Bourne Shell及shell編程(1)

Bourne Shell

介紹：Bourne Shell 基礎及其他很多有用的特性，shell編程及組織。

主要內容：
.shell基礎 基本介紹，環境，選項，特殊字元
.shell變數 使用者定義變數，環境變數，位置變數(shell 參數)
.shell script編程
條件測試，迴圈及重複控制
.shell定製

1.shell基礎知識
作者：Stephen Bourne 在Bell實驗室開發
建議：man sh 查看相關UNIX上的改進或特性

(1)shell提示符及其環境
/etc/passwd檔案
提示符：$
/etc/profile $HOME/.profile
(2)shell執行選項
-n 測試shell script文法結構，唯讀取shell script但不執行
-x 進入跟蹤方式，顯示所執行的每一條命令，用於調度
-a Tag all variables for export
-c "string" 從strings中讀取命令
-e 非互動方式
-f 關閉shell檔案名稱產生功能
-h locate and remember functions as defind
-i 互動方式
-k 從環境變數中讀取命令的參數
-r 限制方式
-s 從標準輸入讀取命令
-t 執行命令後退出(shell exits)
-u 在替換中如使用未定義變數為錯誤
-v verbose,顯示shell輸入行

這些選項可以聯合使用，但有些顯然相互衝突，如-e和-i.

(3)受限制shell(Restircted Shell)
sh -r 或 /bin/rsh

不能執行如下操作：cd, 更改PATH,指定全路徑名，輸出重新導向，因此可以提供一個較
好的控制和安全機制。通常rsh用於應用型使用者及撥號使用者，這些使用者通常是看不到提
示符的。通常受限制使用者的主目錄是不可寫的。

不足：如果使用者可以調用sh,則rsh的限制將不在起作用，事實上如果使用者在vi及more
程式中調用shell,而這時rsh的限制將不再起作用。

(4)用set改變 shell選項
使用者可以在$提示符下用set命令來設定或取消shell的選項。使用-設定選項，+取消相應
選項，大多數UNIX系統允許a,e,f,h,k,n,u,v和x的開關設定/取消。

set -xv
啟動跟蹤方式;顯示所有的命令及替換，同樣顯示輸入。
set -tu
關閉在替換時對未定義變數的檢查。

使用echo $-顯示所有已設定的shell選項。

(5)使用者開機檔案 .profile
PATH=$PATH:/usr/loacl/bin; export PATH

(6)shell環境變數
CDPATH 用於cd命令的尋找路徑
HOME /etc/passwd檔案中列出的使用者主目錄
IFS Internal Field Separator,預設為空白格，tab及分行符號
MAIL /var/mail/$USERNAME mail等程式使用
PATH
PS1，PS2 預設提示符($)及換行提示符(>)
TERM 終端類型，常用的有vt100,ansi,vt200,xterm等

樣本：$PS1="test:";export PS1
test: PS1="/$";export PS1
$echo $MAIL
/var/mail/username
(7)保留字元及其含義
$ shell變數名的開始，如$var
| 管道，將標準輸出轉到下一個命令的標準輸入
# 注釋開始
& 在後台執行一個進程
？ 匹配一個字元
* 匹配0到多個字元(與DOS不同，可在檔案名稱中間使用，並且含.)
$- 使用set及執行時傳遞給shell的標誌位
$! 最後一個子進程的進程號
$# 傳遞給shell script的參數個數
$* 傳遞給shell script的參數
$@ 所有參數，個別的用雙引號括起來
$? 上一個命令的傳回碼
$0 當前shell的名字
$n (n:1-) 位置參數
$$ 進程標識號(Process Identifier Number, PID)
>file 輸出重新導向
`command` 命令替換，如 filename=`basename /usr/local/bin/tcsh`
>>fiile 輸出重新導向，append

轉義符及單引號：
$echo "$HOME $PATH"
/home/hbwork /opt/kde/bin:/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:/usr/X11R6/bin:
$echo '$HOME $PATH'
$HOME $PATH
$echo /$HOME $PATH
$HOME /opt/kde/bin:/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:/usr/X11R6/bin:/home/hbwork/bin

其他：
$dir=ls
$$dir
$alias dir ls
$dir

ls > filelist
ls >> filelist
wc -l < filelist
wc -l filelist
sleep 5; echo 5 seconds reaches; ls -l
ps ax |egrep inetd
find / -name core -exec rm {} /; &
filename=`date "+%Y%m%d"`.log

2. shell變數
變數：代表某些值的符號，如$HOME,cd命令尋找$HOME,在電腦語言中可以使用變數可以
進行多種運算和控制。

Bourne Shell有如下四種變數：
.使用者自訂變數
.位置變數即 shell script之參數
.預定義變數（特殊變數）
.環境變數(參考shell定製部分)
(1)使用者自訂變數（資料的儲存）
$ COUNT=1
$ NAME="He Binwu"

技巧：因為大部分UNIX命令使用小寫字元，因此在shell編程中通常使用全大寫變數，
當然這並不是強制性的，但使用大寫字元可以在編程中方便地識別變數。

變數的調用：在變數前加$
$ echo $HOME
/home/hbwork
$ WEEK=Satur
$ echo Today is $WEEKday
Today is
$echo Today is ${WEEK}day
Today is Saturday

Shell變數賦值從右從左進行(Linux Shell/bash從左向右賦值!)
$ X=$Y Y=y
$ echo $X
y
$ Z=z Y=$Z
$ echo $Y

$

使用unset命令刪除變數的賦值
$ Z=hello
$ echo $Z
hello
$ unset Z
$ echo $Z

$

有條件的命令替換
在Bourne Shell中可以使變數替換在特定條件下執行，即有條件的環境變數替換。
這種變數替換總是用大括弧括起來的。

.設定變數的預設值
在變數未賦值之前其值為空白。Bourne Shell允許對變數設定預設值，其格式如下：
${variable:-defaultvalue}
例：
$ echo Hello $UNAME
Hello
$ echo Hello ${UNAME:-there}
Hello there
$ echo $UNAME #變數值並未發生變化

$ UNAME=hbwork
$ echo Hello ${UNAME:-there}
Hello hbwork
$
.另一種情況：改變變數的值，格式如下：
${variable:=value}

例：
$ echo Hello $UNAME
Hello
$ echo Hello ${UNAME:=there}
Hello there
$ echo $UNAME #變數值並未發生變化
there
$
.變數替換中使用命令替換
$USERDIR=${$MYDIR:-`pwd`}

.在變數已賦值時進行替換 ${variable:+value}
.帶有錯誤檢查的有條件變數替換
${variable:?value}
例：
$ UNAME=
$ echo ${UNAME:?"UNAME has not been set"}
UNAME: UNAME has not been set
$ echo ${UNAME:?}
UNAME: parameter null or not set

(2)位置變數(Shell參數)
在shell script中位置參數可用$1..$9表示，$0表示內容通常為當前執行程式的檔案名稱。
.防止變數值被替換 readonly variable
.使用export命令輸出變數，使得變數對子shell可用，當shell執行一下程式時，shell
將為其設定一個新的環境讓其執行，這稱之了subshell. 在Bourne Shell中變數通常
被認為是本地變數，也就是說在對其賦值之外的shell環境之外是不認識此變數的。使
用export對subshell可用。

例：對變數PS1的export操作，shell的提示符將發生變化。
$ PS1=`hostname`$
peony$sh
$ echo $PS1
$ <-輸出結果
$ exit
peony$export PS1
peony$sh
peony$ echo $PS1
peony$ <-輸出結果
peony$

3.Shell Script編程
目的：使用UNIX所提供的最常用工具來完成所需複雜任務的強大功能。

(1)最簡單的Shell 編程
$ls -R / |grep myname |more

每天資料的備份：
$ cd /usr/yourname; ls * |cpio -o > /dev/rmt/0h

書寫程式的目的是一次編程，多次使用（執行）！

$ cat > backup.sh
cd /home/hbwork
ls * | cpio -o > /dev/rmt/0h
^D

執行：
$ sh backup.sh

或：
$ chmod +x backup.sh
$ ./backup.sh

技巧：在shell script中加入必要的注釋，以便以後閱讀及維護。

(2)shell是一個（編程）語言
同傳統的程式設計語言一樣，shell提供了很多特性，這些特性可以使你的shell script
編程更為有用，如：資料變數、參數傳遞、判斷、流程式控制制、資料輸入和輸出，子
程式及以中斷處理等。

. 在shell編程中使用資料變數可以將程式變數更為通用，如在上面backup.sh中：
cd $WORKDIR
ls * | cpio -o > /dev/rmt/0h

. Shell編程中的注釋以#開頭
. 對shell變數進行數字運算，使用expr命令
expr integer operator integer
其中operator為+ - * / %, 但對*的使用要用轉義符/,如：
$expr 4 /* 5
20
$int=`expr 5 + 7`
$echo $int
12

(3)Shell編程的參數傳遞, 可通過命令列參數以及互動式輸入變數(read)

restoreall.sh 對backup.sh程式的備份磁帶進行恢複
$cat > restoreall.sh
cd $WORKDIR
cpio -i < /dev/rmt/0h
^D
restore1.sh:只能恢複一個檔案
#restore1 --program to restore a single file
cd $WORKDIR
cpio -i $i < /dev/rmt/0h

$restore1 file1

恢複多個檔案restoreany :
#restoreany --program to restore a single file
cd $WORKDIR
cpio -i $* < /dev/rmt/0h

$ restoreany file1 file2 file3

(4)條件判斷
. if-then語句,格式如下:
if command_1
then
command_2
command_3
fi
command_4

在if-then語句中使用了命令返回碼$?,即當command_1執行成功時才執行command_2和
command_3,而command_4總是執行.

樣本程式unload: 在備份成功時刪除原始檔案,帶有錯誤檢查

cd $1
#備份時未考慮不成功的情況!
ls -a | cpio -o > /dev/rmt/0h
rm -rf *

改進如下:

#當使用了管道命令時,管理命令的傳回碼為最後一個命令的傳回碼
if ls -a | cpio -o > /dev/rmt/0h
then
rm -rf *
fi

. if-then-else語句
if command_1
then
command_2
else
command_3
fi

技巧: 由於shell對命令中的多餘的空格不作任何處理,一個好的程式員會用這一特性
對自己的程式採用統一的縮排格式,以增強自己程式的可讀性.

. 使用test命令進行進行條件測試
格式: test conditions

test在以下四種情況下使用: a. 字元比較 b.兩個整數值的比較
c. 檔案操作,如檔案是否存在及檔案的狀態等
d. 邏輯操作,可以進行and/or,與其他條件聯合使用

a. 測試字元資料: shell變數通常民政部下均作為字元變數
str1 = str2 二者相長,相同
str1 != str2 不同
-n string string不為空白(長度不為零)
-z string string為空白
string string不為空白

例:
$ str1=abcd #在含有空格時必須用引號括起來
$ test $str1=abcd
$ echo $?
0
$ str1="abcd "
$ test $str1=abcd
$ echo $?
1
Note: 在test處理含有空格的變數時最好用引號將變數括起來,否則會出現錯誤的結果,
因為shell在處理命令列時將會去掉多餘的空格,而用引號括起來則可以防止
shell去掉這些空格.
例:
$ str1=" "
$ test $str1
$ echo $?
1
$ test "$str1"
$ echo $?
0
$ test -n $str1
test: argument expected
$ test -n "$str1"
$ echo $?
0
$

b. 整數測試: test與expr相同,可以將字元型變數轉換為整數進行操作,expr進行
整數的算術運算,而test則進行邏輯運算.

運算式 說明
---------------------------------------
int1 -eq int2 相等?
int1 -ne int2 不等?
int1 -gt int2 int1 > int2 ?
int1 -ge int2 int1 >= int2 ?
int1 -lt int2 int1 < int2 ?
int1 -le int2 int1 <= int2 ?

例:
$ int1=1234
$ int2=01234
$ test $int1 -eq $int2
$ echo $?
0

c. 檔案測試:檢查檔案狀態如存在及讀寫權限等

-r filename 使用者對檔案filename有讀許可權?
-w filename 使用者對檔案filename有寫入權限?
-x filename 使用者對檔案filename有可執行許可權?
-f filename 檔案filename為普通檔案?
-d filename 檔案filename為目錄?
-c filename 檔案filename為字元裝置檔案?
-b filename 檔案filename為塊裝置檔案?
-s filename 檔案filename大小不為零?
-t fnumb 與檔案描述符fnumb(預設值為1)相關的裝置是一個終端裝置?

d. 測試條件之否定,使用!
例:
$ cat /dev/null > empty
$ test -r empty
$ echo $?
0
$ test -s empty
1
$ test ! -s empty
$ echo $?
0
e. 測試條件之邏輯運算
-a And
-o Or

例: $ test -r empty -a -s empty
$ echo $?
1
f. 進行test測試的標準方法
因為test命令在 shell編程中佔有很重要的地位,為了使shell能同其他程式設計語言一樣
便於閱讀和組織, Bourne Shell在使用test測試時使用了另一種方法:用方括弧將整個
test測試括起來:

$ int1=4
$ [ $int1 -gt 2 ]
$ echo $?
0

例: 重寫unload程式,使用test測試
#!/bin/sh
#unload - program to backup and remove files
#syntax: unload directory

#check arguments
if [ $# -ne 1 ]
then
echo "usage: $0 directory"
exit 1
fi

#check for valid directory name
if [ ! -d "$1" ]
then
echo "$1 is not a directory"
exit 2
fi

cd $1

ls -a | cpio -o > /dev/rmt/0h

if [ $? -eq 0 ]
then
rm -rf *
else
echo "A problem has occured in creating backup"
echo "The directory will not be ereased"
echo "Please check the backup device"
exit 3
fi
# end of unload

在如上樣本中出現了exit, exit有兩個作用:一是停止程式中其他命令的執行,二是
設定程式的退出狀態

g. if嵌套及elif結構
if command
then
command
else
if command
then
command
else
if command
then
command
fi
fi
fi

改進:使用elif結構
if command
then
command
elif command
then
command
elif command
then
command
fi

elif結構同if結構類似,但結構更清淅,其執行結果完全相同.