shell中的特殊符號

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學習撰寫 script 最迅速的捷徑是觀摩別人的 script 檔案。不過，此法儘管實際，但這對於 shell 基礎認知不足的人來說，通常都得到"事倍功半"，甚至半途而廢。通常第一個問題就是搞不懂那些"特殊符號"到底在代表什麼意義，又到底她們幹了些什麼?

以下，農夫嘗試列出常用的特殊符號表列，並在說明中加入簡短的範例。原則上，"詳細介紹"實非本章寫作的原意。因為這些符號，在我後面打算撰寫的章節，可能會再次出現。因此本章僅是表列性質。
 #     ;       ;;      .      ,        /       \          ‘string‘
 |     !       $      ${}     $?       $$      $*         "string"
 *     **      ?       :      ^        $#      [email protected]        `command`
{}     []     [[]]    ()     (())      ||      &&     {xx,yy,zz,...}
 ~     ~+      ~-     &     \<...\>     +      -             %
 =     ==      !=                     

輸出/輸入重導向
>     >>     <     <<     : >     &>     2&>     2<>
>&     >&2                         

不管如何，對任何人而言，想更進一步掌握這些符號的定義，最好的參考資料還是線上說明。而主動學習永遠是最好的途徑之一。至於深入理解與運用，是你自己的努力。

# 井號 (comments)

這幾乎是個滿場都有的符號，除了先前已經提過的"第一行"

#!/bin/bash

井號也常出現在一行的開頭，或者位於完整指令之後，這類情況表示符號後面的是註解文字，不會被執行。

# This line is comments.
echo "a = $a" # a = 0

由於這個特性，當臨時不想執行某行指令時，只需在該行開頭加上 # 就行了。這常用在撰寫過程中。

#echo "a = $a" # a = 0

如果她被用在指令中，或者引號雙引號括住的話，或者在倒斜線的後面，那他就變成一般符號，不具上述的特殊功能。

~ 帳戶的 home 目錄

算是個常見的符號，代表使用者的 home 目錄。

cd ~

也可以直接在符號後加上某帳戶的名稱

cd ~user

或者當成是路徑的一部份

~/bin

~+ 當前的工作目錄

這個符號代表當前的工作目錄，她和內建指令 pwd 的作用是相同的。

# echo ~+
/var/log

~- 上次的工作目錄

這個符號代表上次的工作目錄。

# echo ~-
/etc/httpd/logs

; 分號 (Command separator)

在 shell 中，擔任"連續指令"功能的符號就是"分號"。譬如以下的例子

cd ~/backup ; mkdir startup ; cp ~/.* startup/.

;; 連續分號 (Terminator)

專用在 case 的選項，擔任 Terminator 的角色。

case "$fop" in
help) echo "Usage: Command -help -version filename" ;;
version) echo "version 0.1" ;;
esac

. 逗號 (dot)

在 shell 中，使用者應該都清楚，一個 dot 代表目前的目錄，兩個 dot 代表上層目錄。

CDPATH=.:~:/home:/home/web:/var:/usr/local

在上行 CDPATH 的設定中，等號後的 dot 代表的就是目前的目錄的意思。

如果設定檔名稱以 dot 開頭，該檔案就屬特殊檔案，用 ls 指令必須加上 -a 選項才會顯示。

除此之外，在 regular expression 中，一個 dot 代表匹配一個字元。

‘string‘ 單引號 (single quote)

被單引號用括住的內容，將被視為單一字串。在引號內的代表變數的 $ 符號，沒有作用，也就是說，他被視為一般符號處理。

heyyou=home
echo ‘$heyyou‘ # We get $heyyou

"string" 雙引號 (double quote)

被雙引號用括住的內容，將被視為單一字串。在引號內的代表變數的 $ 符號，仍舊可以代入變數內容。這點與單引數的處理方式不同。

heyyou=home
echo "$heyyou" # We get home

`command` 倒引號 (backticks)

在前面的單雙引號，括住的是字串，但如果該字串是一列命令列，會怎樣？答案是不會執行。要處理這種情況，我們得用倒單引號來做。

fdv=`date +%F`
echo "Today $fdv"

在倒引號內的 date +%F 會被視為指令，執行的結果會帶入 fdv 變數中。

, 逗點 (comma)

這個符號常運用在運算當中當做"區隔"用途。如下例

#!/bin/bash

let "t1 = ((a = 5 + 3, b = 7 - 1, c = 15 / 3))"
echo "t1 = $t1, a = $a, b = $b"

/ 斜線 (forward slash)

在路徑表示時，她代表目錄。

cd /etc/rc.d

cd ../..

cd /

通常單一的 / 代表 root 根目錄的意思。這相當常用，也應該很容易理解。此外，她也在四則運算中，代表除法的符號。

let "num1 = ((a = 10 / 2, b = 25 / 5))"

\ 倒斜線 (escape)

在交談模式下的 escape 字元，有幾個作用；放在指令前，有取消 aliases 的作用；放在特殊符號前，則該特殊符號的作用消失；放在指令的最末端，表示指令串連下一行。

# type rm
rm is aliased to `rm -i‘

# \rm ./*.log

上例，我在 rm 指令前加上 escape 字元，作用是暫時取消別名的功能，將 rm 指令還原。

# bkdir=/home
# echo "Backup dir, \$bkdir = $bkdir"
Backup dir, $bkdir = /home

上例 echo 內的 \$bkdir，escape 將 $ 變數的功能取消了，因此，會輸出 $bkdir，而第二個 $bkdir 則會輸出變數的內容 /home。

| 管線 (pipeline)

pipeline 是 UNIX 系統，基礎且重要的觀念。連結上個指令的標準輸出，做為下個指令的標準輸入。

who | wc -l

善用這個觀念，對精簡 script 有相當的協助。

! 驚嘆號(negate or reverse)

通常它代表反邏輯的作用，譬如條件偵測中，用 != 來代表"不等於"

if [ "$?" != 0 ]
then
echo "Executes error"
exit 1
fi

還有，在 Regular Expressions 中她擔任 "反邏輯" 的角色

ls a[!0-9]

上例，代表排除顯示 a0, a1 .... a9 這幾個檔案。

: 冒號

在 bash 中，人稱露二點的冒號，是個道地的內建指令。她負責執行一件很偉大的事，就是"什麼事都不幹"，但回應狀態值 0。

:
echo $? # 回應為 0

來看個應用她的例子

: > f.$$

上面這一行，相當於 cat /dev/null > f.$$。不僅寫法簡短了，而且執行效率也好上許多。

有時，也會出現以下這類的用法

: ${HOSTNAME?} ${USER?} ${MAIL?}

這行的作用是，檢查這些環境變數是否已宣告，沒有宣告的將會以標準錯誤顯示錯誤訊息。像這種檢查如果使用類似 test 或 if 這類的做法，基本上也可以處理。但都比不上，上例的簡潔與效率。

除了上述之外，還有一個地方必須使用冒號

PATH=$PATH:$HOME/fbin:$HOME/fperl:/usr/local/mozilla

在使用者自己的 HOME 目錄下的 .bash_profile 或任何功能相似的檔案中，設定關於 "路徑" 變數的場合中，我們都使用冒號，來做區隔。這是她在 bash 中，另一個常被使用的場合。

? 問號 (wild card)

她在檔名擴充(Filename expansion)上扮演的角色是匹配一個任意的字元，但不包含 null 字元。

# ls a?
a1

善用她的特點，可以做比較精確的檔名匹配。

* 星號 (wild card)

相當常用的符號。在檔名擴充(Filename expansion)上，她用來代表任何字元，包含 null 字元。我個人喜歡叫他 - 星哥。

# ls a*
a a1 access_log

在運算時，它則代表 "乘法"。

let "fmult=2*3"

抱歉，例子簡單的有點過分了，請原諒我的電腦，她算數不好。除了內建指令 let，還有一個關於運算的指令 expr，星號在這裡也擔任"乘法"的角色。不過在使用上得小心，他的前面必須加上 escape 字元。

** 次方運算

兩個星號在運算時代表 "次方" 的意思。

let "sus=2**3"
echo "sus = $sus" # sus = 8

這玩意，農夫打從知道以來還不曾用過，換句話說叫 "白知"。

$ 錢號(dollar sign)

基本上，她對我來說永遠代表"美元"的意思。如果你上街問人....相信沒有會告訴你以下的兩種答案(如果有，我頭給你)。

她是變數替換(Variable Substitution)的代表符號。關於這個，在此之前，其實以經用過許多回了。

vrs=123
echo "vrs = $vrs" # vrs = 123

另外，她在 Regular Expressions 裡被定義為 "行" 的最末端 (end-of-line)。這個常用在 grep、sed、awk 以及 vim(vi) 當中。

${} 變數的 Parameter Expansion

bash 對 ${} 定義了不少用法。以下是取自線上說明的表列

    ${parameter:-word}
    ${parameter:=word}
    ${parameter:?word}
    ${parameter:+word}
    ${parameter:offset}
    ${parameter:offset:length}
    ${!prefix*}
    ${#parameter}
    ${parameter#word}
    ${parameter##word}
    ${parameter%word}
    ${parameter%%word}
    ${parameter/pattern/string}
    ${parameter//pattern/string}

這....，是個不小的課題。日後擇文說明。

$*　

引用 script 的執行引數，是常有的。引數的演算法與一般指令相同，指令本身為引數 0，其後為引數 1，然後依此類推。引用變數的代表方式如下

$0, $1, $2, $3, $4, $5, $6, $7, $8, $9, ${10}, ${11}.....

個位元的引數，可直接使用數字，但兩位元以上，則必須使用 {} 符號來括住。

$* 則是代表所有引數的符號。使用時，得視情況加上雙引號。

echo "$*"

還有一個與 $* 具有相同作用的符號，但效用與處理方式略為不同的符號。

[email protected]

[email protected] 與 $* 具有相同作用的符號，不過她們兩者有一個不同點。

符號 $* 將所有的引數視為一個整體。但符號 [email protected] 則仍舊保留每個引數的區段觀念。讓我們用 for loop 分別處理這兩個符號，就能清楚一些。

# cat arg-02
#!/bin/bash

index=1

# About $*
echo -e "\nListing args with \"\$*\":"
for arg in "$*"
do
echo "Arg #$index = $arg"
let "index+=1"
done
echo -e "Entire arg list seen as single word.\n\n"

index=1

# About [email protected]
echo "Listing args with \"\[email protected]\":"
for arg in "[email protected]"
do
echo "Arg #$index = $arg"
let "index+=1"
done
echo "Arg list seen as separate words."
#

下面是執行結果

# ./arg-02 a b c d e f g h i j k

Listing args with "$*":
Arg # = a b c d e f g h i j k
Entire arg list seen as single word.


Listing args with "[email protected]":
Arg #1 = a
Arg #2 = b
Arg #3 = c
Arg #4 = d
Arg #5 = e
Arg #6 = f
Arg #7 = g
Arg #8 = h
Arg #9 = i
Arg #10 = j
Arg #11 = k
Arg list seen as separate words.
#

有興趣不妨自己處理看看她們的區別。

$#

這也是與引數相關的符號，她的作用是告訴你，引數的總數量是多少。

echo "$#"

$? 狀態值 (status variable)

一般來說，UNIX(linux) 系統的 process 以執行 system call exit() 來作為終結的。這個回傳值就是 status 值。她回傳給 parent process，作為檢查 child process 執行狀態使用。

一般指令程式倘若執行成功，其回傳值為 0；失敗為 1。這在撰寫 script 時，使用的相當頻繁。

tar cvfz dfbackup.tar.gz /home/user > /dev/null
echo "$?"

$$

前面曾經簡單地提到程式的執行，這個符號與程式有關。由於程式的 ID 是唯一的，所以在同一個時間，不可能有重複性的 PID。先理解此點。

有時，撰寫 script 會需要產生暫態檔案，用來存放必要的資料。而此 script 亦有可能在同一時間被使用者們同時使用。在這種情況下，固定檔名的暫態檔，在寫法上就顯的不可靠，也不可行。唯有產生動態檔名，才能符合需要。但如何做??

符號 $$ 或許可以符合這種需求。它代表當前 shell 的 PID。

echo "$HOSTNAME, $USER, $MAIL" > ftmp.$$

使用它來作為檔名的一部份，可以避免在同一時間，產生同檔名的覆蓋現象。

ps: 基本上，系統會回收執行完畢的 PID，然後再次依需要分配使用。所以 script 即使暫存檔是使用動態檔名的寫法，如果 script 執行完畢後仍不加以清除，會衍生其他問題。此點也必須注意。

() 指令群組 (command group)

用括弧將一串聯續指令括起來，這種用法對 shell 來說，稱為指令群組。如下面的例子

(cd ~ ; vcgh=`pwd` ; echo $vcgh)

指令群組有一個特性，shell會以產生 subshell 來執行這組指令。因此，在其中所定義的變數，僅作用於指令群組本身。我們來看個例子

# cat ftmp-01
#!/bin/bash
a=fsh
(a=incg ; echo -e "\n $a \n")
echo $a

# ./ftmp-01

incg

fsh

除了上述的指令群組，括弧也用在 array 變數的定義上；另外也應用在其他可能需要加上 escape 字元才能運作的場合，如運算式。這些我就不在舉例了，後續的章節中會再次提到。

(())

這組符號的作用與 let 指令相似，用在算數運算上。只不過她是 bash 的內建功能。所以，在執行效率上會比使用 let 指令要好許多。

#!/bin/bash

(( a = 10 ))
echo -e "inital value, a = $a\n"

(( a++ ))
echo "after a++, a = $a"

{} 大括弧 (Block of code)

有時候 script 當中會出現，大括弧中會夾著一段或幾段以"分號"做結尾的指令或變數設定。

# cat ftmp-02
#!/bin/bash
a=fsh
{a=inbc ; echo -e "\n $a \n"}
echo $a

# ./ftmp-02

inbc

inbc

這種用法與上面介紹的指令群組非常相似，但有個不同點，她在當前的 shell 執行，不會產生 subshell。

大括弧也被運用在 "函數" 的功能上。廣義地說，單純只使用大括弧時，作用就像是個沒有指定名稱的函數一般。因此，善用她來撰寫 script 也是相當好的一件事。尤其對輸出輸入的重導向上，這個做法可精簡 script 的複雜度。

此外，大括弧還有另一種用法，如下

{xx,yy,zz,...}

這種大括弧的組合，常用在字串的組合上，來看個例子
mkdir {userA,userB,userC}-{home,bin,data}

我們得到 userA-home, userA-bin, userA-data, userB-home, userB-bin, userB-data, userC-home, userC-bin, userC-data，這幾個目錄。這組符號在適用性上相當廣泛。能加以善用的話，回報是精簡與效率。像下面的例子
chown root /usr/{ucb/{ex,edit},lib/{ex?.?*,how_ex}}

如果不是因為支援這種用法，我們得寫幾行重複幾次呀！

[] 中括弧

她常出現在流程式控制制中，扮演括住判斷式的作用。抱歉！回鍋個例子
if [ "$?" != 0 ]
then
echo "Executes error"
exit 1
fi

這個符號在 Regular Expressions 中擔任類似 "範圍" 或 "集合" 的角色
rm -r 200[1234]

上例，代表刪除 2001, 2002, 2003, 2004 等目錄的意思。

除此之外，她也有個"雙層漢堡"的用法

[[]]

這組符號與先前的 [] 符號，基本上作用相同，但她允許在其中直接使用 || 與 && 邏輯等符號。
#!/bin/bash
read ak
if [[ $ak > 5 || $ak < 9 ]]
then
echo $ak
fi

|| 邏輯符號

這個會時常看到，代表 or 邏輯的符號。

&& 邏輯符號

這個也會常看到，代表 and 邏輯的符號。

& 背景工作

單一個 & 符號，且放在完整指令列的最後端，即表示將該指令列放入背景中工作。

tar cvfz data.tar.gz data > /dev/null &

\<...\> 單字邊界

這組符號在 Regular Expressions 中，被定義為"邊界"的意思。譬如，當我們想找尋 the 這個單字時，如果我們用

grep the FileA

你將會發現，像 there 這類的單字，也會被當成是匹配的單字。因為 the 正巧是 there 的一部份。如果我們要必免這種情況，就得加上 "邊界" 的符號

grep ‘\‘ FileA

這就是她的作用。

+ 加號 (plus)

在運算式中，她用來表示 "加法"。

expr 1 + 2 + 3

這個應該沒有問題。此外她也在 Regular Expressions 中，用來表示"很多個"的前面字元的意思。

# grep ‘10\+9‘ fileB
109
1009
100009
1000093
1010009
#

這個符號在使用時，前面必須加上 escape 字元。

- 減號 (dash)

在運算式中，她用來表示 "減法"。

expr 10 - 2

此外也是系統指令的選項符號。

ls -expr 10 - 2

在 GNU 指令中，如果單獨使用 - 符號，不加任何該加的設定檔名稱時，她便代表"標準輸入"的意思。這是 GNU 指令的共通選項。譬如下例

tar xpvf -

這裡的 - 符號，既代表從標準輸入讀取資料。

不過，她在 cd 指令中則比較特別

cd -

這代表變更工作目錄到"上一次"工作目錄。

% 除法 (Modulo)

在運算式中，她用來表示 "除法"。

expr 10 % 2

此外，她也被運用在關於變數的 Parameter Expansion 當中的下列

${parameter%word}
${parameter%%word}

一個 % 表示最短的 word 匹配，兩個表示最長的 word 匹配。這個項目以後會再詳細介紹。

= 等號 (Equals)

常在設定變數時看到的符號。

vara=123
echo " vara = $vara"

或者像是 PATH 的設定，甚至應用在運算或判斷式等此類用途上。

== 等號 (Equals)

常在條件判斷式中看到，代表 "等於" 的意思。

if [ $vara == $varb ]
...下略

!= 不等於

常在條件判斷式中看到，代表 "不等於" 的意思。

if [ $vara != $varb ]
...下略

^

這個符號在 regular expression 中，代表行的 "開頭" 位置。

輸出/輸入重導向　

關於 "輸出/輸入重導向" 的符號，不僅是常用，同時也是非常重要的基礎。

>, >>, <, <<

這四個兄弟，大概不須多講
: >, &>, 2&>, >&, >&2, 2<>

這掛兄弟其實也蠻常用的，在此不再贅述。

shell中的特殊符號