Bash 執行個體，第 1 部分：Bourne again shell (bash) 基本編程

Daniel Robbins
總裁兼 CEO，Gentoo Technologies, Inc.
2000 年 3 月

        通過學習如何使用 bash 指令碼語言編程，將使 Linux 的日常互動更有趣和有生產力，同時還可以利用那些已熟悉和喜愛的標準 UNIX 概念（如管道和重新導向）。在此三部分系列中，Daniel Robbins 將以樣本指導您如何用 bash 編程。他將講述非常基本的知識（這使此系列十分適合初學者），並在後續系列中逐步引入更進階特性。

您可能要問：為什麼要學習 Bash 編程？好，以下是幾條令人信服的理由：

已經在運行它
如果查看一下，可能會發現：您現在正在運行 bash。因為 bash 是標準 Linux shell，並用於各種目的，所以，即使更改了預設 shell，bash 可能仍在系統中某處運行。因為 bash 已在運行，以後啟動並執行任何 bash 指令碼都天生是有效利用記憶體的，因為它們與任何已啟動並執行 bash 進程共用記憶體。如果正在啟動並執行工具可以勝任工作，並且做得很好，為什麼還要裝入一個 500K 的解譯器？

已經在使用它
不僅在運行 bash，實際上，您每天還在與 bash 打交道。它總在那裡，因此學習如何最大限度使用它是有意義的。這樣做將使您的 bash 經驗更有趣和有生產力。但是為什麼要學習 bash 編程？很簡單，因為您已在考慮如何運行命令、CPing 檔案以及管道化和重新導向輸出。為什麼不學習一種語言，以便使用和利用那些已熟悉和喜愛的強大省時的概念？命令 shell 開啟了 UNIX 系統的潛能，而 bash 正是這個 Linux shell。它是您和機器之間的進階紐帶。增長 bash 知識吧，這將自動提高您在 Linux 和 UNIX 中的生產力 -- 就那麼簡單。

Bash 困惑
以錯誤方式學習 bash 令人十分困惑。許多新手輸入 "man bash" 來查看 bash 協助頁，但只得到非常簡單和技術方面的 shell 功能性描述。還有人輸入 "info bash"（來查看 GNU 資訊文檔），只能得到重新顯示的協助頁，或者（如果幸運）略為友好的資訊文檔。

儘管這可能使初學者有些失望，但標準 bash 文檔無法滿足所有人的要求，它只適合那些已大體熟悉 shell 編程的人。協助頁中確實有很多極好的技術資訊，但對初學者的協助卻有限。

這就是本系列的目的所在。在本系列中，我將講述如何實際使用 bash 編程概念，以便編寫自己的指令碼。與技術描述不同，我將以簡單的語言為您解釋，使您不僅知道事情做什麼，還知道應在何時使用。在此三部分系列末尾，您將可以自己編寫複雜的 bash 指令碼，並可以自如地使用 bash 以及通過閱讀（和理解）標準 bash 文檔來補充知識。讓我們開始吧。

環境變數
在 bash 和幾乎所有其它 shell 中，使用者可以定義環境變數，這些環境變數在以 ASCII 字串儲存。環境變數的最便利之處在於：它們是 UNIX 進程模型的標準部分。這意味著：環境變數不僅由 shell 指令碼獨用，而且還可以由編譯過的標準程式使用。當在 bash 中“匯出”環境變數時，以後啟動並執行任何程式，不管是不是 shell 指令碼，都可以讀取設定。一個很好的例子是 vipw 命令，它通常允許 root 使用者編輯系統口令檔案。通過將 EDITOR 環境變數設定成喜愛的文字編輯器名稱，可以配置 vipw，使其使用該編輯器，而不使用 vi，如果習慣於 xemacs 而確實不喜歡 vi，那麼這是很便利的。

在 bash 中定義環境變數的標準方法是：

$ myvar='This is my environment variable!'

以上命令定義了一個名為 "myvar" 的環境變數，並包含字串 "This is my environment variable!"。以上有幾點注意事項：第一，在等號 "=" 的兩邊沒有空格，任何空格將導致錯誤（試一下看看）。第二個件要注意的事是：雖然在定義一個字時可以省略引號，但是當定義的環境變數值多於一個字時（包含空格或製表鍵），引號是必須的。

引用細節 有關如何在 bash 中使用引號的非常詳盡的資訊，請參閱 bash 協助頁面中的“引用”一節。特殊字元序列由其它值“擴充”（替換）確實使 bash 中字串的處理變得複雜。本系列將只講述最常用的引用功能。

第三，雖然通常可以用雙引號來替代單引號，但在上例中，這樣做會導致錯誤。為什麼呢？因為使用單引號禁用了稱為擴充的 bash 特性，其中，特殊字元和字元系列由值替換。例如，"!" 字元是曆史擴充字元，bash 通常將其替換為前面輸入的命令。（本系列文章中將不講述曆史擴充，因為它在 bash 編程中不常用。有關曆史擴充的詳細資料，請參閱 bash 協助頁中的“曆史擴充”一節。）儘管這個類似於宏的功能很便利，但我們現在只想在環境變數後面加上一個簡單的驚嘆號，而不是宏。

現在，讓我們看一下如何實際使用環境變數。這有一個例子：

$ echo $myvarThis is my environment variable!

通過在環境變數的前面加上一個 $，可以使 bash 用 myvar 的值替換它。這在 bash 術語中叫做“變數擴充”。但是，這樣做將怎樣：

$ echo foo$myvarbarfoo

我們希望回顯 "fooThis is my environment variable!bar"，但卻不是這樣。錯在哪裡？簡單地說，bash 變數擴充設施陷入了困惑。它無法識別要擴充哪一個變數：$m、$my、$myvar 、$myvarbar 等等。如何更明確清楚地告述 bash 引用哪一個變數？試一下這個：

$ echo foo${myvar}barfooThis is my environment variable!bar

如您所見，當環境變數沒有與周圍文本明顯分開時，可以用花括弧將它括起。雖然 $myvar 可以更快輸入，並且在大多數情況下正確工作，但 ${myvar} 卻能在幾乎所有情況下正確通過文法分析。除此之外，二者相同，將在本系列的餘下部分看到變數擴充的兩種形式。請記住：當環境變數沒有用空白（空格或製表鍵）與周圍文本分開時，請使用更明確的花括弧形式。

回想一下，我們還提到過可以“匯出”變數。當匯出環境變數時，它可以自動地由以後啟動並執行任何指令碼或可執行程式環境使用。shell 指令碼可以使用 shell 的內建環境變數支援“到達”環境變數，而 C 程式可以使用 getenv() 函數調用。這裡有一些 C 程式碼範例，輸入並編譯它們 -- 它將協助我們從 C 的角度理解環境變數：

myvar.c -- 樣本環境變數 C 程式

#include #include int main(void) { char *myenvvar=getenv("EDITOR"); printf("The editor environment variable is set to %s/n",myenvvar);}

將上面的代碼儲存到檔案 myenv.c 中，然後發出以下命令進行編譯：

$ gcc myenv.c -o myenv

現在，目錄中將有一個可執行程式，它在運行時將列印 EDITOR 環境變數的值（如果有值的話）。這是在我機器上運行時的情況：

$ ./myenvThe editor environment variable is set to (null)

啊... 因為沒有將 EDITOR 環境變數設定成任何值，所以 C 程式得到一個Null 字元串。讓我們試著將它設定成特定值：

$ EDITOR=xemacs$ ./myenvThe editor environment variable is set to (null)

雖然希望 myenv 列印值 "xemacs"，但是因為還沒有匯出環境變數，所以它卻沒有很好地工作。這次讓它正確工作：

$ export EDITOR$ ./myenvThe editor environment variable is set to xemacs

現在，如您親眼所見：不匯出環境變數，另一個進程（在本例中是樣本 C 程式）就看不到環境變數。順便提一句，如果願意，可以在一行定義並匯出環境變數，如下所示：

$ export EDITOR=xemacs

這與兩行版本的效果相同。現在該示範如何使用 unset 來除去環境變數：

$ unset EDITOR$ ./myenvThe editor environment variable is set to (null)

dirname 和 basename 請注意：dirname 和 basename 不是磁碟上的檔案或目錄，它們只是字串操作命令。

截斷字串概述
截斷字串是將初始字串截斷成較小的獨立塊，它是一般 shell 指令碼每天執行的任務之一。很多時候，shell 指令碼需要採用全限定路徑，並找到結束的檔案或目錄。雖然可以用 bash 編碼實現（而且有趣），但標準 basename UNIX 可執行程式可以極好地完成此工作：

$ basename /usr/local/share/doc/foo/foo.txtfoo.txt$ basename /usr/home/drobbinsdrobbins

Basename 是一個截斷字串的極簡便工具。它的相關命令 dirname 返回 basename 丟棄的“另”一部分路徑。

$ dirname /usr/local/share/doc/foo/foo.txt/usr/local/share/doc/foo$ dirname /usr/home/drobbins//usr/home

命令替換
需要知道一個簡便操作：如何建立一個包含可執行命令結果的環境變數。這很容易：

$ MYDIR=`dirname /usr/local/share/doc/foo/foo.txt`$ echo $MYDIR/usr/local/share/doc/foo

上面所做的稱為“命令替換”。此例中有幾點需要指出。在第一行，簡單地將要執行的命令以 反引號括起。那不是標準的單引號，而是鍵盤中通常位於 Tab 鍵之上的單引號。可以用 bash 備用命令替換文法來做同樣的事：

$ MYDIR=$(dirname /usr/local/share/doc/foo/foo.txt)$ echo $MYDIR/usr/local/share/doc/foo

如您所見，bash 提供多種方法來執行完全一樣的操作。使用命令替換可以將任何命令或命令管道放在 ` ` 或 $( ) 之間，並將其分配給環境變數。真方便！下面是一個例子，示範如何在命令替換中使用管道：

MYFILES=$(ls /etc | grep pa)bash-2.03$ echo $MYFILESpam.d passwd

象專業人員那樣截斷字串
儘管 basename 和 dirname 是很好的工具，但有時可能需要執行更進階的字串“截斷”，而不只是標準的路徑名操作。當需要更強的說服力時，可以利用 bash 內建的變數擴充功能。已經使用了類似於 ${MYVAR} 的標準類型的變數擴充。但是 bash 自身也可以執行一些便利的字串截斷。看一下這些例子：

$ MYVAR=foodforthought.jpg$ echo ${MYVAR##*fo}rthought.jpg$ echo ${MYVAR#*fo}odforthought.jpg

在第一個例子中，輸入了 ${MYVAR##*fo}。它的確切含義是什嗎？基本上，在 ${ } 中輸入環境變數名稱，兩個 ##，然後是萬用字元 ("*fo")。然後，bash 取得 MYVAR，找到從字串 "foodforthought.jpg" 開始處開始、且匹配萬用字元 "*fo" 的最長子字串，然後將其從字串的開始處截去。剛開始理解時會有些困難，為了感受一下這個特殊的 "##" 選項如何工作，讓我們一步步地看看 bash 如何完成這個擴充。首先，它從 "foodforthought.jpg" 的開始處搜尋與 "*fo" 萬用字元匹配的子字串。以下是檢查到的子字串：

f fo MATCHES *fofoo foodfoodf foodfo MATCHES *fofoodforfoodfort foodforthfoodfortho foodforthoufoodforthougfoodforthoughtfoodforthought.jfoodforthought.jpfoodforthought.jpg

在搜尋了匹配的字串之後，可以看到 bash 找到兩個匹配。它選擇最長的匹配，從初始字串的開始處除去，然後返回結果。

上面所示的第二個變數擴充形式看起來與第一個相同，但是它只使用一個 "#" -- 並且 bash 執行幾乎同樣的過程。它查看與第一個例子相同的子字串系列，但是 bash 從初始字串除去最短的匹配，然後返回結果。所以，一查到 "fo" 子字串，它就從字串中除去 "fo"，然後返回 "odforthought.jpg"。

這樣說可能會令人十分困惑，下面以一簡單方式記住這個功能。當搜尋最長相符時，使用 ##（因為 ## 比 # 長）。當搜尋最短匹配時，使用 #。看，不難記吧！等一下，怎樣記住應該使用 '#' 字元來從字串開始部分除去？很簡單！注意到了嗎：在美國鍵盤上，shift-4 是 "$"，它是 bash 變數擴充字元。在鍵盤上，緊靠 "$" 左邊的是 "#"。這樣，可以看到："#" 位於 "$" 的“開始處”，因此（根據我們的記憶法），"#" 從字串的開始處除去字元。您可能要問：如何從字串末尾除去字元。如果猜到我們使用美國鍵盤上緊靠 "$" 右邊的字元 ("%)，那就猜對了。這裡有一些簡單的例子，解釋如何截去字串的末尾部分：

$ MYFOO="chickensoup.tar.gz"$ echo ${MYFOO%%.*}chickensoup$ echo ${MYFOO%.*}chickensoup.tar

正如您所見，除了將匹配萬用字元從字串末尾除去之外，% 和 %% 變數擴充選項與 # 和 ## 的工作方式相同。請注意：如果要從末尾除去特定子字串，不必使用 "*" 字元：

MYFOOD="chickensoup"$ echo ${MYFOOD%%soup}chicken

在此例中，使用 "%%" 或 "%" 並不重要，因為只能有一個匹配。還要記住：如果忘記了應該使用 "#" 還是 "%"，則看一下鍵盤上的 3、4 和 5 鍵，然後猜出來。

可以根據特定字元位移和長度，使用另一種形式的變數擴充，來選擇特定子字串。試著在 bash 中輸入以下行：

$ EXCLAIM=cowabunga$ echo ${EXCLAIM:0:3}cow$ echo ${EXCLAIM:3:7}abunga

這種形式的字串截斷非常簡便，只需用冒號分開來指定起始字元和子字串長度。

應用字串截斷
現在我們已經學習了所有截斷字串的知識，下面寫一個簡單短小的 shell 指令碼。我們的指令碼將接受一個檔案作為自變數，然後列印：該檔案是否是一個 tar 檔案。要確定它是否是 tar 檔案，將在檔案末尾尋找模式 ".tar"。如下所示：

mytar.sh -- 一個簡單的指令碼

#!/bin/bashif [ "${1##*.}" = "tar" ]then echo This appears to be a tarball.else echo At first glance, this does not appear to be a tarball.fi

要運行此指令碼，將它輸入到檔案 mytar.sh 中，然後輸入 "chmod 755 mytar.sh"，產生可執行檔。然後，如下做一下 tar 檔案實驗：

$ ./mytar.sh thisfile.tarThis appears to be a tarball.$ ./mytar.sh thatfile.gzAt first glance, this does not appear to be a tarball.

好，成功運行，但是不太實用。在使它更實用之前，先看一下上面使用的 "if" 語句。語句中使用了一個布林運算式。在 bash 中，"=" 比較子檢查字串是否相等。在 bash 中，所有布林運算式都用方括弧括起。但是布林運算式實際上測試什嗎？讓我們看一下左邊。根據前面所學的字串截斷知識，"${1##*.}" 將從環境變數 "1" 包含的字串開始部分除去最長的 "*." 匹配，並返回結果。這將返迴文件中最後一個 "." 之後的所有部分。顯然，如果檔案以 ".tar" 結束，結果將是 "tar"，條件也為真。

您可能會想：開始處的 "1" 環境變數是什麼。很簡單 -- $1 是傳給指令碼的第一個命令列自變數，$2 是第二個，以此類推。好，已經回顧了功能，下面來初探 "if" 語句。

If 語句
與大多數語言一樣，bash 有自己的條件形式。在使用時，要遵循以上格式；即，將 "if" 和 "then" 放在不同行，並使 "else" 和結束處必需的 "fi" 與它們水平對齊。這將使代碼易於閱讀和調試。除了 "if,else" 形式之外，還有其它形式的 "if" 語句：

if [ condition ]then actionfi

只有當 condition 為真時，該語句才執行操作，否則不執行操作，並繼續執行 "fi" 之後的任何行。

if [ condition ]then actionelif [ condition2 ]then action2...elif [ condition3 ]then else actionxfi

以上 "elif" 形式將連續測試每個條件，並執行符合第一個真條件的操作。如果沒有條件為真，則將執行 "else" 操作，如果有一個條件為真，則繼續執行整個 "if,elif,else" 語句之後的行。

下一次
我們已經學習了最基本的 bash 功能，現在要加快腳步，準備編寫一些實際指令碼。在下一篇中，將講述迴圈概念、函數、名稱空間和其它重要主題。然後，將準備好編寫一些更複雜的指令碼。在第三篇中，將重點講述一些非常複雜的指令碼和功能，以及幾個 bash 指令碼設計選項。再見！

參考資料

• 訪問 GNU's bash 首頁
• 查看 bash online reference manual

轉自：IBM developerWorks 中國網站