

有若干只兔和鸡，兔和鸡加起来一共有100条腿，请写一个简单的shell算出兔和鸡各多少只可能组合(假设所有的鸡和兔子的腿都是健全的，且兔和鸡至少为1只)

2、while循环

说明：

CONDITION：循环控制条件；进入循环之前，先做一次判断；每一次循环之后会再次做判断；条件为

“true”，则执行一次循环；直到条件测试状态为“false”终止循环，因此：CONDTION一般应该有循环控

制变量；而此变量的值会在循环体不断地被修正

进入条件：CONDITION为 true

退出条件：CONDITION为 false

国际象棋棋盘

while特殊用法，while read

while 循环的特殊用法，遍历文件或文本的每一行

3、continue和break

continue：结束本次循环，进入下一次循环

break：结束当前循环，跳出当前的循环体

函数 function

是由若干条shell命令组成的语句块，实现代码重用和模块化编程

它与shell程序形式上是相似的，不同的是它不是一个单独的进程，不能独立运行，而是shell程序的一部分

函数和shell程序区别

• Shell程序在子Shell中运行
• 函数在当前Shell中运行。因此在当前Shell中，函数可对shell中变量进行修改

函数的调用方式

• 可在交互式环境下定义函数
• 可将函数放在脚本文件中作为它的一部分
• 可放在只包含函数的单独文件中

调用：函数只有被调用才会执行，通过给定函数名调用函数，函数名出现的地方，会被自动替换为函数代码

函数的生命周期：被调用时创建，返回时终止

return

函数默认返回值是函数体中最后一条命令的退出状态码；

也可以使用return 自定义函数的返回值，在函数中使用 return，return 之后的语句将不会被执行

return和exit的区别

return 只会中断函数执行，但exit 会中断整个脚本的执行

函数可以接受参数：

• 传递参数给函数：在函数名后面以空白分隔给定参数列表即可，如：testfunc arg1 arg2 ...
• 在函数体中当中，可使用$1, $2, ...调用这些参数；还可以使用$@, $*, $#等特殊变量

变量作用域

在函数中定义本地变量

函数递归：

函数直接或间接调用自身，注意递归层数，可能会陷入死循环

递归特点:

• 函数内部自已调用自已
• 必须有结束函数的出口语句，防止死循环

fork炸弹

fork 炸弹是一种恶意程序，它的内部是一个不断在 fork 进程的无限循环，实质是一个简单的递归程序。

由于程序是递归的，如果没有任何限制，这会导致这个简单的程序迅速耗尽系统里面的所有资源

trap 命令可以捕捉信号，修改信号原来的功能，实现自定义功能

在脚本或程序的执行过程中，我们可以通过发送信号的方式，打断或终止程序的执行过程，为了避免这种情况，我们可以使用信号捕捉，来自定义信号处理。

显示所有的信号

信号的3种表示方法

mktemp 命令用于创建并显示临时文件，可避免冲突

install 功能相当于cp，chmod，chown，chgrp ，mkdir 等相关工具的集合

变量：存储单个元素的内存空间

数组：存储多个元素的连续的内存空间，相当于多个变量的集合

数组名和索引

• 索引的编号从0开始，属于数值索引
• 索引可支持使用自定义的格式，而不仅是数值格式，即为关联索引，bash 4.0版本之后开始支持
• bash的数组支持稀疏格式（索引不连续）

两者不能相互转换

删除数组中的某元素，会导致稀疏格式

删除整个数组

1、数组切片

2、数组追加元素