1. Shell概论

Shell是一个用C语言编写的程序，它诞生于Unix，是我们通过命令行与Unix/Linux交互的工具。笼统地说：Shell既是一种命令语言，又是一种程序设计语言。

而Shell脚本是一种为Shell编写的脚本程序，有的时候也被称为Shell（但二者是两个完全不同的概念！），它可以直接在命令行中执行，也可以将一套逻辑组织成一个文件，方便复用。
Acwing网站提供给的AC Terminal中的命令行就可以看成是一个“Shell脚本在逐行执行”。

Unix/Linux系统中常见的shell脚本有很多：

Bourne Shell（/usr/bin/sh或/bin/sh）
Bourne Again Shell（/bin/bash）
C Shell（/usr/bin/csh）
K Shell（/usr/bin/ksh）
Shell for Root（/sbin/sh）

由于Linux系统中一般默认使用bash，而且其易用免费，所以我们接下来学习bash中的语法。

脚本示例

进入终端，新建一个hello.sh文件，内容如下：

#! /bin/bash
echo "Hello, World!"

说明：

sh后缀则表示该文件是Shell脚本文件。
#!告诉系统这个脚本用什么解释器来执行，后面所跟的就是你所需要用的解释器。这个一般都需要添加上，具体解释见运行。
echo指令用于字符串的输出，所以运行该文件会输出Hello,World。

运行方式：

作为可执行文件

该方法将hello.sh作为可执行程序运行，由于未指定解释器，所以使用该方法第一行一定要指定解释器。

#! /bin/bash
chmod +x hello.sh #使脚本具有可执行权限；
./hello.sh #当前路径下执行

用解释器执行

该方法直接运行解释器，此时hello.sh作为Shell解释器的参数。此时Shell脚本就不需要指定解释器信息，则不需要第一行的注释了。
```
bash hello.sh #当然也可以用缩写 sh hello.sh
```

输出：

2 Shell语法

2.1 注释

单行注释

每一行中#之后的内容均是注释。

shell

# 这是一行注释

echo "Hello, World" # 这也是一行注释

多行注释

Shell中的多行注释有点特别，格式为：
```
:<<EOF
第一行注释
...
第n行注释
EOF
```
其中EOF可以替换成其他任意字符串，如：
shell
```
:<<!
第一行注释
...
第n行注释
!
```

2.2 变量

定义变量

定义变量时，变量名不加美元符号$，同时特别需要注意的一点就是变量名与等号之间不能有空格（如果有自动打空格的习惯在这里最好克制）。shell中的变量命名同样须遵循如下规则：
- 命名只能使用英文字母，数字和下划线，首个字符不能以数字开头。
- 中间不能有空格，可以使用下划线 **_**。
- 不能使用标点符号。
- 不能使用bash里的关键字（可用help命令查看保留关键字）。
```
# 有效的Shell变量名称
_var
var123
LF_DDFHI_X

# 无效的Shell变量名称
?var
123abc
echo
```
和现在大多数的语言一样，Shell定义变量不需要指定变量类型，如下：
```
name1="a" #单引号定义字符串
name2='a' #双引号定义字符串
name3=a   #也可以不加引号，同样表示字符串
```
在Bash shell中，每一个变量的值都是字符串，无论你给变量赋值用的时单引号双引号还是没有使用引号，都是使用字符串的i形式存储的，这很特殊。
使用变量

使用变量我们需要加上$符号或者${}符号。花括号时可选的，主要是为了帮助解释器识别变量边界。

一定要注意：只有使用变量的时候才加美元符号$
```
name=hzf
echo $name
echo ${name}
echo ${name}123
```

只读变量

我们可以使用readOnly或者declare将变量设置为只读。

name=hzf
readOnly name
#declare -r name #两种写法均可。
name=ylf #此时会报错，因为已经设置成了只读变量。

删除变量

unset可以删除变量。
```
name=hzf
unset name
echo $name
```
此时没有输出hzf，代表已经删除了，这里没有报错是因为Shell将没有定义的变量设置为空字符串。

变量类型

根据访问权限划分可以分为：
- 自定义变量（局部变量）
  
  在脚本或命令中定义，仅在当前Shell示例中有效，其他Shell启动的程序不能访问局部变量。即为子进程不能访问的变量。
- 环境变量（全局变量）
  
  所有程序，包括shell启动程序，都能访问环境变量，有些程序需要环境变量来保证其正常运行。即为子进程可以访问的变量。
自定义变量转换为环境变量：
```
name=hzf#定义自定义变量
export name
delcare -x name#两种方法均可
```
环境变量转化为自定义变量
```
export name=hzf#定义环境变量。
delcare +x name#改为自定义变量。
```
Shell字符串

字符串可以用单引号，也可以用双引号，也可以不用引号。但其中是有区别的：
- 使用单引号字符串，其中的变量名不会输出，但可以输出转义字符。单引号字串中不能出现单独一个的单引号（对单引号使用转义符后也不行），但可成对出现，作为字符串拼接使用。
- 不用引号的字符串，其中变量可以输出，但是不能输出转移字符。
- 使用双引号的字符串，既可以输出变量也可以输出转义字符。
```
name=hzf
echo 123$name\n
echo "123$name\n"
echo '123$name\n'
```

字符串操作

拼接字符串

name=xyz
#双引号字符串拼接
s1="Hello, $ {name} !”
s2="Hello, "$ {name}"!"
echo $s1 $s2

获取字符串长度
```
name=hzf
echo ${#name}
```

提取字符串

注意，第一个字符的索引为$0$，给出的两个参数第一个为起始位置，第二个为截取长度。

name="Hello, World!"                                                                                                        
echo ${name}
echo ${name:0:4}
echo ${name:0}
echo ${name:1}

文件参数变量

在执行Shell脚本时，可以向脚本传递参数。$1是第一个参数，$2是第二个参数，以此类推。特殊的，$0是文件名（包含路径）。例如：
```
echo "文件名:$0"                                                                                                                                              
echo "第一个参数:$1"
echo "第二个参数:$2"
echo "$*"
echo "$@"
```
然后我们执行的时候在后面添加参数即可。如果没有给出，那么则为空字符。

其他参数相关变量

参数	说明
`$#`	代表文件传入的参数个数，如上例中值为2
`$*`	由所有参数构成的用空格隔开的字符串，如上例中值为`"$1 $2"`
`$@`	每个参数分别用双引号括起来的字符串，如上例中值为`"$1" "$2"`
`$$`	脚本当前运行的进程ID
`$?`	上一条命令的退出状态（注意不是stdout，而是exit code）。0表示正常退出，其他值表示错误
`$(command)`	返回`command`这条命令的stdout（可嵌套）
`command`	返回`command`这条命令的stdout（不可嵌套）

2.3 数组

数组中可以存放多个值。Bash Shell 只支持一维数组（不支持多维数组），初始化时不需要定义数组大小（与 PHP 类似）。与大部分编程语言类似，数组元素的下标由 0 开始。

定义

Shell 数组用括号来表示，元素用”空格”符号分割开，语法格式如下：
```
array_name=(value1 value2 ... valuen)
```
```
name=(张三 "李四" '王五')
```
也可以直接通过定义数组中元素的值来创建数组，如：
```
name[0]="张三"
```
这样就创建了name数组。

访问数组元素

访问单个元素

语法格式为：${array_name[index]}

name[0]="123"                                                                                                                                                 
name[3]="124"
echo "${name[0]}"
echo "${name[3]}"

访问所有元素

${array[@]}#第一种写法
${array[*]}#第二种写法

array=(1 abc "def" yxc)

echo ${array[@]}  # 第一种写法
echo ${array[*]}  # 第二种写法

获取数组长度

同字符串写法：

array=(1 abc "def" yxc)

echo ${#array[@]} #第一种写法
echo ${#array[*]} #第二种写法

2.4 expr命令与基本运算符

Shell 和其他编程语言一样，支持多种运算符，包括：

算数运算符
关系运算符
布尔运算符
字符串运算符
文件测试运算符

但是原生Bash不支持简单的数学运算，我们需要通过其他命令来实现，如awk,expr，expr命令最常用，所以这里介绍expr。

expr是一款表达式计算工具，使用它能完成表达式的求值操作。格式为：

expr 表达式

表达式说明
- 用空格隔开每一项
- 用反斜杠放在shell特定的字符前面（发现表达式运行错误时，可以试试转义）
- 对包含空格和其他特殊字符的字符串要用引号括起来
- expr会在stdout中输出结果。如果为逻辑关系表达式，则结果为真，stdout为1，否则为0。
- expr的exit code：如果为逻辑关系表达式，则结果为真，exit code为0，否则为1。
- 完整的表达式要被 ` ` 包含，注意这个字符不是常用的单引号，而是反引号，代表执行该命令。通常在 Esc 键下边。

算数表达式

下表列出了常用的算术运算符，假定变量 a 为 10，变量 b 为 20：

运算符	说明	举例
+	加法	`expr $a + $b` 结果为 30。
-	减法	`expr $a - $b` 结果为 -10。
*	乘法	`expr $a \* $b` 结果为 200。
/	除法	`expr $b / $a` 结果为 2。
%	取余	`expr $b % $a` 结果为 0。
=	赋值	`a=$b` 将把变量 b 的值赋给 a。
==	相等。用于比较两个数字，相同则返回 true。	`[ $a == $b ]` 返回 false。
!=	不相等。用于比较两个数字，不相同则返回 true。	`[ $a != $b ]` 返回 true。

注意：条件表达式要放在方括号之间，并且要有空格，例如: [$a==$b] 是错误的，必须写成 **[ $a == $b ]**。注意乘号等特殊符号需要转义。()可表优先级，但同样需要反斜杠转移。

a=10                                                                                                                                                                         
b=20

echo "a + b = `expr $a + $b`"
echo "a - b = `expr $a - $b`"
echo "a * b = `expr $a \* $b`"
echo "a / b = `expr $a / $b`"
echo "a % b = `expr $a % $b`"
echo "a == b = `expr [$a == $b]`"
echo "a != b = `expr [$a != $b]`"
a=$b
echo "$a"

watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBAdW5pcXVlX3B1cnN1aXQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16

关系运算符

Shell支持正常的关系比较运算符，即<,<=,>,>=等。其会返回01代表结果。

a=10                                                                                                                                                                         
b=20
echo "a < b : `expr $a \< $b`" #需要转义
echo "a > b : `expr $a '>' $b`" #也可以用引号括起来。
echo "a >= b : `expr $a '>=' $b`"

同时，Shell也给出了自己特定的比较命令，如下表：

运算符	说明	举例
`-eq`	检测两个数是否相等，相等返回 true。	`[ $a -eq $b ]` 返回 false。
`-ne`	检测两个数是否不相等，不相等返回 true。	`[ $a -ne $b ]` 返回 true。
`-gt`	检测左边的数是否大于右边的，如果是，则返回 true。	`[ $a -gt $b ]` 返回 false。
`-lt`	检测左边的数是否小于右边的，如果是，则返回 true。	`[ $a -lt $b ]` 返回 true。
`-ge`	检测左边的数是否大于等于右边的，如果是，则返回 true。	`[ $a -ge $b ]` 返回 false。
`-le`	检测左边的数是否小于等于右边的，如果是，则返回 true。	`[ $a -le $b ]` 返回 true。

实例（注：if…then是条件语句，之后会讲解）：

#!/bin/bash

a=10
b=20

if [ $a -eq $b ]
then
   echo "$a -eq $b : a 等于 b"
else
   echo "$a -eq $b: a 不等于 b"
fi
if [ $a -ne $b ]
then
   echo "$a -ne $b: a 不等于 b"
else
   echo "$a -ne $b : a 等于 b"
fi
if [ $a -gt $b ]
then
   echo "$a -gt $b: a 大于 b"
else
   echo "$a -gt $b: a 不大于 b"
fi
if [ $a -lt $b ]
then
   echo "$a -lt $b: a 小于 b"
else
   echo "$a -lt $b: a 不小于 b"
fi
if [ $a -ge $b ]
then
   echo "$a -ge $b: a 大于或等于 b"
else
   echo "$a -ge $b: a 小于 b"
fi
if [ $a -le $b ]
then
   echo "$a -le $b: a 小于或等于 b"
else
   echo "$a -le $b: a 大于 b"
fi

字符串表达式

即结合expr命令实现对字符串的操作，常见有以下：
- length str：返回str的长度。
- index str charSet:返回字符集charSet中任意一个字符在str中最前面字符的位置。下标从1开始，如果不存在，则返回0。
- substr str st len：截取字符串str，从st位置开始，长度最大为len的子串。如果截取不成功，则返回空字符串。
```
str="Hello,World!"
echo `expr length "$str"` #`不是单引号，而是反引号，代表执行该命令。
echo `expr index "$str" llo`
echo `expr substr "$str" 1 4`
```

文件测试运算符

文件测试运算符用于检测 Unix 文件的各种属性。

属性检测描述如下：

操作符	说明	举例
-b file	检测文件是否是块设备文件，如果是，则返回 true。	[ -b $file ] 返回 false。
-c file	检测文件是否是字符设备文件，如果是，则返回 true。	[ -c $file ] 返回 false。
-d file	检测文件是否是目录，如果是，则返回 true。	[ -d $file ] 返回 false。
-f file	检测文件是否是普通文件（既不是目录，也不是设备文件），如果是，则返回 true。	[ -f $file ] 返回 true。
-g file	检测文件是否设置了 SGID 位，如果是，则返回 true。	[ -g $file ] 返回 false。
-k file	检测文件是否设置了粘着位(Sticky Bit)，如果是，则返回 true。	[ -k $file ] 返回 false。
-p file	检测文件是否是有名管道，如果是，则返回 true。	[ -p $file ] 返回 false。
-u file	检测文件是否设置了 SUID 位，如果是，则返回 true。	[ -u $file ] 返回 false。
-r file	检测文件是否可读，如果是，则返回 true。	[ -r $file ] 返回 true。
-w file	检测文件是否可写，如果是，则返回 true。	[ -w $file ] 返回 true。
-x file	检测文件是否可执行，如果是，则返回 true。	[ -x $file ] 返回 true。
-s file	检测文件是否为空（文件大小是否大于0），不为空返回 true。	[ -s $file ] 返回 true。
-e file	检测文件（包括目录）是否存在，如果是，则返回 true。	[ -e $file ] 返回 true。

2.5 read命令

read命令可用于从标准输入中读取单行数据，当读到文件结束符时，exit code为1，否则为0。

参数说明：

-p：后面可以接提示信息。
-t：后面跟秒数，定义输入字符的等待时间，超过等待时间后会自动忽略此命令

read name
echo $name
read -p "please input your name:" -t 30 name #读入name的值，等待30s。
echo $name

2.6 echo命令

echo命令用于字符串的输出，在前面的过程中我们已经接触到了，其命令格式为：

echo string

我们可以用echo实现更复杂的输出格式控制。

显示普通字符串
```
echo "Hello, World!"
```
这种情况下，我们不加双引号也是可以的。
显示转义字符
```
echo "\"Hello,World!\""
```
同样，这里的双引号也可以省略。
显示变量
```
name=hzf
echo "My name is $name"
```
显示换行等特殊字符

注意，这些字符都需要通过-e命令开启转义才能起作用的，如：\\ \a \b \c \d \e \f \n \r \t \v 这些是要在有 -e 的时候才能起作用, 其他时候的转义是不用- e也能转义的。
```
echo -e "Hello\n" #-e开启转义。
echo "World!"
```

显示结果定向至文件
```
echo "Hello, World!" > output.txt
```

原样输出字符串

前面有提及，如果想原样输出，不进行转义或者取变量，用单引号。
```
name=hzf
echo '$name'
```

显示命令执行结果

使用反引号。
```
echo `date`
echo `ls`
```

2.7 printf命令

Shell的printf命令和C语言中的printf差不多，用于格式化输出。该命令不会像echo命令一样自动添加换行。其语法为：

printf format-string [args]

其中format-string为格式控制字符串，[args]为参数列表。

#-表示左对齐，没有则表示右对齐，d为宽度。%s表示输出字符串，%d整型输出。
#%-10s则表示输出宽度为10的左对齐字符串。而%-4.2f则表示输出4位整数，保留2位小数。
printf "%-10s %-8s %-4s\n" 姓名 性别 体重kg  
printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭靖 男 66.1234
printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 杨过 男 48.6543
printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭芙 女 47.9876

命令格式指示符

符号	说明
%c	ASCII字符.显示相对应参数的第一个字符
%d,%i	十进制整数
%E	浮点格式([-d].precisionE [+-dd])
%e	浮点格式([-d].precisione [+-dd])
%g	%e或%f转换,看哪一个较短,则删除结尾的零
%G	%E或%f转换,看哪一个较短,则删除结尾的零
%s	字符串
%u	不带正负号的十进制值
%x	不带正负号的十六进制.使用a至f表示10至15
%%	字面意义的%
%X	不带正负号的十六进制.使用A至F表示10至15

2.8 test命令与判断符号[]

在命令行中输入man test，即可查看test命令的用法。
test命令可以用于判断文件类型，以及对变量做比较。test命令用exit code返回结果，而不是使用stdout。0表示真，非0表示假。这里可以通过echo $?来输出上一条命令的结果。

文件判断
命令格式：test 测试参数 filename
其中常用测试参数如下表：

测试参数	代表意义
`-e`	文件是否存在
`-f`	是否为文件
`-d`	是否为目录
`-r`	文件是否可读
`-w`	文件是否可写
`-x`	文件是否可执行
`-s`	是否为非空文件
测试

整数之间的比较
命令格式：test $a 关系运算符 $b
其中关系运算符为上文所提及的，这里不作列举。
字符串比较
相关操作如表所示：

测试参数	代表意义
`test -z str`	判断str是否为空，如果为空，返回true，否则false
`test -n str`	判断str是否为非空，如果非空，返回true，否则false.其中-n可以省略
`test str1 == str2`	判断str1是否等于str2
`test str1 != str2`	判断str1是否不等于str2
`

多重条件判定
即判断多个条件是否符合要求，可以嵌套多层。具体操作图表所示：

测试参数	代表意义
`-a`	两条件是否同时成立
`-o`	两条件是否至少一个成立
`!`	取反。对返回结果取反

判断符号[]
和test命令用法几乎一模一样，只是将需要判断的内容放入括号中。
更常用于if语句中，且[[]]是[]的加强版，支持的特性也更多。
值得注意的是一些特性：[]内的每一项都必须用空格隔开；中括号内的变量，最好用双引号括起来；中括号内的常数，最好用单或双引号括起来。
2.9 判断语句
if语句
和python的语法有点像，命令格式如下：
powershell
```
if [ 条件 ]
then
	内容
elif [ 条件 ]
then 
	内容
else
	内容
 fi
```
注意fi为结束标记，是一定需要加的，作为结尾闭合。
实例：
case...esac形式
命令格式如下：

powershell

case $变量名 in 
	value1)
		内容
		;; # ;;，类似break
	value2)
		内容
		;;
	*) #类似default
		内容
		;;
esac # 也是结尾闭合语句

测试

watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBAdW5pcXVlX3B1cnN1aXQ=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16

2.10 循环语句

for...in...do...done语句
命令格式：

powershell

for var in val1 val2 val3 ... valN
do
	内容
done # 结尾闭合

循环规则为：从左到右遍历，当变量值为列表时，则一次遍历完列表。
实例1：输出a 2 cc，每个元素一行：

powershell

for var in a 2 cc
do 
	echo $var
done

for((...;...;...)) do...done语句
命令格式：
powershell
```
for ((expression; condition; expression))
do
	内容
done
```
测试：输出1-10。

powershell

for ((i=0; i<=10; ++i))
do
	echo $i
done

while...do...done语句
命令格式：

powershell

while 条件
do 
	内容
done

实例：文件结束符为ctrl+d，输入文件结束符后read指令返回false。

powershell

while reabashd name
do
	echo $name
done

unti...do..done语句
和while语句相同，while能实现的脚本until同样可以实现。但区别是until循环的退出状态为0，与while刚好相反，即while循环在条件为真时继续执行循环而until在条件为假时继续执行循环。
break语句
跳出当前的一层循环，break不能跳出case语句。
continue语句
跳出当前循环。
死循环的处理方式
如果Terminal可以打开该程序，则输入Ctrl+c即可。否则可以直接关闭进程：使用top命令找到该进程的PID；输入kill -9 PID即可关掉此进程。

2.11 函数

定义格式：

powershell

[ function ] function_name [()]{
	内容;
	[return int;]
}

可以带function func()定义，也可以直接fun()定义，不带任何参数。
参数返回，可以显示加：return返回，如果不加，将以最后一条命令运行结果作为返回值。return后跟数值n(0-255，不能超过该范围)。其中函数返回值通过$?获取。
函数体声明局部变量可以用local关键字声明。

powershell

function add(){
	echo "相加预算函数"
	echo "请输入第一个数"
	read a
	echo "请输入第二个数"
	read b
	return $(($a + $b))
}
add
echo "结果为$?"

函数参数
在shell中，调用函数可以向其传递参数。在函数体内部，通过$n的形式来获取参数的值。例如，$1表示第一个参数，$2表示第二个参数。这个规则和上文说的文件参数相同。也是在执行的后面添加参数。

2.12 exit命令

exit命令用来退出当前的shell进程，并返回一个退出状态（0-255，只有0表示成功，其他都表示失败）；使用$?即可接收这个退出状态。
exit命令可以接收一个整数值作为参数，代表退出状态。如果不指定，默认值为0。

2.13 文件重定向

每个进程默认打开3个文件描述符：

stdin：标准输入，从命令行读取数据，文件描述符为0。
stdout：标准输出，向命令行输出数据，文件描述符为1。
stderr：标准错误输出，向命令行输出数据，文件描述符为2。
可以用文件重定向将这三个文件重定向到其他文件中去。重定向命令列表如下：

命令	说明
`command > file`	将输出重定向到 file。
`command < file`	将输入重定向到 file。
`command >> file`	将输出以追加的方式重定向到 file。
`n > file`	将文件描述符为 n 的文件重定向到 file。
`n >> file`	将文件描述符为 n 的文件以追加的方式重定向到 file。
`n >& m`	将输出文件 m 和 n 合并。
`n <& m`	将输入文件 m 和 n 合并。
`<< tag`	将开始标记 tag 和结束标记 tag 之间的内容作为输入。

输入输出重定向实例

powershell

echo -e "Hello \c" > output.txt  # 将stdout重定向到output.txt中
echo "World" >> output.txt  # 将字符串追加到output.txt中

read str < output.txt  # 从output.txt中读取字符串

echo $str  # 输出结果：Hello World

同时重定向stdin和stdout

创建main.sh编写脚本：

powershell

read a
read b

echo $(expr "$a" + "$b")

创建input.txt，填写内容为：

执行结果如下：

2.14 引入外部脚本

类似C/C++中的include操作，bash也可以引入其他文件中的代码。
语法格式为：

powershell

. filename # 注意空格
或者
source filename

3 参考文献

Linux基础课
 菜鸟教程

tmux与vim教程

1. Shell概论

2 Shell语法

2.1 注释

2.2 变量

2.3 数组

2.4 expr命令与基本运算符

2.5 read命令

2.6 echo命令

2.7 printf命令

2.8 test命令与判断符号[]

2.9 判断语句

2.10 循环语句

2.11 函数

2.12 exit命令

2.13 文件重定向

2.14 引入外部脚本

3 参考文献

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