30分鐘入門Shell腳本編程

 

什麼是Shell腳本

示例

#!/bin/sh
cd ~
mkdir shell_tut
cd shell_tut

for ((i=0; i<10; i++)); do
    touch test_$i.txt
done

示例解釋

• 第1行：指定腳本解釋器，這裡是用/bin/sh做解釋器的
• 第2行：切換到當前用戶的home目錄
• 第3行：創建一個目錄shell_tut
• 第4行：切換到shell_tut目錄
• 第5行：循環條件，一共循環10次
• 第6行：創建一個test_1…10.txt文件
• 第7行：循環體結束

cd, mkdir, touch都是系統自帶的程序，一般在/bin或者/usr/bin目錄下。for, do, done是sh腳本語言的關鍵字。

shell和shell腳本的概念

shell是指一種應用程序，這個應用程序提供了一個界面，用戶通過這個界面訪問操作系統內核的服務。Ken Thompson的sh是第一種Unix Shell，Windows Explorer是一個典型的圖形界面Shell。

shell腳本（shell script），是一種為shell編寫的腳本程序。業界所說的shell通常都是指shell腳本，但讀者朋友要知道，shell和shell script是兩個不同的概念。由於習慣的原因，簡潔起見，本文出現的“shell編程”都是指shell腳本編程，不是指開發shell自身（如Windows Explorer擴展開發）。

環境

shell編程跟java、php編程一樣，只要有一個能編寫代碼的文本編輯器和一個能解釋執行的腳本解釋器就可以了。

OS

當前主流的操作系統都支持shell編程，本文檔所述的shell編程是指Linux下的shell，講的基本都是POSIX標准下的功能，所以，也適用於Unix及BSD（如Mac OS）。

Linux

Linux默認安裝就帶了shell解釋器。

Mac OS

Mac OS不僅帶了sh、bash這兩個最基礎的解釋器，還內置了ksh、csh、zsh等不常用的解釋器。

Windows上的模擬器

windows出廠時沒有內置shell解釋器，需要自行安裝，為了同時能用grep, awk, curl等工具，最好裝一個cygwin或者mingw來模擬linux環境。

腳本解釋器

sh

即Bourne shell，POSIX（Portable Operating System Interface）標准的shell解釋器，它的二進制文件路徑通常是/bin/sh，由Bell Labs開發。

本文講的是sh，如果你使用其它語言用作shell編程，請自行參考相應語言的文檔。

bash

Bash是Bourne shell的替代品，屬GNU Project，二進制文件路徑通常是/bin/bash。業界通常混用bash、sh、和shell，比如你會經常在招聘運維工程師的文案中見到：熟悉Linux Bash編程，精通Shell編程。

在CentOS裡，/bin/sh是一個指向/bin/bash的符號鏈接:

[root@centosraw ~]# ls -l /bin/*sh
-rwxr-xr-x. 1 root root 903272 Feb 22 05:09 /bin/bash
-rwxr-xr-x. 1 root root 106216 Oct 17  2012 /bin/dash
lrwxrwxrwx. 1 root root      4 Mar 22 10:22 /bin/sh -> bash

但在Mac OS上不是，/bin/sh和/bin/bash是兩個不同的文件，盡管它們的大小只相差100字節左右:

iMac:~ wuxiao$ ls -l /bin/*sh
-r-xr-xr-x  1 root  wheel  1371648  6 Nov 16:52 /bin/bash
-rwxr-xr-x  2 root  wheel   772992  6 Nov 16:52 /bin/csh
-r-xr-xr-x  1 root  wheel  2180736  6 Nov 16:52 /bin/ksh
-r-xr-xr-x  1 root  wheel  1371712  6 Nov 16:52 /bin/sh
-rwxr-xr-x  2 root  wheel   772992  6 Nov 16:52 /bin/tcsh
-rwxr-xr-x  1 root  wheel  1103984  6 Nov 16:52 /bin/zsh

高級編程語言

理論上講，只要一門語言提供了解釋器（而不僅是編譯器），這門語言就可以勝任腳本編程，常見的解釋型語言都是可以用作腳本編程的，如：Perl、Tcl、Python、PHP、Ruby。Perl是最老牌的腳本編程語言了，Python這些年也成了一些linux發行版的預置解釋器。

編譯型語言，只要有解釋器，也可以用作腳本編程，如C shell是內置的（/bin/csh），Java有第三方解釋器Jshell，Ada有收費的解釋器AdaScript。

如下是一個PHP Shell Script示例（假設文件名叫test.php）：

#!/usr/bin/php
<?php
for ($i=0; $i < 10; $i++)
        echo $i . "\n";

執行：

/usr/bin/php test.php

或者：

chmod +x test.php
./test.php

---

 如何選擇shell編程語言

熟悉 vs 陌生

如果你已經掌握了一門編程語言（如PHP、Python、Java、JavaScript），建議你就直接使用這門語言編寫腳本程序，雖然某些地方會有點啰嗦，但你能利用在這門語言領域裡的經驗（單元測試、單步調試、IDE、第三方類庫）。

新增的學習成本很小，只要學會怎麼使用shell解釋器（Jshell、AdaScript）就可以了。

簡單 vs 高級

如果你覺得自己熟悉的語言（如Java、C）寫shell腳本實在太啰嗦，你只是想做一些備份文件、安裝軟件、下載數據之類的事情，學著使用sh，bash會是一個好主意。

shell只定義了一個非常簡單的編程語言，所以，如果你的腳本程序復雜度較高，或者要操作的數據結構比較復雜，那麼還是應該使用Python、Perl這樣的腳本語言，或者是你本來就已經很擅長的高級語言。因為sh和bash在這方面很弱，比如說：

• 它的函數只能返回字串，無法返回數組
• 它不支持面向對象，你無法實現一些優雅的設計模式
• 它是解釋型的，一邊解釋一邊執行，連PHP那種預編譯都不是，如果你的腳本包含錯誤(例如調用了不存在的函數)，只要沒執行到這一行，就不會報錯

環境兼容性

如果你的腳本是提供給別的用戶使用，使用sh或者bash，你的腳本將具有最好的環境兼容性，perl很早就是linux標配了，python這些年也成了一些linux發行版的標配，至於mac os，它默認安裝了perl、python、ruby、php、java等主流編程語言。

第一個shell腳本

編寫

打開文本編輯器，新建一個文件，擴展名為sh（sh代表shell），擴展名並不影響腳本執行，見名知意就好，如果你用php寫shell 腳本，擴展名就用php好了。

輸入一些代碼，第一行一般是這樣：

#!/bin/bash
#!/usr/bin/php

“#!”是一個約定的標記，它告訴系統這個腳本需要什麼解釋器來執行。

運行

運行Shell腳本有兩種方法：

作為可執行程序

chmod +x test.sh
./test.sh

注意，一定要寫成./test.sh，而不是test.sh，運行其它二進制的程序也一樣，直接寫test.sh，linux系統會去PATH裡尋找有沒有叫test.sh的，而只有/bin, /sbin, /usr/bin，/usr/sbin等在PATH裡，你的當前目錄通常不在PATH裡，所以寫成test.sh是會找不到命令的，要用./test.sh告訴系統說，就在當前目錄找。

通過這種方式運行bash腳本，第一行一定要寫對，好讓系統查找到正確的解釋器。

這裡的”系統”，其實就是shell這個應用程序（想象一下Windows Explorer），但我故意寫成系統，是方便理解，既然這個系統就是指shell，那麼一個使用/bin/sh作為解釋器的腳本是不是可以省去第一行呢？是的。

作為解釋器參數

這種運行方式是，直接運行解釋器，其參數就是shell腳本的文件名，如：

/bin/sh test.sh
/bin/php test.php

這種方式運行的腳本，不需要在第一行指定解釋器信息，寫了也沒用。

變量

定義變量

定義變量時，變量名不加美元符號（$），如：

your_name="qinjx"

注意，變量名和等號之間不能有空格，這可能和你熟悉的所有編程語言都不一樣。

除了顯式地直接賦值，還可以用語句給變量賦值，如：

for file in `ls /etc`

使用變量

使用一個定義過的變量，只要在變量名前面加美元符號即可，如：

your_name="qinjx"
echo $your_name
echo ${your_name}

變量名外面的花括號是可選的，加不加都行，加花括號是為了幫助解釋器識別變量的邊界，比如下面這種情況：

for skill in Ada Coffe Action Java; do
    echo "I am good at ${skill}Script"
done

如果不給skill變量加花括號，寫成echo “I am good at $skillScript”，解釋器就會把$skillScript當成一個變量（其值為空），代碼執行結果就不是我們期望的樣子了。

推薦給所有變量加上花括號，這是個好的編程習慣。IntelliJ IDEA編寫shell script時，IDE就會提示加花括號。

重定義變量

已定義的變量，可以被重新定義，如：

your_name="qinjx"
echo $your_name

your_name="alibaba"
echo $your_name

這樣寫是合法的，但注意，第二次賦值的時候不能寫$your_name=”alibaba”，使用變量的時候才加美元符。

---

 注釋

以“#”開頭的行就是注釋，會被解釋器忽略。

多行注釋

sh裡沒有多行注釋，只能每一行加一個#號。就像這樣：

#--------------------------------------------
# 這是一個自動打ipa的腳本，基於webfrogs的ipa-build書寫：https://github.com/webfrogs/xcode_shell/blob/master/ipa-build

# 功能：自動為etao ios app打包，產出物為14個渠道的ipa包
# 特色：全自動打包，不需要輸入任何參數
#--------------------------------------------

##### 用戶配置區 開始 #####
#
#
# 項目根目錄，推薦將此腳本放在項目的根目錄，這裡就不用改了
# 應用名，確保和Xcode裡Product下的target_name.app名字一致
#
##### 用戶配置區 結束  #####

如果在開發過程中，遇到大段的代碼需要臨時注釋起來，過一會兒又取消注釋，怎麼辦呢？每一行加個#符號太費力了，可以把這一段要注釋的代碼用一對花括號括起來，定義成一個函數，沒有地方調用這個函數，這塊代碼就不會執行，達到了和注釋一樣的效果。

字符串

字符串是shell編程中最常用最有用的數據類型（除了數字和字符串，也沒啥其它類型好用了，哈哈），字符串可以用單引號，也可以用雙引號，也可以不用引號。單雙引號的區別跟PHP類似。

單引號

str='this is a string'

單引號字符串的限制：

• 單引號裡的任何字符都會原樣輸出，單引號字符串中的變量是無效的
• 單引號字串中不能出現單引號（對單引號使用轉義符後也不行）

雙引號

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

• 雙引號裡可以有變量
• 雙引號裡可以出現轉義字符

字符串操作

拼接字符串

your_name="qinjx"
greeting="hello, "$your_name" !"
greeting_1="hello, ${your_name} !"

echo $greeting $greeting_1

獲取字符串長度：

string="abcd"
echo ${#string} #輸出：4

提取子字符串

string="alibaba is a great company"
echo ${string:1:4} #輸出：liba

查找子字符串

string="alibaba is a great company"
echo `expr index "$string" is`#輸出：8，這個語句的意思是：找出單詞is在這名話中的位置

數組

管道

條件判斷

流程控制

和Java、PHP等語言不一樣，sh的流程控制不可為空，如：

<?php
if (isset($_GET["q"])) {
    search(q);
}
else {
    //do nothing
}

在sh/bash裡可不能這麼寫，如果else分支沒有語句執行，就不要寫這個else。

還要注意，sh裡的if [ $foo -eq 0 ]，這個方括號跟Java/PHP裡if後面的圓括號大不相同，它是一個可執行程序（和cd, ls, grep一樣），想不到吧？在CentOS上，它在/usr/bin目錄下：

ll /usr/bin/[
-rwxr-xr-x. 1 root root 33408 6月  22 2012 /usr/bin/[

正因為方括號在這裡是一個可執行程序，方括號後面必須加空格，不能寫成if [$foo -eq 0]

---

 if else

if

if condition
then
    command1 
    command2
    ...
    commandN 
fi

 

寫成一行（適用於終端命令提示符）：

if `ps -ef | grep ssh`;  then echo hello; fi

末尾的fi就是if倒過來拼寫，後面還會遇到類似的

if else

if condition
then
    command1 
    command2
    ...
    commandN
else
    command
fi

if else-if else

if condition1
then
    command1
elif condition2
    command2
else
    commandN
fi

for while

for

在開篇的示例裡演示過了：

for var in item1 item2 ... itemN
do
    command1
    command2
    ...
    commandN
done

寫成一行：

for var in item1 item2 ... itemN; do command1; command2… done;

C風格的for

for (( EXP1; EXP2; EXP3 ))
do
    command1
    command2
    command3
done

while

while condition
do
    command
done

無限循環

while :
do
    command
done

或者

while true
do
    command
done

或者

for (( ; ; ))

until

until condition
do
    command
done

case

case "${opt}" in
    "Install-Puppet-Server" )
        install_master $1
        exit
    ;;

    "Install-Puppet-Client" )
        install_client $1
        exit
    ;;

    "Config-Puppet-Server" )
        config_puppet_master
        exit
    ;;

    "Config-Puppet-Client" )
        config_puppet_client
        exit
    ;;

    "Exit" )
        exit
    ;;

    * ) echo "Bad option, please choose again"
esac

case的語法和C family語言差別很大，它需要一個esac（就是case反過來）作為結束標記，每個case分支用右圓括號，用兩個分號表示break

函數

定義

調用

文件包含

可以使用source和.關鍵字，如：

source ./function.sh
. ./function.sh

在bash裡，source和.是等效的，他們都是讀入function.sh的內容並執行其內容（類似PHP裡的include），為了更好的可移植性，推薦使用第二種寫法。

包含一個文件和執行一個文件一樣，也要寫這個文件的路徑，不能光寫文件名，比如上述例子中:

. ./function.sh

不可以寫作：

. function.sh

如果function.sh是用戶傳入的參數，如何獲得它的絕對路徑呢？方法是：

real_path=`readlink -f $1`#$1是用戶輸入的參數，如function.sh
. $real_path

用戶輸入

執行腳本時傳入

腳本運行中輸入

select菜單

stdin和stdout

常用的命令

sh腳本結合系統命令便有了強大的威力，在字符處理領域，有grep、awk、sed三劍客，grep負責找出特定的行，awk能將行拆分成多個字段，sed則可以實現更新插入刪除等寫操作。

ps

查看進程列表

grep

排除grep自身

查找與target相鄰的結果

awk

sed

插入

替換

刪除

xargs

curl