第十六章 Shell编程

16.1 shell脚本运行

所谓脚本，就是把众多命令写入一个文件中，让其按照一定的逻辑顺序执行，以完成一个具体的功能。而在Linux的shell编译环境下，shell编程与众多编程语言一样，也有其独立的语法。

16.1.1  脚本基本结构

首先，来看一下基本的shell语法格式：

vi  /mnt/test.pl   ---创建脚本文件，注：Linux中脚本一般为.pl或.sh后缀

#!/bin/bash    ---指定编译本脚本的shell

echo  hello      ---输入多条命令

ls  -l  /var/

echo  over

以上就是一个脚本的最简单的案例，其中第一句的#!/bin/bash一般必须书写，至于后面的命令，可以根据个人需求自定义编写。

我们可以看到，脚本编写其实与创建文本文档一样，使用vi即可，编写完毕，它也就是一个文档而已，需要给它增加执行权限才可以当做脚本被执行：

chmod a+x  /mnt/test.pl

有了执行权限，可以直接使用绝对路径调用执行：

/mnt/test.pl    ---执行脚本

16.1.2  脚本执行方式

关于脚本的执行，其实有三种方式可以实现：

方式一： 绝对路径

/mnt/test.pl   ---指定绝对路径执行脚本

或者

cd  /mnt   ---进入脚本所在的目录

./test.pl   --- .表示当前目录

注：本方式要求脚本必须有x权限才可被执行

方式二： 使用shell调用脚本

bash  /mnt/test.pl  ---指定使用bash编译执行脚本

注：本方式，允许脚本文件没有x权限

以上两种方式虽然可以正常调用脚本，但是当脚本中有对环境变量的配置时，会发现脚本的运行未能起作用，如下图：

图中，脚本中对PS1变量做了更改，执行后却未能生效。这是因为Linux中的编译器shell，是允许有多层嵌套的，即多个shell，一个shell的外层再套另一个shell。如下图案例：

图中可见，通过命令更改了PS1变量的值，立即生效了，但输入bash命令后，等于有重新打开了一个shell，该shell嵌套与于原shell之外，环境变量并未改变。当exit退出后，又恢复到了原shell中。

其实，每个shell都会有自己一套完整的、独立的环境变量配置，当打开一个新shell时，所有的环境变量将按系统的默认值初始化，所以新开shell不会受原shell的影响。

因此，前两种脚本的方式，都是新开一个shell执行脚本，脚本执行完毕，新开的shell自动关闭。若在脚本中对环境变量做设置，是不生效的，因为环境变量的设置，对新开的shell执行了，shell一关闭即失效。若要脚本中的环境变量设置立即生效，必须让脚本不开新shell，而在原shell上执行才可以，这就用到了第三种方式。

方式三：

source  /mnt/test.pl

--- source表示使用当前shell编译执行脚本，不开启新shell

.    /mnt/test.pl     --- .表示当前shell，与source功能相同

16.1.3 自定义系统命令

若想让我们自己编写的脚本，像系统命令一样可以随时随地的执行，那么就要把脚本按照系统命令的原理操作。首先，我们知道，系统中的命令大多属于外部命令，执行时都是调用的其可执行程序，使用whereis和which可以查看得到。

那么，按照Linux的命令原理，手动输入的命令，都会去PATH环境变量指定的路径中去寻找命令对应的可执行程序(在环境变量一章中已讲过)，可以用echo$PATH查看得到：

系统中所有命令的可执行程序，都是存放于这些路径内的。总结得到，我们可以借助于这种原理，把我们的脚本程序设置为系统命令。

假设有如下脚本：

vi  /mnt/cpuTest.pl

#!/bin/bash

echo start

sar 1  1

echo end

chmod  a+x /mnt/cpuTest.pl

将其设置为系统命令的方式有如下两种：

方式一：

cp /mnt/cpuTest.pl   /usr/bin/    ---复制到系统命令的所在目录下

缺点：自定义脚本与系统命令不分离，难以区分，扰乱原有的系统命令；不便于管理和查找。

方式二：  常用

PATH="$PATH:/mnt"    ---在PATH变量后追加上脚本所在的目录

注：若想让对PATH的设置永久生效，则需要把该命令写入到环境变量配置文件中才可以；脚本名尽量不要与系统中已存在的命令名重复。

16.2 shell编程

以上介绍了脚本的运行，下面来讲解以下具体的编程

16.2.1 变量

关于变量，是所有开发语言必不可少的运行工具，shell编程也不例外。先来解释一下变量的定义：程序运行过程中，用于临时存放数据的一块内存空间即是变量，给这块空间起个名字，即变量名(此定义虽非官方，但很容易理解)。下面来看一下变量的声明、赋值。

shu=5

以此代码为例，是声明了一个变量叫shu，即会在内存中开辟一块空间，给shu专用。=5表示给变量存入数据，即存到内存中，称为 赋值。亦或：name=zhang  也是声明并赋值。

变量的使用也同样是用$符加以提取，如下例：

echo  "my name is: $name"   ---用$提取变量的值，加以使用

另外，当使用变量时，若变量名与之后文件接连书写，没有空格，会造成变量名的识别错误，如：echo $shua，则shell会认为要输出变量shua的值，但如果我们只声明了变量shu，且想要输出变量shu的值呢？可参看下例解决：

shu=5

echo  ${shu}a   ---用{}明确变量名，则输出结果：5a

再来看一下变量的计算，先看如下案例：

可见，代码运行的结果并非我们想象的求和的结果，而是shu3=5+3。这是因为变量赋值时，默认所有数据都当字符类型处理，所以shu1、shu2其实赋值的是字符形态的3、5，所以赋值给shu3时其实仅相当于让三个字符串联而已。

那么，若要想让计算式按数学运算的方式执行，需要使用let关键字，如下例：

shu1=3

shu2=5

let  shu3=$shu1+$shu2    ---let开头的代码，将以数学计算的方式执行

echo  shu3=$shu3      ---此时输出结果为：shu3=8

还有，变量的赋值，也有其他方式。之上的案例中我们可以看到都是在代码中直接给变量赋值的。其实，我们还可以要求人为的从键盘输入数据赋值给变量，如下：

read   shu  ---read表示：要求从键盘输入一个数据，赋值给变量

例如：

图中zhang是我们手动输入的姓名。

再者，我们还可以将命令的执行结果赋值给变量。案例格式如下：

shiJian=`date +"20%y-%m-%d%H:%M:%S"`

注：用反单引号把命令引起来，功能：把命令的执行结果赋值给变量

最后再来看一下变量值的截取，如下例：

shu=abc123

shu2=${shu%%1*}   ---%%表示去除右侧字符，*还是通配符，结果： shu2=abc

shu3=${shu##*c}   ---##表示去除左侧字符，结果：shu3=123

16.2.2 判断语句

说到判断语句，与众多编程语言思路一样，无非是给定一个条件，如果条件满足则执行对应的代码。那么在shell中的格式如下：

if [  条件 ];  then      --- 格式要求：[   ]; 符号左右必须有空格

//代码

fi

运行逻辑：当条件满足、成立，则执行代码，否则不执行代码

虽然逻辑过程容易理解，但是关于条件的书写格式，是比较复杂的，常用格式如下：

[  $shu -gt 20 ];   --- 判断比较数字   -gt 大于  -lt小于   -eq等于  -ge大于等于  -le小于等于 –ne不等于

[  $name = "zhang"  ];  ---用 = 做字符判断，注：=左右无空格，表示赋值功能，=左右有空格，表示判断，!=表示判断不等于

[  -f "/mnt/f1" ];     ---  -f 判断给定的路径是否是一个文件，即判断文件是否存在  -d 判断目录  -l 判断软链接

[-x "/mnt/test.pl" ];   --- -x判断给定的文件是否有执行权限，-r 判断读权限  -w判断写权限

[-z $shu ];     ---判断变量是否为空，即未赋值。若为空，则判断成立

[  条件1  -a  条件2  ];  --- -a表示逻辑与  -o 逻辑或   !逻辑反，即取反值

注：关于满足、不满足，成立、不成立这种对立的判断，称为布尔(bool)型数据，只有两个结果，成立满足叫true ， 不成立不满足叫false。

除了这种简单的判断语句，if还有两种格式，如下：

格式2：

if [  条件 ]; then   ---如果条件满足，执行代码1，否则执行代码2

//代码1

else       ---否则，若条件不满足，则执行代码2

//代码2

fi

格式3：

if [  条件1 ]; then   ---如果条件1满足，执行代码1

//代码1

elif [ 条件2 ]; then  ---否则若条件1不满足，判断条件2                    //代码2

elif [  条件3 ]; then    ---如果条件1、2都不满足，判断条件3

//代码3

else      ---若前面条件都不满足

//代码4

fi

好了有了if的三种格式，我们在编程时，就可以依据需求完成不同条件的判断了，来看下面案例：

echo please input your  age

read age

if [  $age -lt  16 ]; then

echo  child

elif [  $age -lt  30 ]; then

echo  younger

elif [  $age -lt  40 ]; then

echo  stronger

elif [  $age -lt  50 ]; then

echo  zhong nian

else

echo  older

fi

以上案例中，根据年龄，逐级判断，输出年龄段状态。值得注意的是，我们排列的条件顺序是从年龄的小到大，那么当年龄大于16岁时回去判断是否小于30，一次类推。但如果我们把条件顺序反过了写，如下：

if [  $age -lt  50 ]; then

echo  uncle

elif [  $age -lt  40 ]; then

echo  stronger

elif [  $age -lt  30 ]; then

echo  younger

elif [  $age -lt  16 ]; then

echo  child

else

echo  older

fi

则我们可以想象到，假设当age=15时，第一个条件小于50的判断是满足的，那么就会直接输出 uncle了，就与我们原先设想的结果完全不同。所以我们一定要先明确一点：只有在前面的条件不满足时，才会去判断后面的条件。在编写多级判断语句时一定要注意判断条件的先后顺序。

好了，下面我们来展示一个综合案例，是一个自制计算器的小程序，大家可以看明白思路后，自行编写试试：

#!/bin/bash

echo"------------------------------"

echo "   welcome to my  calc"

echo"------------------------------"

echo "start"

echo please input the first  num:

read n1

echo please input the second  num:

read n2

echo "please input the fu:+  - *  /  %"

read fu

if [  "$fu" = "+" ]; then

#注：因为fu可能会是*，*又表示通配符概念，所以用""还原回标准字符状态，   #就不具备特殊符号的意义了

let  res=$n1+$n2

elif [  "$fu" = "-"]; then

let  res=$n1-$n2

elif [  "$fu" = "*"]; then

let  res=$n1*$n2

elif [  "$fu" = "/"]; then

let  res=$n1/$n2

elif [  "$fu" = "%"]; then

let  res=$n1%$n2

fi

echo "$n1 $fu $n2 = $res"    #输出最终的计算式，如：1 + 2 = 3

16.2.3  多分支语句

与if…elif…elif…else…fi 类似，shell中还有一个可以实现多层判断的语句，就是case多分支语句。下面是它的格式与思路

case  $变量  in    ---执行逻辑：根据变量的值，找到下面对应的项，执行代码

值1)   代码1  ;;   --- ;; 两个分号，表示本项代码的结束

值2)   代码2  ;;

值3)   代码3  ;;

*)   代码4  ;;   --- * 项表示，变量没有对应的值，则执行*这一项的代码

esac

例如：

echo  "请输入考试名次："

read mingCi

case $mingCi  in

"1") echo "第一名奖励200元" ;;

"2") echo "第二名奖励100元" ;;

"3") echo "第三名奖励50元" ;;

"*") echo "无奖励" ;;

esac

需要介绍的是，case虽然书写简练，并且也具备多级判断的功能，但是只能做变量值的等值判断，但if…elif语句可以实现变量在区间值(如分数范围，年龄范围等)的判断，所以各有所长，在具体编程时应该在不同时机选择合适的语句。

16.2.4  循环语句

说到循环语句，各种开发语言中都有，shell中用的开发语句主要以while为主。循环语句的功能是：让计算机重复性多次执行某块代码。来看一下while的语法格式：

while [ 条件 ];

do

//代码

done

执行过程：条件判断=>执行代码=>条件判断=>执行代码=>...=>直到条件不满足，所以while语句是先判断，后执行的。

循环语句看似简单，但它的代码执行过程对初学者来说是需要逐步、逐次的思考清楚的，首先来分析一下如下案例：

例：输出100遍hello

shu=1

while  [ $shu  -le 100 ];

do

echo No.$shu  hello

let shu=$shu+1

done

分析以上案例执行过程，变量shu的初始值为1，第一次进入while，先判断shu是否小于等于100，结果为true，那么执行代码，输出一次hell，然后shu自我增加一次(取出shu的值，加1后再赋值给shu)得到shu的值为2，到这里第一次循环结束.然后再次返回判断部分，shu值为2，小于等于100，判断成立，再次进入代码，以此类推。综上，我们可以总结到，循环中必备的有四个内容，我们称为循环四要素。

循环四要素：初值  条件  循环体(即代码)   自更新

有了四要素后，我们写完的代码，可以检查一下是否正确，要避免避免：无循环、死循环的现象。PS：无循环就是第一次条件不满足，直接跳过循环。死循环是循环内没有更新语句，造成判断条件永远成立，致使代码运行到循环后，不再停止、跳出。

好了，再来展示两个案例，以帮助大家理解循环：

例：计算1-100之间各数累加和

shu=1

sum=0

while  [ $shu -le 100 ];

do

let sum=$sum+$shu

let shu=$shu+1

done

echo  $sum

以上案例的思路是按照累加的过程：1+2=3,3+3=6,6+4=10…，所以每次循环累加后，把和存入sum变量，下次循环再次累加。

例：求1-100之间3的倍数之和

shu=1

sum=0

while  [  $shu-le 100 ];

do

let yu=$shu%3

if [ $yu -eq 0 ];  then

let  sum=$sum+$shu

fi

let shu=$shu+1

done

echo  $sum

以上两个案例，读者可以逐一研究代码的执行过程，以理解循环的功能。

再有，循环中还有两个循环控制语句：continue和break，功能如下：

continue  停止本次循环，跳入下一次循环

break     停止、跳出整个循环

案例如下：

例：求1-100之间3的倍数之和

shu=1

sum=0

while  [  $shu-le 100 ];

do

let yu=$shu%3   # %模运算，即求余数的运算

if [ $yu -ne 0 ];  then

let shu=$shu+1

continue

fi

let sum=$sum+$shu

let shu=$shu+1

done

echo $sum

案例中可看到，判断中当shu除以3的余数不为0时，即不是3的倍数，将会进入if语句，自加后执行continue语句，则跳出当前循环，直接进入到了下一次循环判断了，那么后面的累加和操作将不再执行。

例：计算1-100之间各数的累加和，求累加到哪个数时，和到达1000

shu=1

sum=0

while [  $shu =le 100 ];

do

letsum=$sum+$shu

if[ $sum -ge 1000 ]; then

echo $shu

break

fi

let  shu=$shu+1

done

echo $shu

本案例中，当累加和到达1000时，就没有必要继续循环了，所以直接break停止了循环.

以上的所有案例，我们看到都是有固定循环次数的，其实while也可以支持没有固定次数的循环操作，如下例：

jiXu="y"; # 为了满足第一次循环，赋初值为y

while  [ $jixu = "y" ];

do

echo  "上午上课"

echo  "下午实验"

echo  "晚上自习"

echo  "明天继续吗？y/n"

read jiXu

done

另外，shell编程还有for语句结构的循环，它的语法如下：

for  变量  in  值1  值2  值3  ...        do

//代码

done

执行思路：用给定的值，逐一赋值给变量，带入代码执行

缺点：不支持数据范围的指定，如：1-100。PS:若要设定范围需要内嵌特殊代码。

案例：例：计算1-10之间各数累加和

sum=0

for shu  in  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

do

letsum=$sum+$shu

done

echo $sum

16.2.5 选择语句结构

shell中，还有一个独特的语句结构，就是选择结构，这个结构在java、C语言中是没有的，下面来看一下它的语法格式：

select 变量   in  值1  值2  值3 ...

do

//代码

break  ---停止，跳出select结构，若不加break句，会循环重复选择

done

执行思路：把列举的值当做菜单以供选择，根据用户选择，把对应的值赋值给变量，带入代码。

例：

select  xuan in  aaa  bbb ccc  ddd

do

echo your choice is : $xuan

break

done

执行过程如下图：

若没有break语句，则执行过程如下：

如上图，我们只能通过ctrl+c组合键关闭shell进程。

16.3 组合应用

首先，先来看一下变量赋值的一个应用：

图中可见，显示f1中第三列文字，赋值给变量words后，显示变量值时是不分行的，也就说明：当命令结果是多行状态时，赋值给变量后，将变为一行数据，即变量的值中不支持回行。

注：若想在输入命令时，让系统以shell程序的方式执行，则把多行代码用;分隔开即可。

然后，我们再来看一下read读取文档的使用：

read  hang 读取文档中的第一行文字，赋值给变量

但是这个read命令只能读取第一行文字，再次执行还是第一行。原因是因为访问文件时会打开文件，创建文件流，会有指针读取文件的第一行文字，若再次读取，则指针会下移一行，做读取。但是用这个命令时，打开文件，读取一行后立即关闭了文件。再次执行命令，又重新打开了文件，又从第一行开始读取了，所以无法实现多行读取功能。PS：以上原因有过开发经验的读者会比较好理解，虽然不甚准确，但思路接近，比较容易理解，适合于初学者。

那么如果想要读取文件中的每一行文字呢？则需配合while循环来使用，看下例：

shu=1

while  read  hang

do

echo No.$shu: $hang

let shu=$shu+1

done < /mnt/f1

案例功能：逐行读取文档内容，每次读取出一行，赋值给变量，带入代码。

用while配合read使用，则读取完一行后不会关闭文件，进而就可以使指针下移一行，再次读取第二行了。需要解释的是，当read读取成功后，即等于读取操作结果为true，正适合于while的判断；而当读取完文件的最后一行后，再次读取将读取失败，则视为false的结果，所以while循环将停止。运行结果如下图：

好了，在案例中我们也可以看到文件f1原有内容类似于表格，是多行多列的内容，那么我们也可以对每行内容中的每列文件加以单独提取，案例如下：

shu=1

while read  c1  c2 c3

do

echo  No.$shu: $c3

let  shu=$shu+1

done < f1

代码功能：逐行读取文档内容，每次读取出一行，把该行各列的文字，赋值给对应的变量，带入代码，代码中c1 c2 c3是三个变量，对应文件中每行的各列。

16.4 函数调用

16.4.1 函数的定义、调用

当我们需要以一段代码需要多次使用时，如果每次使用都要写一遍代码的话，那么又麻烦，代码又繁琐，那么可以使用函数来实现一次定义，多次使用。

函数，即是一段完整的代码，能够实现一个较小的功能，可以被shell程序所调用。格式如下：

定义格式：

function 函数名() {

代码

}

或

函数名 (){    ---不写function关键字也可以

代码

}

调用函数：

shell代码中，直接写函数名，即可调用。

案例：

vi  test.sh

#!/bin/bash

function  qiuHe(){

shu=1

sum=0

while [ $shu -le 100 ];

do

let sum=$sum+$shu

let shu=$shu+1

done

echo $sum

}

echo  "我们将要计算1-100之间各数的累加和，结果如下："

qiuHe    #调用函数qiuHe

值得注意的是：(1)在shell脚本中，程序的开始运行点，并不会从函数开始，而是从函数之外的第一行代码开始执行，所以上例中运行的第一条代码是echo "我们将…"句。(2)还有shell的代码执行过程是由上往下读取到一条语句，即编译一条，所以在函数的编写时，函数的定义语句必须写在调用语句之前，否则函数将无法使用。(3)与其他开发语言不同，shell中的变量并没有严格的生存期概念，只要在之前代码出现使用过的变量，在之后代码中都可以直接使用。

16.4.2 函数的参数传递

当我们调用函数时，如果函数要用到某些数据而自己无法得到，则需要调用方为它提供，这就可以使用参数传递实现。所以参数传递的功能是：调用方，给函数传递素材性数据，让函数使用该素材数据做运算，该素材数据称为参数。

函数中参数定义的格式是：在函数代码中用  $数字  的格式来指定参数的编号、个数，如：$1  $2，若达到10个以上的参数时需用{}明确，如：${10}。调用函数时，只需要在函数名后面列举出要传递进去的数据即可，如下例：

vi test.sh

#!/bin/bash

jiaFa(){

letres=$1+$2   #使用参数，进行计算，参数与调用方给定的一一对应

echores=$res

}

shu1=5

shu2=10

jiaFa  shu1 shu2     #调用函数，并在后面列举出传给它的参数

16.4.3 函数的返回值

反过来想，当函数执行完毕后，如果需要携带数据回到调用方，让调用方使用该数据继续运行，则使用函数的返回值实现。

函数中的书写格式是：在函数代码中用 return 关键字指定带回的返回值，调用方使用 $? 的格式接收返回值。案例如下：

vi test.sh

#!/bin/bash

jiaFa(){

letres=$1+$2

return  $res

}

shu1=5

shu2=10

jiaFa shu1  shu2     #调用函数，并在后面列举出传给它的参数

he=$?   #$?代表之前代码中离的最近的一个函数的返回值

echo $shu1 + $shu2 = $he

16.4.4 小结

通过以上的几个案例可以想到，当一段代码会经常被使用到时，我们可以提前把代码写到一个函数中，那么在之后的shell程序中，如果用到，只需要直接调用就可以了，无需再把代码编写一般，这样就实现了一次定义，多次调用的效果，既节约了代码，又清晰了思路。

另外，关于shell编程部分，初学者可能会感觉有些难度，那么首先要确保能够先理解本章中各案例的每行代码的功能，理解每个案例的执行思路。然后按照每个案例的功能，给自己设计一个类似的案例编写下试试，慢慢积累编程的思路和感觉。关于编程能力的锻炼是需要较多案例演习才能够掌握熟练的。这里为大家提供一个系统用户管理的完整案例以供大家借鉴。

vi  /mnt/userManage.sh

#!/bin/bash

echo"-------------------------------------"

echo "   welcome to user manage system"

echo"-------------------------------------"

echo ""

run=true

while $run

do

select  xuan  in "show all users" "add a new user" "change a user's password" "delete a user" "Exit"

do

case  $xuan  in

"showall users")

allUsers=`awk-F ":"  '{print $1}'  /etc/passwd`

echo  $allUsers ;;

"adda new user")

echo please input a new username:

read name

useradd $name

passwd $name  ;;

"changea user's password")

echo please input a  username forchange:

read name

passwd $name  ;;

"deletea user")

echo please input a  username fordelete:

read name

userdel -r $name  ;;

"Exit")

echo byebye

run=false   ;;

esac

break

done

done