linux shell脚本

用户在命令行输入命令后，一般情况下Shell会fork并exec该命令，但是Shell的内建命令例外，执行内建命令相当于调用Shell进程中的一个函数，并不创建新的进程。以前学过的cd、alias、umask、exit等命令即是内建命令，凡是用which命令查不到程序文件所在位置的命令都是内建命令，内建命令没有单独的man手册，要在man手册中查看内建命令，应该

$ man bash-builtins

本节会介绍很多内建命令，如export、shift、if、eval、[、for、while等等。内建命令虽然不创建新的进程，但也会有Exit Status，通常也用0表示成功非零表示失败，虽然内建命令不创建新的进程，但执行结束后也会有一个状态码，也可以用特殊变量$?读出。

首先编写一个简单的脚本，保存为script.sh：

#! /bin/sh

cd ..
ls

Shell脚本中用#表示注释，相当于C语言的//注释。但如果#位于第一行开头，并且是#!（称为Shebang）则例外，它表示该脚本使用后面指定的解释器/bin/sh解释执行。如果把这个脚本文件加上可执行权限然后执行：

$ chmod +x script.sh
$ ./script.sh

Shell会fork一个子进程并调用exec执行./script.sh这个程序，exec系统调用应该把子进程的代码段替换成./script.sh程序的代码段，并从它的_start开始执行。然而script.sh是个文本文件，根本没有代码段和_start函数，怎么办呢？其实exec还有另外一种机制，如果要执行的是一个文本文件，并且第一行用Shebang指定了解释器，则用解释器程序的代码段替换当前进程，并且从解释器的_start开始执行，而这个文本文件被当作命令行参数传给解释器。因此，执行上述脚本相当于执行程序

$ /bin/sh ./script.sh

以这种方式执行不需要script.sh文件具有可执行权限。再举个例子，比如某个sed脚本的文件名是script，它的开头是

#! /bin/sed -f

执行./script相当于执行程序

$ /bin/sed -f ./script.sh

以上介绍了两种执行Shell脚本的方法：

$ ./script.sh
$ sh ./script.sh

这两种方法本质上是一样的，执行上述脚本的步骤为：

图 31.1. Shell脚本的执行过程

如果将命令行下输入的命令用()括号括起来，那么也会fork出一个子Shell执行小括号中的命令，一行中可以输入由分号;隔开的多个命令，比如：

$ (cd ..;ls -l)

和上面两种方法执行Shell脚本的效果是相同的，cd ..命令改变的是子Shell的PWD，而不会影响到交互式Shell。然而命令

$ cd ..;ls -l

则有不同的效果，cd ..命令是直接在交互式Shell下执行的，改变交互式Shell的PWD，然而这种方式相当于这样执行Shell脚本：

$ source ./script.sh

或者

$ . ./script.sh

source或者.命令是Shell的内建命令，这种方式也不会创建子Shell，而是直接在交互式Shell下逐行执行脚本中的命令。

$ (exit 2)
$ echo $?
2

按照惯例，Shell变量由全大写字母加下划线组成，有两种类型的Shell变量：

环境变量是任何进程都有的概念，而本地变量是Shell特有的概念。在Shell中，环境变量和本地变量的定义和用法相似。在Shell中定义或赋值一个变量：

$ VARNAME=value

注意等号两边都不能有空格，否则会被Shell解释成命令和命令行参数。

一个变量定义后仅存在于当前Shell进程，它是本地变量，用export命令可以把本地变量导出为环境变量，定义和导出环境变量通常可以一步完成：

$ export VARNAME=value

也可以分两步完成：

$ VARNAME=value
$ export VARNAME

用unset命令可以删除已定义的环境变量或本地变量。

$ unset VARNAME

如果一个变量叫做VARNAME，用${VARNAME}可以表示它的值，在不引起歧义的情况下也可以用$VARNAME表示它的值。通过以下例子比较这两种表示法的不同：

$ echo $SHELL
$ echo $SHELLabc
$ echo $SHELL abc
$ echo ${SHELL}abc

注意，在定义变量时不用$，取变量值时要用$。和C语言不同的是，Shell变量不需要明确定义类型，事实上Shell变量的值都是字符串，比如我们定义VAR=45，其实VAR的值是字符串45而非整数。Shell变量不需要先定义后使用，如果对一个没有定义的变量取值，则值为空字符串。

这些用于匹配的字符称为通配符（Wildcard），具体如下：

$ ls /dev/ttyS*
$ ls ch0?.doc
$ ls ch0[0-2].doc
$ ls ch[012][0-9].doc

注意，Globbing所匹配的文件名是由Shell展开的，也就是说在参数还没传给程序之前已经展开了，比如上述ls ch0[012].doc命令，如果当前目录下有ch00.doc和ch02.doc，则传给ls命令的参数实际上是这两个文件名，而不是一个匹配字符串。

由反引号括起来的也是一条命令，Shell先执行该命令，然后将输出结果立刻代换到当前命令行中。例如定义一个变量存放date命令的输出：

$ DATE=`date`
$ echo $DATE

命令代换也可以用$()表示：

$ DATE=$(date)

用于算术计算，$(())中的Shell变量取值将转换成整数，例如：

$ VAR=45
$ echo $(($VAR+3))

$(())中只能用+-*/和()运算符，并且只能做整数运算。

和C语言类似，\在Shell中被用作转义字符，用于去除紧跟其后的单个字符的特殊意义（回车除外），换句话说，紧跟其后的字符取字面值。例如：

$ echo $SHELL
/bin/bash
$ echo \$SHELL
$SHELL
$ echo \\
\

比如创建一个文件名为“$ $”的文件可以这样：

$ touch \$\ \$

还有一个字符虽然不具有特殊含义，但是要用它做文件名也很麻烦，就是-号。如果要创建一个文件名以-号开头的文件，这样是不行的：

$ touch -hello
touch: invalid option -- h
Try `touch --help' for more information.

即使加上\转义也还是报错：

$ touch \-hello
touch: invalid option -- h
Try `touch --help' for more information.

因为各种UNIX命令都把-号开头的命令行参数当作命令的选项，而不会当作文件名。如果非要处理以-号开头的文件名，可以有两种办法：

$ touch ./-hello

或者

$ touch -- -hello

\还有一种用法，在\后敲回车表示续行，Shell并不会立刻执行命令，而是把光标移到下一行，给出一个续行提示符>，等待用户继续输入，最后把所有的续行接到一起当作一个命令执行。例如：

$ ls \
> -l
（ls -l命令的输出）

和C语言不一样，Shell脚本中的单引号和双引号一样都是字符串的界定符（双引号下一节介绍），而不是字符的界定符。单引号用于保持引号内所有字符的字面值，即使引号内的\和回车也不例外，但是字符串中不能出现单引号。如果引号没有配对就输入回车，Shell会给出续行提示符，要求用户把引号配上对。例如：

$ echo '$SHELL'
$SHELL
$ echo 'ABC\（回车）
> DE'（再按一次回车结束命令）
ABC\
DE

双引号用于保持引号内所有字符的字面值（回车也不例外），但以下情况除外：

$ echo "$SHELL"
/bin/bash
$ echo "`date`"
Sun Apr 20 11:22:06 CEST 2003
$ echo "I'd say: \"Go for it\""
I'd say: "Go for it"
$ echo "\"（回车）
>"（再按一次回车结束命令）
"

$ echo "\\"
\

交互Shell是指用户在提示符下输命令的Shell而非执行脚本的Shell，登录Shell就是在输入用户名和密码登录后得到的Shell，比如从字符终端登录或者用telnet/ssh从远程登录，但是从图形界面的窗口管理器登录之后会显示桌面而不会产生登录Shell（也不会执行启动脚本），在图形界面下打开终端窗口得到的Shell也不是登录Shell。

这样启动bash会自动执行以下脚本：

比如在图形界面下开一个终端窗口，或者在登录Shell提示符下再输入bash命令，就得到一个交互非登录的Shell，这种Shell在启动时自动执行~/.bashrc脚本。

为了使登录Shell也能自动执行~/.bashrc，通常在~/.bash_profile中调用~/.bashrc：

if [ -f ~/.bashrc ]; then
    . ~/.bashrc
fi

这几行的意思是如果~/.bashrc文件存在则source它。多数Linux发行版在创建帐户时会自动创建~/.bash_profile和~/.bashrc脚本，~/.bash_profile中通常都有上面这几行。所以，如果要在启动脚本中做某些设置，使它在图形终端窗口和字符终端的Shell中都起作用，最好就是在~/.bashrc中设置。

下面做一个实验，在~/.bashrc文件末尾添加一行（如果这个文件不存在就创建它）：

export PATH=$PATH:/home/akaedu

然后关掉终端窗口重新打开，或者从字符终端logout之后重新登录，现在主目录下的程序应该可以直接输程序名运行而不必输入路径了，例如：

~$ a.out

就可以了，而不必

~$ ./a.out

为什么登录Shell和非登录Shell的启动脚本要区分开呢？最初的设计是这样考虑的，如果从字符终端或者远程登录，那么登录Shell是该用户的所有其它进程的父进程，也是其它子Shell的父进程，所以环境变量在登录Shell的启动脚本里设置一次就可以自动带到其它非登录Shell里，而Shell的本地变量、函数、alias等设置没有办法带到子Shell里，需要每次启动非登录Shell时设置一遍，所以就需要有非登录Shell的启动脚本，所以一般来说在~/.bash_profile里设置环境变量，在~/.bashrc里设置本地变量、函数、alias等。如果你的Linux带有图形系统则不能这样设置，由于从图形界面的窗口管理器登录并不会产生登录Shell，所以环境变量也应该在~/.bashrc里设置。

为执行脚本而fork出来的子Shell是非交互Shell，启动时执行的脚本文件由环境变量BASH_ENV定义，相当于自动执行以下命令：

if [ -n "$BASH_ENV" ]; then . "$BASH_ENV"; fi

如果环境变量BASH_ENV的值不是空字符串，则把它的值当作启动脚本的文件名，source这个脚本。

如果以sh命令启动bash，bash将模拟sh的行为，以~/.bash_开头的那些启动脚本就不认了。所以，如果作为交互登录Shell启动，或者使用--login参数启动，则依次执行以下脚本：

如果作为交互Shell启动，相当于自动执行以下命令：

if [ -n "$ENV" ]; then . "$ENV"; fi

如果作为非交互Shell启动，则不执行任何启动脚本。通常我们写的Shell脚本都以#! /bin/sh开头，都属于这种方式。

命令test或[可以测试一个条件是否成立，如果测试结果为真，则该命令的Exit Status为0，如果测试结果为假，则命令的Exit Status为1（注意与C语言的逻辑表示正好相反）。例如测试两个数的大小关系：

$ VAR=2
$ test $VAR -gt 1
$ echo $?
0
$ test $VAR -gt 3
$ echo $?
1
$ [ $VAR -gt 3 ]
$ echo $?
1

虽然看起来很奇怪，但左方括号[确实是一个命令的名字，传给命令的各参数之间应该用空格隔开，比如，$VAR、-gt、3、]是[命令的四个参数，它们之间必须用空格隔开。命令test或[的参数形式是相同的，只不过test命令不需要]参数。以[命令为例，常见的测试命令如下表所示：

和C语言类似，测试条件之间还可以做与、或、非逻辑运算：

例如：

$ VAR=abc
$ [ -d Desktop -a $VAR = 'abc' ]
$ echo $?
0

注意，如果上例中的$VAR变量事先没有定义，则被Shell展开为空字符串，会造成测试条件的语法错误（展开为[ -d Desktop -a = 'abc' ]），作为一种好的Shell编程习惯，应该总是把变量取值放在双引号之中（展开为[ -d Desktop -a "" = 'abc' ]）：

$ unset VAR
$ [ -d Desktop -a $VAR = 'abc' ]
bash: [: too many arguments
$ [ -d Desktop -a "$VAR" = 'abc' ]
$ echo $?
1

和C语言类似，在Shell中用if、then、elif、else、fi这几条命令实现分支控制。这种流程控制语句本质上也是由若干条Shell命令组成的，例如先前讲过的

if [ -f ~/.bashrc ]; then
    . ~/.bashrc
fi

其实是三条命令，if [ -f ~/.bashrc ]是第一条，then . ~/.bashrc是第二条，fi是第三条。如果两条命令写在同一行则需要用;号隔开，一行只写一条命令就不需要写;号了，另外，then后面有换行，但这条命令没写完，Shell会自动续行，把下一行接在then后面当作一条命令处理。和[命令一样，要注意命令和各参数之间必须用空格隔开。if命令的参数组成一条子命令，如果该子命令的Exit Status为0（表示真），则执行then后面的子命令，如果Exit Status非0（表示假），则执行elif、else或者fi后面的子命令。if后面的子命令通常是测试命令，但也可以是其它命令。Shell脚本没有{}括号，所以用fi表示if语句块的结束。见下例：

#! /bin/sh

if [ -f /bin/bash ]
then echo "/bin/bash is a file"
else echo "/bin/bash is NOT a file"
fi
if :; then echo "always true"; fi

:是一个特殊的命令，称为空命令，该命令不做任何事，但Exit Status总是真。此外，也可以执行/bin/true或/bin/false得到真或假的Exit Status。再看一个例子：

#! /bin/sh

echo "Is it morning? Please answer yes or no."
read YES_OR_NO
if [ "$YES_OR_NO" = "yes" ]; then
  echo "Good morning!"
elif [ "$YES_OR_NO" = "no" ]; then
  echo "Good afternoon!"
else
  echo "Sorry, $YES_OR_NO not recognized. Enter yes or no."
  exit 1
fi
exit 0

上例中的read命令的作用是等待用户输入一行字符串，将该字符串存到一个Shell变量中。

此外，Shell还提供了&&和||语法，和C语言类似，具有Short-circuit特性，很多Shell脚本喜欢写成这样：

test "$(whoami)" != 'root' && (echo you are using a non-privileged account; exit 1)

&&相当于“if...then...”，而||相当于“if not...then...”。&&和||用于连接两个命令，而上面讲的-a和-o仅用于在测试表达式中连接两个测试条件，要注意它们的区别，例如，

test "$VAR" -gt 1 -a "$VAR" -lt 3

和以下写法是等价的

test "$VAR" -gt 1 && test "$VAR" -lt 3

case命令可类比C语言的switch/case语句，esac表示case语句块的结束。C语言的case只能匹配整型或字符型常量表达式，而Shell脚本的case可以匹配字符串和Wildcard，每个匹配分支可以有若干条命令，末尾必须以;;结束，执行时找到第一个匹配的分支并执行相应的命令，然后直接跳到esac之后，不需要像C语言一样用break跳出。

#! /bin/sh

echo "Is it morning? Please answer yes or no."
read YES_OR_NO
case "$YES_OR_NO" in
yes|y|Yes|YES)
  echo "Good Morning!";;
[nN]*)
  echo "Good Afternoon!";;
*)
  echo "Sorry, $YES_OR_NO not recognized. Enter yes or no."
  exit 1;;
esac
exit 0

使用case语句的例子可以在系统服务的脚本目录/etc/init.d中找到。这个目录下的脚本大多具有这种形式（以/etc/apache2为例）：

case $1 in
	start)
		...
	;;
	stop)
		...
	;;
	reload | force-reload)
		...
	;;
	restart)
	...
	*)
		log_success_msg "Usage: /etc/init.d/apache2 {start|stop|restart|reload|force-reload|start-htcacheclean|stop-htcacheclean}"
		exit 1
	;;
esac

启动apache2服务的命令是

$ sudo /etc/init.d/apache2 start

$1是一个特殊变量，在执行脚本时自动取值为第一个命令行参数，也就是start，所以进入start)分支执行相关的命令。同理，命令行参数指定为stop、reload或restart可以进入其它分支执行停止服务、重新加载配置文件或重新启动服务的相关命令。

Shell脚本的for循环结构和C语言很不一样，它类似于某些编程语言的foreach循环。例如：

#! /bin/sh

for FRUIT in apple banana pear; do
  echo "I like $FRUIT"
done

FRUIT是一个循环变量，第一次循环$FRUIT的取值是apple，第二次取值是banana，第三次取值是pear。再比如，要将当前目录下的chap0、chap1、chap2等文件名改为chap0~、chap1~、chap2~等（按惯例，末尾有~字符的文件名表示临时文件），这个命令可以这样写：

$ for FILENAME in chap?; do mv $FILENAME $FILENAME~; done

也可以这样写：

$ for FILENAME in `ls chap?`; do mv $FILENAME $FILENAME~; done

while的用法和C语言类似。比如一个验证密码的脚本：

#! /bin/sh

echo "Enter password:"
read TRY
while [ "$TRY" != "secret" ]; do
  echo "Sorry, try again"
  read TRY
done

下面的例子通过算术运算控制循环的次数：

#! /bin/sh

COUNTER=1
while [ "$COUNTER" -lt 10 ]; do
  echo "Here we go again"
  COUNTER=$(($COUNTER+1))
done

Shell还有until循环，类似C语言的do...while循环。本章从略。

有很多特殊变量是被Shell自动赋值的，我们已经遇到了$?和$1，现在总结一下：

位置参数可以用shift命令左移。比如shift 3表示原来的$4现在变成$1，原来的$5现在变成$2等等，原来的$1、$2、$3丢弃，$0不移动。不带参数的shift命令相当于shift 1。例如：

#! /bin/sh

echo "The program $0 is now running"
echo "The first parameter is $1"
echo "The second parameter is $2"
echo "The parameter list is $@"
shift
echo "The first parameter is $1"
echo "The second parameter is $2"
echo "The parameter list is $@"

和C语言类似，Shell中也有函数的概念，但是函数定义中没有返回值也没有参数列表。例如：

#! /bin/sh

foo(){ echo "Function foo is called";}
echo "-=start=-"
foo
echo "-=end=-"

注意函数体的左花括号{和后面的命令之间必须有空格或换行，如果将最后一条命令和右花括号}写在同一行，命令末尾必须有;号。

在定义foo()函数时并不执行函数体中的命令，就像定义变量一样，只是给foo这个名字一个定义，到后面调用foo函数的时候（注意Shell中的函数调用不写括号）才执行函数体中的命令。Shell脚本中的函数必须先定义后调用，一般把函数定义都写在脚本的前面，把函数调用和其它命令写在脚本的最后（类似C语言中的main函数，这才是整个脚本实际开始执行命令的地方）。

Shell函数没有参数列表并不表示不能传参数，事实上，函数就像是迷你脚本，调用函数时可以传任意个参数，在函数内同样是用$0、$1、$2等变量来提取参数，函数中的位置参数相当于函数的局部变量，改变这些变量并不会影响函数外面的$0、$1、$2等变量。函数中可以用return命令返回，如果return后面跟一个数字则表示函数的Exit Status。

下面这个脚本可以一次创建多个目录，各目录名通过命令行参数传入，脚本逐个测试各目录是否存在，如果目录不存在，首先打印信息然后试着创建该目录。

#! /bin/sh

is_directory()
{
  DIR_NAME=$1
  if [ ! -d $DIR_NAME ]; then
    return 1
  else
    return 0
  fi
}

for DIR in "$@"; do
  if is_directory "$DIR"
  then :
  else
    echo "$DIR doesn't exist. Creating it now..."
    mkdir $DIR > /dev/null 2>&1
    if [ $? -ne 0 ]; then
      echo "Cannot create directory $DIR"
      exit 1
    fi
  fi
done

注意is_directory()返回0表示真返回1表示假。