Shell 编程详细指南

什么是 Shell？

Shell 是用户与操作系统内核之间的接口，允许用户通过命令行输入来控制操作系统。它充当命令解释器，读取用户输入的命令并执行相应的操作。Shell 提供了强大的脚本编程能力，可以自动化许多任务。常见的 Shell 有 Bash（Bourne Again Shell）、Zsh（Z Shell）、Ksh（Korn Shell）等。

什么是 Shell 脚本？

Shell 脚本是一种编程语言脚本，用于在 Unix/Linux 操作系统上执行命令。它是一系列命令的集合，通常保存在一个文件中，可以通过运行脚本文件来执行这些命令。

1. 注释

单行注释

在 Shell 脚本中，注释是通过 # 字符来实现的。任何在 # 后面的内容都会被忽略，不会被执行。

# 这是一个单行注释
# echo "Hello, World!" 

文章下面讲的是shell是Bash的语法, 所有语法可以直接在终端使用, 也可以写在一个 .bash 或 .sh 的文件中, 然后通过 ./filename 来执行。(要想执行, 需要给文件可执行的权限, 下面会讲到)

文件开头先写上下面内容,

#!/bin/bash

#!/bin/bash 是一种称为 “shebang” 或 “hashbang” 的特殊注释，用于指定脚本的解释器。

作用

1. 指定解释器：#!/bin/bash 告诉操作系统这个脚本应该由 /bin/bash 程序来解释执行。/bin/bash 是 Bash（Bourne Again Shell）的路径。

2. 执行权限：当你在 Unix/Linux 系统中运行一个脚本时，操作系统会根据这个 shebang 行来决定用哪个解释器来执行脚本内容。#!/bin/bash 使得脚本能够以 Bash 语言执行，即使脚本的扩展名不是 .sh。

2. 变量

变量定义与使用

在 Shell 中，变量的定义不需要使用数据类型。可以直接用 = 号赋值，不要在 = 号两边加空格。变量的值可以通过 $ 符号来引用。

my_var="Hello, World!"
echo $my_var

变量命名规则

• 变量名只能包含字母、数字和下划线。
• 变量名不能以数字开头。
• 变量名通常使用大写字母以提高可读性（不是强制要求）。

变量类型

1. 字符串变量

name="John Doe"
echo "Hello, $name"

2. 整数变量

number=42
echo "The number is $number"

数组

数组赋值

arr=(value1 value2 value3)

读取数组元素

echo ${arr[1]}

变量操作

变量替换

变量替换是指将变量的值插入到字符串中。

echo "My name is ${name}."

只读变量

定义只读变量后，其值不能被修改。

readonly val="value"
val="new_value" # 这将会报错

3. 环境变量

环境变量是可以在整个系统中使用的变量。它们通常在 Shell 会话开始时定义，可以影响系统的行为和操作。常见的环境变量有 PATH、HOME、USER 等。

定义和导出环境变量

使用 export 命令可以将变量设置为环境变量。

export MY_ENV_VAR="value"

查看环境变量

使用 printenv 或 env 命令可以查看当前所有环境变量。

printenv
env

4. 常用 Shell 变量

• $0：当前脚本的文件名。
• $1, $2, …：传递给脚本或函数的参数。
• $#：传递给脚本或函数的参数个数。
• $@：传递给脚本或函数的所有参数。
• $?：上个命令的退出状态。
• $$：当前 Shell 进程的 PID。
• $!：后台运行的最后一个进程的 PID。

5. 输入输出

read 命令

read 命令用于从标准输入读取一行输入，并将其分配给一个或多个变量。

基本用法

echo "Enter your name:"
read name
echo "Hello, $name!"

使用选项

• -p 提示符
• -s 隐藏输入（常用于密码）
• -t 设置超时
• -n 限制输入字符数

read -p "Enter your username: " username
read -s -p "Enter your password: " password
echo
echo "Username: $username"

echo 命令

echo 命令用于输出字符串到标准输出。

基本用法

echo "Hello, World!"

使用选项

• -n 不换行
• -e 解析反斜杠转义字符

echo -n "Hello, "
echo "World!"
echo -e "Line1\nLine2\nLine3"

printf 命令

printf 命令用于格式化输出，类似于 C 语言中的 printf 函数。

printf "Hello, %s!\n" "World"

常见格式说明符

• %s 字符串
• %d 十进制整数
• %f 浮点数
• %x 十六进制数

name="John"
age=25
printf "Name: %s, Age: %d\n" "$name" "$age"

6. 条件判断

判断语句

if 语句

if [ condition ]; then
  # statements
elif [ condition ]; then
  # statements
else
  # statements
fi

样例:

#!/bin/bash

number=5

# gt lt 分别是 > 和 <
if [ $number -gt 0 ]; then
  echo "The number is positive."
elif [ $number -lt 0 ]; then
  echo "The number is negative."
else
  echo "The number is zero."
fi

case 语句

case "$variable" in
  pattern1)
    # statements
    ;;
  pattern2)
    # statements
    ;;
  *)
    # default statements
    ;;
esac

样例:

#!/bin/bash
echo "Enter a single character (a-g):"
read char

case "$char" in
  a)
    echo "Monday"
    ;;
  b)
    echo "Tuesday"
    ;;
  c)
    echo "Wednesday"
    ;;
  d)
    echo "Thursday"
    ;;
  e)
    echo "Friday"
    ;;
  f)
    echo "Saturday"
    ;;
  g)
    echo "Sunday"
    ;;
  *)
    echo "Invalid input"
    ;;
esac

test 命令

test 命令用于条件判断，常与逻辑运算符结合使用。

文件测试

• -e 文件存在
• -f 文件是普通文件
• -d 文件是目录

if test -e /etc/passwd; then
  echo "/etc/passwd exists."
fi

字符串测试

• -z 字符串为空
• -n 字符串非空
• = 字符串相等
• != 字符串不相等

if test -z "$name"; then
  echo "Name is empty."
fi

数值测试

• -eq 等于
• -ne 不等于
• -gt 大于
• -lt 小于
• -ge 大于或等于
• -le 小于或等于

if test $age -gt 20; then
  echo "Age is greater than 20."
fi

7. 循环语句

for 循环

for var in list; do
  # statements
done

for i in {1..5}; do
  echo "Number: $i"
done

while 循环

while [ condition ]; do
  # statements
done

counter=1
while [ $counter -le 5 ]; do
  echo "Counter: $counter"
  counter=$((counter + 1))
done

until 循环

until [ condition ]; do
  # statements
done

counter=1
until [ $counter -gt 5]; do
  echo "Counter: $counter"
  counter=$((counter + 1))
done

8. 函数

Shell 函数用于封装代码块，以便多次调用。

定义函数

function_name() {
  # statements
}

greet() {
  echo "Hello, $1!"
}

greet "World"

带返回值的函数

add() {
  result=$(( $1 + $2 ))
  return $result
}

add 2 3
echo "Sum: $?"

综合示例

#!/bin/bash

# 函数定义
print_menu() {
  echo "1. Say Hello"
  echo "2. Display Date"
  echo "3. Exit"
}

# 主程序
while true; do
  print_menu
  read -p "Enter your choice: " choice
  case $choice in
    1)
      read -p "Enter your name: " name
      echo "Hello, $name!"
      ;;
    2)
      current_date=$(date)
      echo "Current date and time: $current_date"
      ;;
    3)
      echo "Goodbye!"
      break
      ;;
    *)
      echo "Invalid choice, please try again."
      ;;
  esac
done

结论

上述内容涵盖了 Shell 脚本编程中的基础部分，包括输入输出、变量和函数、条件判断和循环等。通过理解和掌握这些内容，你可以编写功能强大的 Shell 脚本来