Linux学习12-shell环境与脚本基础

shell脚本编程基础

关于shell script

shell script是利用shell的功能所写的一个程序（program），这个程序是使用纯文本文件，将一些shell的语法与指令（含外部指令）写在里面，搭配正则表达式、管线命令与数据流重导向等功能，让使用者能够one touch的方法去处理复杂的动作，以达到我们所想要的处理目的。

知识点

1. shell脚本基础
2. 变量的定制和使用，以及修改配置文件
3. 相关命令read、echo、export、declare

1. 定制或编写简单脚本

1.1 脚本基本格式

使用文本工具创建脚本文件，推介文本格式后缀为.sh非强制

• 第一行：
  首行必须shebang机制(也就是#！跟上shell类型)，声明这个脚本使用的shell名称。当这个程序被执行时，就能够加载bash的相关配置文件，使我们底下的指令能够执行。查看当前Linux系统可以使用的shells，可以检查/etc/shells文件

  #！/bin/bash   
  #！/usr/bin/python
  #！/usr/bin/perl
  

• 批注：
  整个脚本中，除了第一行的#！是必须的之外，其他的以#开头的都可以理解为批注，来说明这个脚本的基本信息，可根据个人需要定制，推荐有以下内容

          #程序名称    
          #版本号
          #作者信息
          #更改时间
          #该程序的作用及注意事项
          #各版本的更新简要说明
  

• 主要环境变量的说明
  将一些重要的环境变量设定好，提高脚本的灵活性。

• 主要程序
  脚本内容，就是为达到脚本目的将语法与指令（含外部指令）写在里面。写较为特殊的代码时，加上批注，便于之后查阅

• 执行结果（回传信息）
  将脚本执行结果回传给系统，显示脚本执行结果

1.2 脚本运行方法

• 给与脚本执行权限，在命令行上指定脚本的绝对或相对路径
• 将脚本放到PATH变量的文件夹中或者修改PATH变量将脚本路径加进去
• 命令bash [script] 开启子进程运行，不影响当前运行环境
• source或小数点（.） [script] 将配置文件读进当前的shell环境，影响当前的运行环境

1.3 脚本调试

• 检测脚本中的语法错误
  bash -n /path/to/some_script
• 调试跟踪执行
  bash -x /path/to/some_script

1.4 退出状态，判断程序执行结果

进程使用退出状态来报告成功或失败

命令：$?   保存了前一个执行结果
返回值0代表成功   ， 1-255代表失败。保存最近的命令状态,也就是前一个命令的成功或失败

命令：exit [n]
自定义退出状态码，n可以给定数值，以根据返回值区别不同原因，包括0，范围为0-255。

命令：true和false
返回结果为总是成功与总是失败

1.5 算术运算

bash中不支持浮点运算，仅支持整数数据
运算符号：+、-、、/、%(取余)、*（乘方）
应 用：得到了退出状态返回值，通过算术运算判断结果

     通过例题来说明bash中的算术运算方法
     例如：运算1+2,赋值 x=1、y=2
     方法1： let  sum=x+y       echo  $sum        
     方法2： echo $[x+y]
     方法3： echo $((x+y))
     方法4： 命令expr     expr  1  +  2中间要加空格，特殊符号要转译
     方法5： declare   -i  x=1; declare   -i  y=2; sum=m+n; declare  -i   sum =x+y;  echo $sum  
     方法6： echo 1+2|bc
     方法7： ((s=10+20))    echo $s

     增强型赋值：+=、-=、*=、/=、%=
     n+=2 意思是  n=n+2  得用let定义先
     n++意思是 n=n+1
     n--意思是n=n-1


       例1：[root@V9centos7 /data]#n=10
           [root@V9centos7 /data]#let n+=2   <==先用let定义
           [root@V9centos7 /data]#echo $n
                 12                          <==运算结果

        例2：先++和后++是有区别的
            [root@V9centos7 /data]#n=10
            [root@V9centos7 /data]#let m=++n;echo $m
            11                      <==++先给n赋值
            [root@V9centos7 /data]#n=10
            [root@V9centos7 /data]#let m=n++;echo $m;echo $n
            10                      <== m先=n，n再赋值
            11

1.6 逻辑运算：真或假 1 或 0

与 关系（&）

        1与1=1    <==1代表真
        1与0=0
        0与1=0
        0与0=0

或关系（|）

        1或1=1
        1或0=1
        0或1=1
        0或0=0

非关系（！）
可以判断逻辑表达式，取反

        ！1=0
        ！0=1
 例：赋值a=10、b=10，判断是否相等[ $a -eq $b ]，返回值echo $为0，[ ! $a -eq $b ]返回值echo $为1。

异或：（^）
相同为0，不同为1

 例1：12^8将数字转换成二进制
            12      1100   <==第1行
            08      1000   <==第2行
    异或     04      0100   <==行1与行2，上下对比，相同取0，不同取1

 例2：赋值a=15、b=10，调换a和b的值
    #a=$[a^b];b=$[a^b];a=$[a^b];echo $a $b
       （1）     （2）     （3）
     10 15                 <==结果
  PS：步骤（1）a和b异或得到中间值c，将a定义为c
      步骤（2）现在的a=c，也就是b=[c^b]，得到b=a
      步骤（3）含义为[c^a]，得到a=b

短路与 （&&）

      cmd1  &&  cmd2  如果命令1成功，则执行命令2；如果cmd1失败，则不执行cmd2

短路或（||）

       cmd1 || cmd2   如果命令1成功，则不执行命令2；如果cmd1失败，则执行cmd2

应用：利用逻辑关系达成判断式

    例1：判断IP地址是否连通，通则显示up，否则显示down
        #！/bin/bash     <==脚本第一行
        read -p "please input ip:" ip
        ip=${ip:-ip}     <==定义变量
        ping -c1 $ip &>/dev/null && echo $ip is up || echo $ip is down    <==利用或与逻辑关系达成判断式
    PS:指令是一个一个往后执行的，因此在上面的例子中，我们将关系式简写为（1）&&（2）||（3），第一部分执行结果如果回传$?≠0，则'&&'判断不执行第二部分，将$?≠0传递给'||'判断，则执行第三部分

    例2：承上例，写一个错误的逻辑关系以对比
         ping -c1 $ip &>/dev/null || echo $ip is down && echo $ip is up
         172.16.211.220 is down
         172.16.211.220 is up
    PS：第一部分执行回传结果若为$?≠0，经过'||'判断执行第二部分，第二部分必定是成功的，回传$?=0，经'&&'判断执行3。就同时出现了通与不通。

1.7 条件测试

逻辑处理需要配合测试命令，来判断需求是否满足

• text或者[ expression ]，不支持正则表达式

• [[ expression ]]
  支持扩展正则表达式与通配符
  变量加双引号，为了避免空值造成语法错误，通配符正则表达式不要加双引号，
  比对用“=~”（匹配的意思），支持扩展正则表达式
  判断相等使用‘==’，支持通配符，支持字符串和整数

  例：判断用户输入的是否为ip
   #！/bin/bash
   read -p 'please input the IP: ip
   [[ "$ip" =~ ^(([0-9]{1,2}|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.){3}([0-9]{1,2}|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5]) ]] && echo "true" || echo "false"
  ps：[[]]括号中的表达式两边要加空格
      ip地址判断式解释：整体编组带'.'出现3次，结尾再加一组0-255
  

1.7.1 判断大小

选项	含义
-eq	等于，仅支持整数
-ne	不等
-lt	小于
-le	小于等于
-gt	大于
-ge	大于等于

    例：判断centos版本，根据版本使用响应命令启动网络
        #！/bin/bash                   <==脚本行首
        version=`grep -Eo '[[:digit:]]+' /etc/centos-release |head -n1 `        <==取出版本号
        [ $version -eq 6 ] && `service network restart`                 <==判断版本
        [ $version -eq 7 ] && `systemctl restart network`

1.7.2 判断文件属性

• 判断文件类型，判断的是指向的实际文件，而不是软链接
  先通过-L判断是否为软链接

选项	含义
-b	是否存在且为块设备文件
-c	是否存在且为字符设备文件
-d	是否存在且为目录文件
-f	是否存在且为普通文件
-h	是否存在且为符号链接文件
-p	是否存在且为字命名管道文件
-S	是否存在且为套接字文件
-L	是否为软链接文件
-r	是否存在且可读
-w	是否存在且可写
-x	是否存在且可执行
-u	是否存在且拥有suid权限
-g	是否存在且拥有sgid权限
-k	是否存在且拥有sticky权限
-s	是否存在且为非空文件
-nt	(newer than)判断file1是否比file2新
-ot	(older than)判断file1是否比file2旧
-ef	file1是否为file2的硬链接

• 多重条件判断

选项	含义
-a	两个条件同时成立
-o	两个条件任何一个成立
！	取反状态

例1：判断文件是否为普通文件并且具有写权限，就去掉文件写权限
    [ -f "$file" -a -w  "$file"  ] &&chmod -w fild    
例2：判断文件是否为普通文件或者具有写权限，就去掉文件写权限。
    [ -f "$file" -o -w  "$file"  ] &&chmod -w fild
例3：利用非（！）表示如果文件不具有执行权限，就加上执行权限
    [ !  -x  "$file" ]&&	chmod  +x  $file

1.8 bash的配置文件

修改配置文件，理论上放哪里都可以执行，推荐有侧重的分类放置，方便查找。

按生效范围划分，存在两类：

• 全局配置
  /etc/profile
  /etc.profile.d/*.sh
  /etc/bashrc
• 个人配置
  ~/.bash_profile
  ~/.bashrc

按功能划分

• profile启动程序和环境变量
• bashrc别名、函数和本地变量

bash退出的配置文件

• 退出后执行的配置文件，常用于创建自动备份 清除临时文件，将更改保存在~/.bash_logout文件中。

1.8.1 配置文件生效及顺序

在登录Linux时，用户ID就有了一个默认的shell，也就是登录shell。如果这个shell是bash，那么它就会在控制系统前执行几个脚本，然后按顺序执行。等用户退出是，如果主目录中有~/.bash_logout脚本，bash就会执行。

• 配置文件的生效
  1、重新启动shell
  2、source

• 交互式登录
  1、直接通过终端输入账号密码登录
  2、使用su -UserName切换账户

  执行顺序：
  /etc/profile ==> /etc.profile.d/*.sh ==> ~/.bash_profile ==> ~/.bashrc ==> /etc/bashrc
  

• 非交互式登录
  1、su UserName
  2、图形界面下打开终端
  3、执行脚本
  4、任何其他的bash实例

  执行顺序：  
  ~/.bashrc ==> /etc/profile ==> /etc.profile.d/*.sh
  

1.9 [ ]、（）与｛｝使用说明

• [ ]用于逻辑判断，不能执行命令

• （）与｛｝可以执行组合命令

   ｛｝最后一个命令也要加"；"，前后要加空格，不开子进程影响当前环境。
   （）最后一个命令可以不加"；"，前后可以不加空格，开子进程不影响当前环境
  

2. 定制和使用shell环境

2.1 定义

以一组文字或符号等，来取代一些设定或者是一串 保留的数据

2.2 变量命名规则

    1、不能使用程序中的保留字，比如if  for   do  done这些内部命令的关键字
    2、可以使用数字、字母和下划线，且不能以数字开头
    3、见名知意，不要用汉字
    4、统一命名规则：驼峰命名法 userName 将两个单词用大写字母隔开，或者user_name
    5、变量内容若有空格使用“”或‘’将内容括起来。单引号视变量内容为字符串，双引号会保留特殊字符如$等的原本特性，使用\将特殊符号转译也行。
    6、变量内容需要调用其他指令信息时，使用反向单引号[`指令`]或[$(指令)]
    7、若变量为扩增变量内容时，则可用“$变量”或${变量}累加内容。[PATH="$PATH":/home/bin]
    8、若变量需要在其他程序执行，则需要以export来使变量变成环境变量

2.3 变量的种类

     局部变量：生效范围为当前窗口，shell当前进程中，对当前shell之外其他脚本无效，不能传给子进程及上级进程。
     环境变量：可以给当前shell用，也可以传递给子进程，不能传递给父进程。
     位置变量：在运行脚本时调用通过命令行传递给脚本的参数            
     只读变量：不可删除的变量，可用命令readonly定义

2.3.1 位置变量用法

    $1、$2...：对应第1、第2...参数，shift[n]换位置
    $0：命令本身
    $*：传递给脚本的所有参数，视为一个整体
    $@：传递给脚本的所有参数，每个参数为独立字符串
       $@和$*在被双引号抱起来的时候才会有差异
    $#：传递给脚本的参数个数   
    set-- 清空所有位置变量

    例1：根据位置变量介绍，编写一个测试脚本lication.sh,执行脚本后面跟10个参数，观察执行结果
        #!/bin/bash              <==脚本第一行
        echo 1st arg is $1       <==位置变量$1
        echo 2st arg is $2
        echo 3st arg is $3
        echo 10st arg is $10     <==位置变量$10，这么写会有问题。
        echo all args are $@
        echo all args are $*
        echo the args num is $#
        echo the scriptname is $0

    [root@V9centos7 /data]#./location.sh a b c d e f g h i j
        1st arg is a      <==对应变量$1
        2st arg is b
        3st arg is c
        10st arg is a0    <==对应变量10，但是系统会认为是1和0，所以显示为a0，这里要在脚本中该为${10}
        all args are a b c d e f g h i j 
        all args are a b c d e f g h i j 
        the args num is 10
        the scriptname is ./location.sh

命令:shift [n]
将位置变量向左移动1个参数，$1就会去掉，执行$2，再执行shift去掉$2，执行$3. shift 2一次过两个。

    应用：将来编脚本用，处理完就shift，然后就执行下一个，让执行的对象始终放置第一位
    例 2：将例1的脚本加上shift命令，观察输出结果
        #!/bin/bash
        echo all args are $@
        echo 1st arg is $1
        shift 2            <==一次移动2个参数
        echo all args are $@
        echo 1st arg is $1
        shift 2
        echo all args are $*
        echo 3st arg is $3

    [root@V9centos7 /data]#./location.sh a b c d e f g h i j 
        all args are a b c d e f g h i j
        1st arg is a
        all args are c d e f g h i j
        1st arg is c     <==移动2个参数，c变成第一个
        all args are e f g h i j
        3st arg is g

2.4 变量赋值

变量=值（会覆盖之前的值），值也可以引用命令，文件，变量
PS：在bash中没有设定的变量去echo，会显示空值。

    例：变量赋值后，被另一个变量调用，此时再将第一个变量重新赋值，调用它的那个变量仍然显示之前变量。说明变量赋值会有缓冲期，将不使用的变量值当做垃圾文件暂存。

    title=’ceo’
    name=$title            赋值变量记得加$
    echo $name => ceo         
    title=’boss’           将title重新赋值
    echo $name => ceo     name仍然显示ceo

2.5 引用变量

利用命令echo读出变量，只需要在变量前加$

2.6 变量常用命令

    echo $$              查看当前在那个进程中
    echo $PPID           查看父进程
    pastree  -p          看进程数
    set                  可以查看当前所有的变量和函数   
    declare  -x          看环境变量   
    declare –x  name=xx  定义环境变量
    export               看环境变量，可以将局部变量定义为环境变量
    unset                删除变量  只读变量不能删
    readonly             查看所有只读变量    加上变量等式定义为只读变量
    declare-r            看所有只读变量
    env                  环境变量与常见环境变量说明

2.7 变量内容的删除、取代

变量设定方式	说明
${变量#关键词}	若变量内容从头开始的数据符合关键词，则将符合的最短数据删除
${变量##关键词}	若变量内容从头开始的数据符合关键词，则将符合的最长数据删除
${变量%关键词}	若变量内容从尾向首的数据符合关键词，则将符合的最短数据删除
${变量%%关键词}	若变量内容从尾向首的数据符合关键词，则将符合的最长数据删除
${变量/旧字符串/新字符串}	若变量符合旧字符串，则第一个旧字符串会被新的取代
${变量//旧字符串/新字符串}	若变量符合旧字符串，则全部旧字符串会被新的取代

    例：将root的MAIL变量分别只留基名和目录名，再将root替换成大写
    [root@V9centos7 /data]#echo ${MAIL##*/}
    root     <==双#号匹配最长的字符串到/
    [root@V9centos7 /data]#echo ${MAIL%/*}
    /var/spool/mail    <==双%号匹配从后向前最短的字符串到/
    [root@V9centos7 /data]#echo ${MAIL/root/ROOT}
    /var/spool/mail/ROOT   

2.8 变量内容替换

变量设定方式	变量未设定	变量为空字符	变量已设定
${变量1-变量2}	变量2	空字符	变量1
${变量1:-变量2}	变量2	变量2	变量1
${变量1=变量2}	变量2	空字符	变量1
${变量1:=变量2}	变量2	变量2	变量1
${变量1+变量2}	未设定	变量2	变量2
${变量1:+变量2}	未设定	空字符	变量2
${变量1？提示语}	打印错误输出	空字符	变量1
${变量1:？提示语}	打印错误输出	打印错误输出	变量1

PS：如果只想知道，变量1是否存在，不存在就打印提示语，就可以用？判断。

3. 相关命令

3.1 命令read

应用：把输入值分配给一个或多个shell变量，不加选项直接加变量，就是给这个变量赋值

    格式：read [选项] [变量]
    选项：-p  指定要提示的内容
         -s   静默输入，一般用于密码
         -t   可以接等待的秒数
         -n # 指输入的字符长度#
         -d   ‘字符’输入结束符

    例1：可以对变量赋值，可以对多个
    [root@V9centos7 ~]#read name date path<<"v9 20180810 /var/bin/data"
    [root@V9centos7 ~]#echo $name
    v9
    [root@V9centos7 ~]#echo $date
    20180810
    [root@V9centos7 ~]#echo $path
    /var/bin/data

3.2 命令declare

应用：宣告变量的类型

    格式：declare  [选项]  [变量]
    选项：-a  将变量定义为数组（array）类型
         -i   将变量定义为整数数字（integer）类型
         -x   同export，定义为环境变量
         -r   将变量定义只读类型，需要注销再登录才能复原
         -p   单独列出变量类型

3.3 命令echo

• 应用
  用于在shell中打印shell变量的值，或者直接输出指定的字符串
• 格式
  echo [ -neE] [参数]

• 选项：
  -E：（默认）不支持\解释功能
  -n：不自动换行
  -e：若字符串中出现以下字符，则特别加以处理，而不会当成一般文字输出

  • \a 发出警告声；
  • \b 删除前一个字符；
  • \c 最后不加上换行符号；
  • \f 换行但光标仍旧停留在原来的位置；
  • \n 换行且光标移至行首；
  • \r 光标移至行首，但不换行；
  • \t 插入tab；
  • \v 与\f相同；
  • \ 插入\字符；
  • \nnn 插入nnn（八进制）所代表的ASCII字符；

• 参数
  变量：指定要打印的变量

• 示例

  • 1.输出www.baidu.com，以蓝色，闪烁格式

    1. 前景色
       重置=0，黑色=30，红色=31，绿色=32，黄色=33，蓝色=34，洋红=35，青色=36，白色=37
    2. 背景色
       重置=0，黑色=40，红色=41，绿色=42，黄色=43，蓝色=44，洋红=45，青色=46，白色=47
    3. 功能参数
       0 关闭所有属性、1 设置高亮度（加粗）、4 下划线、5 闪烁、7 反显、8 消隐

echo -e "\033[34;5mwww.baidu.com\e[0m"

• 2.输入ok！a sunday，取消字母a将sunday换行显示

echo -e  "ok! a\b \nsunday"
ok!  
sunday