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本文分成入門篇和基礎篇，基礎篇包括變數、字串處理、數學運算三部分，基礎篇包括流控制、函式和函式庫三部分，主要是基于例子進行講解，其中有 4 個復雜一點的腳本，看懂了也就入門了，

我們先來聊一聊 shell 和 shell script 的概念，計算機的運行離不開硬體，我們通過作業系統（OS，Operating System）操作硬體，而我們所說的 linux 嚴格來說是作業系統（OS）的核心部分——內核（Kernel），我們無法直接操作 kernel，需要借助于 kernel 外的一層殼 shell 才能與 kernel 進行互動，如果把作業系統(OS)看做是一家公司，shell 就是前臺，kernel 就是董事會，當我們訪問公司的時候，先和前臺(shell)打個招呼，前臺通知董事會(kernel)，董事會來控制公司(OS)，

俗話說“鐵打的營盤流水的兵”，就是公司人來人往，都不會影響公司的運轉，對于作業系統也一樣，我們可以替換作業系統的前臺(shell)，甚至董事會(kernel)，如果你想知道你的系統中用到的是什么 shell 可以訪問 /etc/shells 檔案，,我的電腦上就有下面幾種 shell：

# /etc/shells: valid login shells
/bin/sh
/bin/dash
/bin/bash
/bin/rbash
/bin/zsh
/usr/bin/zsh

小結: shell 是 kernel 外的一層殼,是作業系統與用戶之間的橋梁.我們通常所說的 shell 并不是 shell 本身,而是 shell script(shell 腳本),一般是 .sh 結尾的檔案.怎么寫一個 shell 腳本是本文探討的話題,而不是 shell 本身.

入門篇

#!/bin/bash
for ((i=0; i<10; i++));
do
    echo ${i}
done

直接來看一個例子吧，創建一個名為 shell001.sh 的檔案，寫上上面幾行代碼：

第 1 行，指定 shell 的解釋器，shell 腳本就和 python 或者 jsp 需要用解釋器來決議，第 1 行就是用于指定解釋器，也就是之前提到的 /etc/shells 下面列出來的，
第 2 行，回圈陳述句，共回圈 10 次，會在后面流控制章節講解，加上 do 和 done 是 for 回圈中的語法規則，for、do、done 是 shell script 中的關鍵字
第 4 行，列印 i 這個變數

那么怎么運行這個腳本呢？既然是運行我們既要給它賦予可執行權限chmod +x shell001.sh，接著用 ./shell001.sh 執行這個腳本，腳本運行起來將會在終端輸出 0 到 9 這幾個數字，

變數

前面沒有解釋第 4 行echo ${i}，echo 是一個簡單的 linux 命令，它會將輸入從到標準輸出(stdout)上，然后在終端中顯示出來，這里顯示的就是${i}這個變數的值，

在 shell 中定義變數的規則如下：

變數和等號之間不能有空格
變數名稱由字母、數字和下劃線組成
變數名稱的第一個字符必須是字母或者下劃線
變數名稱中不允許空格和標點

比如說一個變數為name="shuiyj"，那么使用變數就要加上$符號，列印這個變數就使用echo ${name}，此外變數除了顯示地賦值，還可以使用陳述句給變數賦值:

# 獲取該檔案夾下后綴為 jpg 結尾的串列
for image in `ls *.jpg`

變數匹配

我們會定義和使用一個變數了，接下來我會介紹幾個使用的處理變數的方法，

現在一張圖片的名字叫做 cat.jpg，我想要獲取檔案的名稱，即 cat，當然這有很多的中方法，這里介紹一種實用的方法——變數匹配，

語法	說明
${變數名#匹配規則}	從變數開頭進行規則匹配，將符合最短的資料洗掉
${變數名##匹配規則}	從變數開頭進行規則匹配，將符合最長的資料洗掉
${變數名%匹配規則}	從變數結尾進行規則匹配，將符合最短的資料洗掉
${變數名%%匹配規則}	從變數結尾進行規則匹配，將符合最長的資料洗掉
${變數名/舊字串/新字串}	變數中符合規則的第一個舊字串將會被舊字串代替
${變數名//舊字串/新字串}	變數中符合規則的所有舊字串將會被舊字串代替

回到最開始的需求，就可以使用%來實作

cat="cat.jpg"
echo ${cat} # cat.jpg
echo ${cat%.*} # cat

首先定義一個變數 cat 并為其賦值，接著用$獲取 cat 變數的值并列印出來，最后使用變數替換截取字串，

變數匹配在 shell 中會被高頻使用，要記住這些規則，

特殊變數的含義

shell 中有一些特殊的變數，它們有很多實用的功能，比如說校驗輸入的引數，允許追加更多引數，判斷上一條命令是否執行成功等，

變數	含義
$0	當前腳本的檔案名
$n	傳遞給腳本或函式的引數，n 是一個數字，表示第幾個引數，例如，第一個引數是`$1`，第二個引數是`$2`
$#	傳遞給腳本或函式的引數個數，
$*	傳遞給腳本或函式的所有引數，
$@	傳遞給腳本或函式的所有引數，被雙引號`(" ")`包含時，與 `$*` 稍有不同，下面將會講到，
$?	上個命令的退出狀態，或函式的回傳值，
$$	當前Shell行程ID，對于 Shell 腳本，就是這些腳本所在的行程ID，

比如說我們要對 shell 中的輸入引數進行校驗，可以添加這樣一段

#!/bin/bash
if [ $# != 2 ];then
    echo "Usage: $0 <change ID> <target ID>"
    exit -1
fi
...

其中$#表示輸入的引數數量，我們通過條件判斷在程式的輸入引數不為 2 的時候將會進行提示，并退出程式，其中$0一般是可執行檔案的名稱，

字串

變數的話題就先講到這里，接下來講 shell 中處理字串的一些注意事項和技巧，無論學習哪一門編程語言，字串的處理都是一個繞不開的話題，并且在 shell 編程中用的最多的就是字串，

單引號與雙引號的區別

字串可以用單引號，也可以用雙引號，還可以不用引號，我們要注意它們之間的區別，

# 單引號
str='this is a string'

# 雙引號
your_name='qinjx'
str="Hello, I know your are \"$your_name\"! \n"

單引號

單引號里的任何字符都會原樣輸出，單引號字串中的變數是無效的
單引號字串中不能出現單引號（對單引號使用轉義符后也不行）

雙引號

雙引號里可以有變數
雙引號里可以出現轉義字符

想要了解更多它們之間的區別可以看這篇文章：shell十三問之4：""(雙引號)與''(單引號)差在哪？，

拼接字串

shell 中的字串拼接只要直接連在一起就可以，

first_name="yujie"
last_name="shui"
greeting="hello,${first_name} ${last_name}"

echo ${greeting}

計算字串的長度

shell 中有兩種方法可以計算字串長度，

str="abcde"
echo ${#str} # 5
expr length "${str}" # 5

獲取子串在字串中的索引

expr index ${string} ${substring}

抽取子串

語法	說明
${string:position}	從string中的position開始
${string:position}	從position開始，并指定長度為length
${string:-position}	從右邊開始匹配
${string:(postion)}	從左邊開始匹配
`expr substr $string $position $length`	從position開始，匹配長度為length

命令替換

命令替換指的是 shell執行命令并將命令替換部分替換為執行該命令后的結果（先執行該命令，然后用結果代換到命令列中），共有有兩種實作命令替換的方式：

# 方法一
`command`
# 方法二
$(command)

還記得之前講變數的時候提到變數既可以直接獲取，也可以從陳述句獲取么？

# 獲取該檔案夾下后綴為 jpg 結尾的串列
for image in `ls *.jpg`

可以看到 Image 獲取到的是ls *.jpg的回傳值，也就是一個檔案的串列，這里就用到命令替換的符號``即兩個反引號，

再比如獲取系統的所有用戶并輸出

index=1 
for user in `cat /etc/passwd | cut -d ":" -f 1` 
do 
	echo "This is ${index} user: ${user}" 
	index = $(($index + 1)) 
done

cat /etc/passwd | cut -d ":" -f 1 將會截取用戶名，由于使用了命令替換，其執行結果會回傳給 user 變數，此時的 user 就是一個包含用戶名稱的串列，

最后再舉一個使用$()的例子，比如獲取系統時間計算今年或明年

echo "This is $(date +%Y) year" 
echo "This is $(($(date +%Y) + 1)) year"

數學運算

shell 中就兩種變數，字串和數字，數字又要按照整型和浮點型分開進行處理，處理它們的函式是不同的，整型運算需要使用expr $num1 operator $num2或者$(($num1 operator $num2))，浮點型運算則需要使用bc，

任然是通過案例的方式進行說明，假設現在有這樣一個需求：提示用戶輸入一個正整數 num，然后計算 1+2+3+…+num 的值，并且必須對 num 是否為正整數做判斷，不符合應該允許再次輸入，

#!/bin/bash
#
while true
do
    read -p "please input a positive number: " num
    expr $num + 1 &> /dev/null
    if [ $? -eq 0 ];then
        if [ `expr $num \> 0` -eq 1 ];then
            for((i=1;i<=$num;i++))
            do
                sum=`expr $sum + $i`
            done    
            echo "1+2+3+....+$num = $sum"
            exit
        fi
    fi
    echo "error,input enlegal"
done

這個腳本優點復雜但是不用著急，我們先關注于數學運算expr $num + 1 這一部分，其中關于if判斷的部分會在下一節講解，

expr $num + 1 意思就是做一次整數運算，將 num 和 1 相加，做這個操作的目的是判斷 num 是不是一個整數，因為 expr 只能應用在整數運算上，所以執行expr $num + 1之后，如果 num 是整數退出狀態就是正常的 $? = 0，否則 $? ≠ 0 ，并且我們并不需要回傳結果，可以將結果重定向到/dev/null中，即expr $num + 1 &> /dev/null，

注：在特殊變數的含義這一節可以了解$?的含義，退出狀態指的是命令執行完畢之后像作業系統回傳的值，成功則為 0，

expr 支持整數運算，不支持浮點數運算，要做浮點數運算那就要用到 bc，bc 是 bash 內建的運算器，支持浮點數運算，使用方法如下所示：

echo "23.3+30" | bc
53.3
echo "scale=4;23.3/3.2" | bc
7.2812

基礎篇

在前面的入門篇，我們了解了變數、字串和數學運算，接下來我將會介紹 shell 中流程控制的語法規則，以及 shell 中如何使用函式以及函式庫，當我們掌握以上這些內容，shell 就可以算是入門了，那么就一起開始吧，

流控制

流控制就是用判斷陳述句，回圈陳述句來控制程式執行的邏輯，就從我們在上一節數學運算中的那個腳本講起吧，它既包含了if又包含了while回圈，是一個很好的例子，

IF 控制陳述句

#!/bin/bash
#
while true
do
    read -p "please input a positive number: " num
    expr $num + 1 &> /dev/null
    if [ $? -eq 0 ];then
        if [ `expr $num \> 0` -eq 1 ];then
            for((i=1;i<=$num;i++))
            do
                sum=`expr $sum + $i`
            done    
            echo "1+2+3+....+$num = $sum"
            exit
        fi
    fi
    echo "error,input enlegal"
done

上一節中的腳本中expr $num + 1 &> /dev/null是關于數學運算的部分，緊跟著的if就是一個控制陳述句，我們拋開無關部分，開看一下關于if的骨架

expr $num + 1 &> /dev/null

if [ $? -eq 0 ];then
		...
fi

這里首選要進一步解釋退出狀態的含義，之前已經說了，退出狀態指的是命令（包括腳本和函式）在執行完畢之后，向作業系統回傳的值，這個值是一個 0~255 的整數，用來表示命令執行成功還是失敗，其中 0 代表命令執行成功，引數$?則用于保存這個回傳值，

由此可以看出if在這里做的就是判斷expr $num + 1 &> /dev/null是否執行成功，

此外，我們也可以使用if...elif..else的形式，如下：

if condition1
then
	command1
elif condition2
	command2
else
	commandN
fi

此外，在實際開發程序中還經常會對檔案狀態進行判斷，比如說判斷這是不是一個檔案夾、是不是一個文本檔案等；或者會對字串進行判斷，比如說字串是否為空，字串長度是否符合要求；還會對數值進行比較操作，就像例子中提到到值是不是為 0 等，

判斷運算式

if test     #運算式為真
if test !   #運算式為假
test 運算式1 –a 運算式2     #兩個運算式都為真
test 運算式1 –o 運算式2     #兩個運算式有一個為真
test 運算式1 ! 運算式2       #條件求反

檔案運算式

test File1 –ef File2    #兩個檔案是否為同一個檔案，可用于硬連接，主要判斷兩個檔案是否指向同一個inode，
test File1 –nt File2    #判斷檔案1是否比檔案2新
test File1 –ot File2    #判斷檔案1比是否檔案2舊
test –b file   #檔案是否塊設備檔案
test –c File   #檔案并且是字符設備檔案
test –d File   #檔案并且是目錄
test –e File   #檔案是否存在 （常用）
test –f File   #檔案是否為正規檔案 （常用）
test –g File   #檔案是否是設定了組id
test –G File   #檔案屬于的有效組ID
test –h File   #檔案是否是一個符號鏈接（同-L）
test –k File   #檔案是否設定了Sticky bit位
test –b File   #檔案存在并且是塊設備檔案
test –L File   #檔案是否是一個符號鏈接（同-h）
test –o File   #檔案的屬于有效用戶ID
test –p File   #檔案是一個命名管道
test –r File   #檔案是否可讀
test –s File   #檔案是否是非空白檔案
test –t FD     #檔案描述符是在一個終端打開的
test –u File   #檔案存在并且設定了它的set-user-id位
test –w File   #檔案是否存在并可寫
test –x File   #檔案屬否存在并可執行

字串運算式

test string #string不為空
test –n 字串    #字串的長度非零
test –z 字串    #字串的長度是否為零
test 字串1＝字串2       #字串是否相等，若相等回傳true
test 字串1＝=字串2      #字串是否相等，若相等回傳true
test 字串1!＝字串2      #字串是否不等，若不等反悔false
test 字串1>字串2				# 在排序時，string1 在 string2 之后
test 字串1<字串2				# 在排序時，string1 在 string2 之前

整數運算式

test 整數1 -eq 整數2    #整數相等
test 整數1 -ge 整數2    #整數1大于等于整數2
test 整數1 -gt 整數2    #整數1大于整數2
test 整數1 -le 整數2    #整數1小于等于整數2
test 整數1 -lt 整數2    #整數1小于整數2
test 整數1 -ne 整數2    #整數1不等于整數2

以上運算式摘自test - shell環境中測驗條件運算式工具，test 是測驗條件運算式的工具，test 后面部分的內容可以用于if條件判斷中，

WHILE 和 UNTIL 回圈

再接之前的腳本來講解 while 的用法

#!/bin/bash
#
while true
do
    read -p "please input a positive number: " num
    expr $num + 1 &> /dev/null
    if [ $? -eq 0 ];then
        if [ `expr $num \> 0` -eq 1 ];then
            for((i=1;i<=$num;i++))
            do
                sum=`expr $sum + $i`
            done    
            echo "1+2+3+....+$num = $sum"
            exit
        fi
    fi
    echo "error,input enlegal"
done

前面也說過，這個腳本的目的是接收一個 num，如果輸入的 num 不是一個整數就一直讓用戶輸入，直到輸入的 num 是一個整數為止，這里就用到了 while 回圈，并且將回圈條件設定為 true，也就是一個永久的回圈，回圈不能終止，按照邏輯我們要在用戶輸入整數并完成計算之后推出程式,所以這里通過exit來退出程式，這里也可以使用break來跳出回圈，我們還可以配合使用continue表示繼續執行，這里沒有舉例說明，

while命令退出狀態不為0時終止回圈，而until命令則剛好相反，除此之外，until命令與while命令很相似，until回圈會在接收到為0的退出狀態時終止，在while-count腳本中，回圈會一直重復到count變數小于等于5，使用until改寫腳本也可以達到相同的效果，

#!/bin/bash
# until-count: display a series of numbers

count=1

until [ $count -gt 5 ]; do
　　　　　echo $count
　　　　　count=$((count + 1))
done
echo "Finished."

將測驗運算式改寫為count –gt 5 until就可以在合適的時刻終止回圈，選擇使用while還是until，通常取決于哪種回圈能夠允許程式員寫出最明了的測驗運算式，

case 分支

前面講了使用if做條件判斷，在其他語言比如 C++ 或者 Java 等中都存在switch..case..這樣的陳述句，shell 也提供了case這個多選項符合命令，它的命令格式是這樣的：

case word in
　　　　[pattern [| pattern]...) commands ;;]...
esac

在這里我想舉一個做算數運算的例子，這和例子與下一節講解的函式相關，其中用到了case，但是即使不了解函式怎么使用，也不會對理解case的運用造成影響，

#!/bin/bash
#
function calcu
{
    case $2 in
        +)
            echo "`expr $1 + $3`"
            ;;
        -)
            echo "`expr $1 - $3`"
            ;;
        \*)
            echo "`expr $1 \* $3`"
            ;;
        /)
            echo "`expr $1 / $3`"
            ;;
    esac
}
calcu $1 $2 $3

這個腳本希望做的是一次算數運算，根據運算子是+ - * /來進行運算，

for 回圈

現在到了流控制的最后一節了，for 回圈其實在文章一開始我們就見過了，在文章最開始我舉了兩個例子：

# 獲取該檔案夾下后綴為 jpg 結尾的串列
for image in `ls *.jpg`
do
	....
done

# 輸出 0-9 共 10 個數字
for ((i=0; i<10; i++));
do
    echo ${i}
done

第一種是傳統的形式，和 python 中的 for 回圈很像，我們可以像這樣for i in A B C D;do echo $i; done 使用 for 回圈，可以將回圈的內容就當成 python 中的一個串列，也可以像for i in {A..E};do echo $i; done這樣創建字串列，

第二種方式就是 C 語言的形式了for ((i=0; i<10; i++))，比較常規也沒什么值得講的，

函式

在上一節中，我們介紹了 shell 中的流控制的語法：if, while, until, case和 for，再之前我們講了變數、字串和數學運算，到這一節就可以講一下函式這個話題了，

了解了上面這些內容理論上已經能夠寫出任何的程式的，不過寫程式的程序中會有許多類似的代碼，如果全部重新寫一遍程式就會顯得冗長，所以一般的做法就是將可以復用的代碼抽取出來形成函式，shell 自然也支持函式的使用，接下里就看看在 shell 中怎么定義和使用函式，

首先看 shell 中函式是怎么定義的，shell 中的函式有兩種定義格式，使用任意一種都可以，

name()
{
	command1
  command2
  ...
  commandn
}

function name
{
	command1
  command2
  ...
  commandn
}

我比較習慣用第二種形式，你可以選擇任何一種方式，不過我接下來的例子是按照第二種定義方式，

我們知道了函式定義的架構，但是如果你用過其他編程語言會發現它沒有引數串列，也沒有回傳值，這在一開始也讓我覺得很困惑，但是我們在變數那一節學過特殊變數的含義，其中有一個變數是$0表示函式的名稱，shell 中的變數是通過命令列鍵入，再用$1 $2 $3讀取的，這就和 C++ 或者 Java 中的主函式讀取引數一個道理，char** argv和String[] args就是由命令列鍵入的引數串列，

下面就用一個具體函式的例子進行說明，這個例子在流控制——case 這一節也講過，但是沒有講完：

#!/bin/bash
#
function calcu
{
    case $2 in
        +)
            echo "`expr $1 + $3`"
            ;;
        -)
            echo "`expr $1 - $3`"
            ;;
        \*)
            echo "`expr $1 \* $3`"
            ;;
        /)
            echo "`expr $1 / $3`"
            ;;
    esac
}

calcu $1 $2 $3
echo ""calcu $1 $2 $3""

首先這個腳本的檔案名為 calcu，其中定義了一個函式 calcu，采用的是第二種函式定義方式，在函式體中我們利用case做了一個多條件判斷，

在腳本的結尾我們呼叫了 calcu 這個函式，并將輸入了三個引數，緊接著為了給大家看到三個引數分別是什么我選擇將其列印出來，呼叫函式的程序是這樣的：

ubuntu@VM-0-2-ubuntu:/tmp$ ./calcu.sh 5 + 3
8
calcu 5 + 3

可以看到在這里$1 = 5, $2 = +, $3 = 3，這就是 shell 中傳遞引數的方式，

再看 shell 中回傳值這個問題，shell 有兩種回傳值的方式，一種是使用return，一種是使用echo，

使用return
- 使用 return 回傳值，只能回傳 1-255 的整數
- 函式使用 return 回傳值，通常只能用來供其他地方呼叫獲取狀態，因此通常僅回傳0或1；0表示成功，1表示失敗
使用echo
- 使用 echo 可以回傳任何字串結果
- 通常用于回傳資料，比如一個字串值或者串列值

echo的內容作為回傳值可以看一下上面這個例子，這里再舉一個return來回傳值的例子，

#!/bin/bash
#
this_pid=$$
function is_nginx_running
{
    ps -ef | grep nginx | grep -v grep | grep -v $this_pid &> /dev/null
    if [ $? -eq 0 ];then
        return
    else
        return 1
    fi
}
is_nginx_running && echo "Nginx is running" || echo "Nginx is stoped"

和前面說過的退出狀態一樣，return 也是 0 表示函式執行成功，其他表示執行失敗，這里舉的例子是通過查看 Nginx 的行程來來確認 Nginx 是否運行，

首先是用$$來接收這個 shell 腳本的 Pid，因為腳本名字中帶有 Nginx 就需要將其利用 Pid 過濾掉，還記得之前講的的退出狀態么，如果 ps 命令找到了 nginx 行程退出狀態就會是 0，表示成功，最后就通過return來回傳 nginx 是否正常運行，

之后可以用后臺掛起的形式運行這個腳本，將其作為 nginx 的守護行程：nohup sh nginx.sh & ，使用tail -f nohup.out 來查看監聽結果，

區域變數和全域變數

講到函式就還有一個作用域的問題需要討論，shell 中的區域變數、全域變數和一般編程語言沒什么區別，

#!/bin/bash
#
var1="Hello world"
function test
{
    local var2=87
}
test
echo $var1
echo $var2

這里給到一個腳本自行體會一下即可，

函式庫

基礎篇的最后一部分就用來介紹一下 shell 中的函式庫，函式庫是每一門編程語言中非常重要的一部分，比如說 C++ 中的標準庫，Java 中的 JDK，正式這些優秀的庫存在才讓編程變得更加高效，

shell 也是可以封裝自己的庫的，比如我現在下一個你要加加減乘除封裝成一個函式庫，作為之前 calcu 腳本的升級版，該函式庫實作以下幾個函式：

加法函式 add
減法函式 reduce
乘法函式 multiple
除法函式 divide
列印系統運行情況的函式 sys_load，該函式顯示記憶體運行情況，

function add
{
    echo "`expr $1 + $2`"
}
function reduce
{
    echo "`expr $1 - $2`"
}
function multiple
{
    echo "`expr $1 \* $2`"
}
function divide
{
    echo "`expr $1 / $2`"
}

function sys_load
{
    echo "Memory Info"
    echo
    free -m
    echo
    
    echo "Disk Usage"
    echo
    df -h
    echo
}

我們將上面檔案封裝成一個函式庫 lib/base_function，

經常使用的重復代碼封裝成函式檔案
一般不直接執行，而是由其他腳本呼叫

接著用一個 shell 腳本 calculate.sh 呼叫函式庫中的函式

#!/bin/bash
#
. /root/lesson/3.5/lib/base_function
add 12 23
reduce 90 30
multiple 12 12
divide 12 2

撰寫函式庫檔案的建議

庫檔案名的后綴是任意的，但一般使用 .lib
庫檔案通常沒有可執行選項
庫檔案無序和腳本在同級目錄，只需在腳本中參考時指定
第一行一般使用 #/bin/echo, 輸出警告資訊，避免用戶執行

總結

最后來做一個總結:

在文章開頭我們分辨了 shell 和 shell script 的概念
入門篇中主要介紹了變數,字串和數學運算
基礎篇中主要介紹了流程控制的語法,以及函式的使用
本文中有 4 個相對復雜的 shell 腳本,涵蓋了本文所有知識點

當然 shell 的功能是很強大的,本文也只是介紹其非常基礎的使用方法,希望對大家有幫助.

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