Linux下Shell基礎知識簡介

Shell

Shell是一種具備特殊功能的程式，它是介於使用者和 UNIX/Linux 作業系統之核心程式（kernel）間的一個介面。為什麼我們說 shell 是一種介於系統核心程式與使用者間的中介者呢？讀過作業系統概論的讀者們都知道作業系統是一個系統資源的管理者與分配者，當您有需求時，您得向系統提出；從作業系統的角度來看，它也必須防止使用者因為錯誤的操作而造成系統的傷害？眾所周知，對電腦下命令得透過命令（command）或是程式（program）；程式有編譯器（compiler）將程式轉為二進位代碼，可是命令呢？其實shell 也是一支程式，它由輸入裝置讀取命令，再將其轉為電腦可以瞭解的機械碼，然後執行它。 

各種作業系統都有它自己的Shell，以 DOS 為例，它的 shell 就是 command.com 檔。如同 DOS 下有 NDOS，4DOS，DRDOS 等不同的命令解譯程式可以取代標準的 command.com ，UNIX 下除了 Bourne shell（/bin/sh） 外還有 C shell（/bin/csh）、Korn shell（/bin/ksh）、Bourne again shell（/bin/bash）、Tenex C shell（tcsh） … 等其它的 shell。UNIX/Linux 將 shell 獨立於核心程式之外，使得它就如同一般的應用程式，可以在不影響作業系統本身的情況下進行修改、更新版本或是添加新的功能。 

Shell 的啟用 

在系統起動的時候，核心程式會被載入記憶體，負責管理系統的工作，直到系統關閉為止。它建立並控制著處理常式，管理記憶體、檔案系統、通訊等等。而其它的程式，包括 shell 程式，都存放在磁碟中。核心程式將它們載入記憶體，執行它們，並且在它們中止後清理系統。Shell 是一個公用程式，它在您簽入時起動。藉由解譯使用者輸入的命令（由命令列或命令檔），Shell 提供使用者和核心程式產生交談的功能。 

當您簽入（login）時，一個交談式的shell 會跟著起動，並提示您輸入命令。在您鍵入一個命令後，接著就是 shell 的工作了，它會進行：  

1. 文法分析命令列 

2. 處理萬用字元（wildcards）、轉向（redirection）、管線（pipes）與工作控制（job control） 

3. 搜尋並執行命令 

當您剛開始學UNIX/Linux系統時，您大部份的時間會花在於提示符號（prompt）下執行命令。 

shell script is just like *.bat in windows.
如果您經常會輸入一組相同形式的命令，您可能會想要自動執行那些工作。如此，您可以將一些命令放入一個檔案（稱為命令檔，shell script），然後執行該檔。一個shell 命令檔很像是 DOS 下的批次檔（如 Autoexec.bat）：它把一連串的 UNIX 命令存入一個檔案，然後執行該檔。較成熟的命令檔還支援若干現代程式語言的控制結構，譬如說能做條件判斷、迴圈、檔案測試、傳送參數等。要寫著寫命令檔，不僅要學習程式設計的結構和技巧，而且對 UNIX/Linux 公用程式及如何運作需有深入的瞭解。有些公用程式的功能非常強大（例如 grep、sed 和awk），它們常被用於命令檔來操控命令輸出和檔案。在您對那些工具和程式設計結構變得熟悉之後，您就可以開始寫命令檔。當由命令檔執行命令時，此刻，您就已經把 shell 當做程式語言使用了。

Shell 的發展曆史 

第一個有重要意義的，標準的 UNIX shell 是V7（AT&T的第七版）UNIX，在1979 年底被提出，且以它的創造者 Stephen Bourne 來命名。Bourne shell 是以 Algol 這種語言為基礎來設計，主要被用來做自動化系統管理工作。雖然 Bourne shell 以簡單和速度而受歡迎，但它缺少許多交談性使用的特色，例如曆程、別名和工作控制。 

C shell 是在加州大學柏克來分校於70年代末期發展而成，而以2BSD UNIX的部分發行。這個 shell 主要是由 Bill Joy 寫成，提供了一些在標準 Bourne shell 所看不到的額外特色。C shell 是以C 程式語言作為基礎，且它被用來當程式語言時，能共用類似的文法。它也提供在交談式運用上的改進，例如命令列曆程、別名和工作控制。因為 C shell 是在大型主機器上設計出來，且增加了一些額外功能，所以 C shell 有在小型機器上跑得較慢，即使在大型主機器上跟 Bourne shell 比起來也顯得緩慢。

有了 Bourne shell 和 C shell 之後，UNIX 使用者就有了選擇，且爭論那一個 shell 較好。AT&T 的David Korn 在 80 年代中期發明了 Korn shell，在 1986 年發行且在 1988 年成為正式的部分 SVR4 UNIX。Korn shell 實際上是 Bourne shell 的超集，且不只可在 UNIX 系統上執行，同時也可在 OS/2、VMS、和 DOS上執行。它提供了和 Bourne shell 向上相容的能力，且增加了許多在 C shell 上受歡迎的特色，更增加了速度和效率。 Korn shell 已曆經許多修正版，要找尋您使用的是那一個版本可在 ksh 提示符號下按 Ctrl-v 鍵。 

三種主要的 Shell 與其分支 

在大部份的UNIX系統，三種著名且廣被支援的shell 是Bourne shell（AT&T shell，在 Linux 下是BASH）、C shell（Berkeley shell，在 Linux 下是TCSH）和 Korn shell（Bourne shell的超集）。這三種 shell 在交談（interactive）模式下的表現相當類似，但作為命令檔案語言時，在文法和執行效率上就有些不同了。 

Bourne shell 是標準的 UNIX shell，以前常被用來做為管理系統之用。大部份的系統管理命令檔案，例如 rc start、stop 與shutdown 都是Bourne shell 的命令檔，且在單一使用者模式（single user mode）下以 root 簽入時它常被系統管理者使用。Bourne shell 是由 AT&T 發展的，以簡潔、快速著名。 Bourne shell 提示符號的預設值是 $。 

C shell 是柏克萊大學（Berkeley）所開發的，且加入了一些新特性，如命令列曆程（history）、別名（alias）、內建算術、檔名完成（filename completion）、和工作控制（job control）。對於常在交談模式下執行 shell 的使用者而言，他們較喜愛使用 C shell；但對於系統管理者而言，則較偏好以 Bourne shell 來做命令檔，因為 Bourne shell 命令檔比 C shell 命令檔來的簡單及快速。C shell 提示符號的預設值是 %。 

Korn shell 是Bourne shell 的超集（superset），由 AT&T 的 David Korn 所開發。它增加了一些特色，比 C shell 更為先進。Korn shell 的特色包括了可編輯的曆程、別名、函式、正規運算式萬用字元（regular expression wildcard）、內建算術、工作控制（job control）、共作處理（coprocessing）、和特殊的除錯功能。Bourne shell 幾乎和 Korn shell 完全向上相容（upward compatible），所以在 Bourne shell 下開發的程式仍能在 Korn shell 上執行。Korn shell 提示符號的預設值也是 $。在 Linux 系統使用的 Korn shell 叫做 pdksh，它是指 Public Domain Korn Shell。 

除了執行效率稍差外，Korn shell 在許多方面都比 Bourne shell 為佳；但是，若將 Korn shell 與 C shell 相比就很困難，因為二者在許多方面都各有所長，就效率和容易使用上看，Korn shell 是優於 C shell，相信許多使用者對於 C Shell 的執行效率都有負面的印象。 

在shell 的文法方面，Korn shell 是比較接近一般程式語言，而且它具有子程式的功能及提供較多的資料型態。至於 Bourne shell，它所擁有的資料型態是三種 shell 中最少的，僅提供字串變數和布爾型態。在整體考量下 Korn shell 是三者中表現最佳者，其次為 C shell，最後才是 Bourne shell，但是在實際使用中仍有其它應列入考慮的因素，如速度是最重要的選擇時，很可能應該採用 Bourne shell，因它是最基本的 shell，執行的速度最快。

Shell 的功用 
為了確保任何提示符號下輸入的命令都能夠適當地執行。shell 擔任的工作包括有：  
1. 讀取輸入和文法分析命令列   
2. 對特殊字元求值   
3. 設立管線、轉向、和幕後處理   
4. 處理訊號
5. 設立程式來執行