Shell编程入门

认识Shell

开发者在进行服务器集群管理时，都需要编写 Shell 程序来进行服务器管理。Shell 是一个命令行解释器，为用户提供了一个向 Linux 内核发送请求以便于运行程序的界面系统升级程序。用户可以用 Shell 来启动、挂起、停止或者编写一些程序。

Shell 脚本的创建与执行

Shell 脚本在执行时有两个格式上的要求：以 #!/bin/bash 开头、必须有可执行权限。如下我们编写第一个 Shell 脚本：

  1. 创建新目录 shell 用于存放 shell 脚本；
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    root@raspberrypi:~# mkdir /root/shell
    root@raspberrypi:~# cd /root/shell/
  2. vim 编辑器新建 shell 脚本 shell.sh，输入命令；
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    #!/bin/bash
    echo "hello world!"
  3. 这个时候查看 shell.sh 的权限，是没有可执行权限 x 的；
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  4. 为它添加可执行权限；
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    root@raspberrypi:~/shell# chmod u+x shell.sh
    500
  5. 执行文件；
    400

    shell 脚本常用的执行方式有两种：

  • 输入脚本的绝对路径或者相对路径（需要先赋予脚本执行权限 x）；
  • sh + 脚本（无需赋予执行权限，直接执行即可）。

Shell 变量

系统变量和自定义变量

Linux Shell 中的变量分为系统变量和用户自定义变量。系统变量顾名思义就是系统已经设置好的变量，诸如 $HOME、$PWD、$USER、$SHELL 等都是系统变量。使用指令 set 可以查看系统中所有的系统变量。我们常用较多的是自定义变量，基本语法如下：

  • 定义变量：_变量名称=值_；
  • 撤销变量：_unset 变量名_；
  • 定义静态变量：_readonly 变量名称=值_（静态变量不能撤销）；
  • 输出变量：_$变量_。

试着操作一下变量：

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#定义变量A
A=100
 
#输出变量
echo A=$A
echo "A=$A"
 
#撤销变量A
unset A
echo $A
 
#声明静态的变量B = 3
readonly B=3
echo $B

执行结果为；
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变量的基本规则

在定义变量时变量名称可以由字母、数字和下划线组成，但

  • 不能以数字开头；
  • 等号的两侧不能有空格；
  • 变量名称一般为大写。

将命令的返回值赋给变量时使用如下写法；

  • A=data，表示运行   中的命令，并把结果返回给 A；
  • A=$(data)，$() 相当于 ``。

设置环境变量

  • export 变量名=变量值  //将 Shell 变量输出为环境变量/全局变量
  • source 配置文件  //让修改后的配置信息立即生效
  • echo $变量名  //查询环境变量的值

案例：在 /etc/profile 文件中定义 TOMCAT_HOME 环境变量，vim 打开 /etc/profile 输入；

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export TOMCAT_HOME=/opt/tomcat

设置完之后刷新配置状态；

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source /etc/profile

结果如下；
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位置参数变量

当执行一个 Shell 脚本时，如果希望获取到命令行的参数信息，就需要使用到位置参数变量。基本语法有：

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$n  //n 为数字，$0 代表命令本身，$1-9 代表第 1 到第 9 个参数，10 以上的参数需要用大括号包含如 ${10}
$*  //代表命令行中的所有参数，$* 将所有参数看成一个整体
$@  //这个变量也可以代表命令行中的所有参数，不过 $@ 把每个参数区分对待
$#  //代表命令行中所有参数的个数

案例：编写一个 Shell 脚本 position.sh，在脚本中获取到命令行中的各个参数信息。

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#!/bin/bash
echo "0=$0 1=$1 2=$2"
echo "所有参数=$*"
echo "$@"
echo "参数个数=$#"

运行时输入 100 和 200 两个参数，结果如下。
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预定义变量

预定义变量就是 Shell 的设计者事先定义好的变量，可以直接在 Shell 脚本中使用。基本语法有：

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$$  //当前进程的进程号码（PID）
$! //后台运行的最后一个进程的进程号
$?  //最后一次执行命令的返回状态，如果这个变量的值为0证明上一个命令正确执行，如果不是 0 上一个命令没有正确执行

运算符

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在 Shell 编程中有各种运算操作，语法格式为 $((运算式))或 $[运算式] 或者 expr m + n；如果希望将 expr 的值赋给某个变量，使用 `` 即可。
  • *  //乘，在 `` 里面的乘应该用此格式即 * 前添加转义字符 \
  • /  //除
  • %  //取余

案例1：计算 (2+3)×4；

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#!/bin/bash
#计算(2+3)×4的值
 
#方式1
result1=$(((2+3)*4))
echo "res1=$result1"
 
#方式2
result2=$[(2+3)*4]
echo "res2=$result2"
 
#方式3
result3=`expr 2 + 3`
result4=`expr $result3 \* 4`
echo "expr res4=$result4"

结果如下。
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方式2报错了，原因如下：

  1. $((...))是现代 bash 推荐的算术计算方式，语法简洁直观
  2. $[...]是较旧的语法，在某些 shell 中可能不支持
  3. expr是最传统的方式，需要注意运算符前后必须有空格，且某些运算符（如 *）需要转义

案例2：计算命令行两个参数的和；

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#计算命令行两个参数的和
sum=$(($1+$2))
echo "sum=$sum"

运行时输入 20 和 50，结果如下：
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条件判断

条件判断使用语法 **[ condition ]**（注意 condition 前后有空格），非空会返回 true。可以使用 $? 验证结果，0 为 true，>1 为false。如：

  • [ hspEdu ] 会返回 true
  • [ ] 会返回 false
  • [ condition ] && echo yes || echo no ，前一个判断满足时会继续执行后面的语句

常用的判断语句有：

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判断两个字符串

=  //相等
判断两个整数

-lt  //小于
-le  //小于等于
-eq  //等于
-gt  //大于
-ge  //大于等于
-ne  //不等于
按照文件权限进行判断

-r  //有读的权限
-w  //有写的quanx
-x  //有执行的权限
按照文件类型进行判断

-f  //文件存在并且是一个常规的文件
-e  //文件存在
-d  //文件存在并是一个目录

案例：判断 “ok” 是否等于 ok；

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#!/bin/bash
if [ "ok" = "ok" ]
then
echo "equal" #如果等于则输出 equal
fi  #否则结束

22 是否大于等于 21；

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if [ 22 -ge 21 ]
then
echo "大于"
fi

/root/shell 目录下是否有 aaa.txt 文件；

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if [ -f /root/shell/aaa.txt ]
then
echo "存在"
fi

执行结果如下：
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流程控制

if 语句

if 语句的基本语法如下，需要注意 [ 条件判断式 ] 中括号与判断式之间必须有空格。

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#单分支
if [ 条件判断式 ]
then
代码
fi
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#多分支
if [ 条件判断式 ]
then
代码
elif [ 条件判断式 ]
then
代码
fi

案例：编写一个 shell 程序，如果输入的参数大于等于 60，输出“及格”，小于 60 则输出“不及格”。

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#!/bin/bash
if [ $1 -ge 60 ]
then
        echo "及格"
elif [ $1 -le 60 ]
then
        echo "不及格"
fi

运行时带参数结果如下；
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case 语句

基本语法如下，其中 * 代表都不是以上的值。

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case $变量名 in
"值1")
如果变量的值等于1，则执行程序1
;;
"值2")
如果变量的值等于2，则执行程序2
;;
......
*)
如果变量的值都不是以上的值，则执行此程序
;;
esac

案例：编写 Shell 程序当命令行参数为 1 时输出“周一”，是 2 时输出“周二”，其他情况均输出“other”。

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#!/bin/bash
case $1 in
"1")
echo "周一"
;;
"2")
echo "周二"
;;
*)
echo "other"
;;
esac

运行结果如下：
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for 循环

for 循环有两个基本语法，语法一：

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for 变量 in 值1 值2 值3...
do
程序
done

案例1：打印命令行输入的参数；

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#!/bin/bash
#使用$*
for i in "$*"
do
echo "num is $i"
done
 
#使用$@
for i in "$@"
do
echo "num is $i"
done

运行结果如下，这也印证了 $*(将所有参数看成一个整体) 和 $@(将参数区别对待) 的区别；
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除此之外 for 循环还有第二个语法；

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for((初始值;循环控制条件;变量变化))
do
程序
done

案例2：输出从 1 加到 100 的值。

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#!/bin/bash
sum=0
for(( i=1;i<=100;i++ ))
do
sum1=$(($sum+$i))
# 也可以 
sum2=$((sum+i))
done
echo "SUM=$sum1"
echo "sum=$sum2"

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while 循环

基本语法：

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while [ 条件判断式 ]
do
程序
done

案例：命令行输入一个参数 n，计算 1+2+..+n 的值；

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#/bin/bash
sum=0
i=0
while [ $i -le $1 ]  #只要第i个数小于我们输入的参数，就执行循环
do
sum=$[$sum+$i]
i=$[$i+1]  #i自增
done
echo "SUM=$SUM"

read 读取控制台输入

在我们进行 Shell 编程的时候，有时候也需要跟控制台进行交互，比如用户动态的输入一些数据，这个时候就需要用到 read。基本语法为

read(选项)(参数)
-p 制定读取值时的提示符
-t 指定读取值时的等待时间，如果没有在规定时间内输入，则不再等待

案例 1：读取控制台输入一个 num 值；

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#!/bin/bash
read -p "输入num1=：" num1
echo "你输入的num1为：$num1"

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案例 2：读取控制台输入一个 num 值，指定在 10 秒内输入；

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read -t 10 -p "输入num2=" num2
echo "你输入的num2为：$num2"