Linux初学者的全面指南（四）：shell编程（上）

目录

一、Shell编程

1.shell script概述

2.shell脚本用途

 3.编写脚本

 4.执行脚本

 5.调试脚本

二、shell变量

1.变量类型

2.变量赋值和访问 

3.内部变量

4.变量值输出 

5.变量值读取

 6.数组

总结 

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一、Shell编程

1.shell script概述

Shell 是操作系统中的命令解释器，它提供了与系统进行交互的接口。常见的 Shell 有 bash、sh 等。

Script（脚本）是一组命令的集合，可以自动化执行特定的任务。与一般的编译型语言不同，Shell Script 是解释型语言，不需要编译，可以直接运行。

2.shell脚本用途

Shell脚本广泛用于系统管理、任务调度、数据处理和自动化测试等领域，能够简化复杂任务，提高工作效率。

系统管理： Shell 脚本可以用于自动化系统的日常管理任务。例如，管理员可以编写一个脚本，定期检查系统的磁盘使用情况并清理旧文件，从而避免磁盘空间不足问题。

任务调度： 可以通过 Shell 脚本与 cron 搭配使用，定时执行任务。例如，备份数据库、同步文件或自动生成报表。

数据处理： Shell 脚本可以批量处理文本、数据文件，比如过滤日志、统计数据等操作。

 3.编写脚本

Shell脚本本身就是一个文本文件，示例：

 #!/bin/bash

 #显示 ”Hello World！”

 echo "Hello World！"

 与其他脚本语言编程一样，Shell脚本编程无需编译器，也不需要集成开发环境，一般使用文本编辑器即可。

Shell脚本的基本构成 

#!/bin/bash

#这是一个测试脚本

echo -n "当前日期和时间："

date

echo -n "程序执行路径："$PATH

echo "当前登录用户名：`whoami`"

echo -n "当前目录:"

pwd

#end

包含外部脚本：指在一个脚本文件中引入或执行另一个脚本文件的内容 

包含外部脚本文件的用法如下：

①   . 脚本文件名

示例：

②   source 脚本文件名

#!/bin/bash

#引入03.sh

#./03.sh

source 03.sh echo "source:执行03"

两种方式的作用一样，为简单起见，一般使用点号

 4.执行脚本

• 使用指定的Shell解释器执行脚本
• 使用source命令执行脚本
• 使用bash命令执行脚本

示例：

#!/bin/bash

echo "Hello World"

 5.调试脚本

利用Shell解释器的选项实现调试。

Shell解释器 ［选项］ 脚本文件

选项与参数：

-n：不执行script，仅查询语法的问题。

-v：打印脚本的原始内容，不对变量进行解释或扩展。

-x：打印已经扩展后的命令，显示脚本的实际执行效果。

• 利用set -x        set +x 是用于控制命令的执行跟踪的指令，分别用于开启和关闭调试模式。调试模式下，Shell 脚本会在执行每一条命令之前，将该命令打印到终端 

#!/bin/bash

echo "这是没有调试的命令"

set -x  

echo "这是被调试模式跟踪的命令1"

echo "这是被调试模式跟踪的命令2"

set +x  

echo "调试模式已关闭，命令将不再被打印"

二、shell变量

1.变量类型

用户自定义变量

在编写Shell脚本时定义，可以在Shell程序内任意使用和修改。可以将它看作局部变量，仅在当前Shell实例中有效。

#!/bin/bash  

name="John Doe"  

age=30  

echo "Hello, my name is $name and I am $age years old."  

age=31  

echo "Now I am $age years old."

环境变量

在 Shell 脚本中，环境变量是系统为进程和程序提供的一种方式。环境变量通常是全局的，在整个系统中都可以访问，可以直接在 Shell 程序中使用这些环境变量，也可以在运行时对它们进行修改。

#!/bin/bash

echo "脚本开始时的目录是：$(pwd)"

echo "当前用户的主目录是：$HOME"

cd $HOME

echo "当前目录是：$(pwd)"

echo "当前登录的用户名是：$USER"

echo "脚本结束时的目录是：$(pwd)"

2.变量赋值和访问 

变量定义

变量无须事先声明，给变量赋值也就是定义一个变量的过程          

        变量名=值      注意：`=`两边没有空格

变量名的命名应当遵循如下规则：

• 首个字符必须为字母或下划线：name, _name 是合法的，1name 是不合法的。
• 中间不能有空格：full_name 是合法的，full name 是不合法的。
• 不能使用标点符号：user_name 是合法的，user-name 是不合法的。
• 不能使用 Shell 关键字：if, for, while 是 Shell 的关键字，不能作为变量名。

 变量的使用

#!/bin/bash

username="Alice"

user_age=30

echo "用户名：$username"

echo "年龄：$user_age"

username="Bob"

user_age=35

echo "新的用户名：$username"

echo "新的年龄：$user_age"

删除变量

使用 unset 命令可以删除变量。

#!/bin/bash

username="Alice"

user_age=30

echo "用户名：$username"

echo "年龄：$user_age"

unset username

unset user_age

echo "用户名：$username"

echo "年龄：$user_age" 

添加环境变量

使用export命令将变量添加到环境中，作为临时的环境变量（一种全局变量）只在当前 Shell 会话中有效，关闭会话后将消失。          

export 变量名=变量值

#!/bin/bash

export MY_VAR="Old Value"

echo "原始 MY_VAR 的值是：$MY_VAR"

export MY_VAR="New Value"

echo "修改后的 MY_VAR 的值是：$MY_VAR" 

• 如果是要使环境变量永久生效，可以将 export 命令添加到 .bashrc 或 .bash_profile 文件中。

注意：测试前请备份

1. 以编辑 .bashrc 文件为例 vim ~/.bashrc 
2. 在文件末尾添加 export MY_VAR="Persistent Value"
3. 保存并退出，执行以下命令使修改生效 source ~/.bashrc 

3.内部变量

#!/bin/bash

echo "当前脚本的文件名：$0"

echo "第一个参数：$1"

echo "第二个参数：$2"

echo "传递的参数个数：$#"

echo "所有参数（使用\$*）：$*"

echo "所有参数（使用\$@）：$@"

echo "所有参数（使用\"\$@\"）：" "$@"

echo "上一个命令的退出状态：$?"

echo "当前 Shell 进程ID：$$"

echo "运行 ls 命令：" ls

echo "ls 命令的退出状态：$?"

4.变量值输出 

echo命令

• 命令用于在屏幕上打印出指定的字符串，实现在标准输出的文本显示。它不仅可以用于简单的输出，还能实现更复杂的格式控制。
• 输出控制：使用双引号包围输出内容可以防止 Shell 对大多数特殊字符进行解释。然而，美元符号（$）、反引号（`）和双引号（"）在双引号中仍然保持特殊意义。如果需要在输出中显示这些字符，则需使用转义符（反斜杠 \）进行处理。

echo "显示美元符号：\$";echo "显示反引号：\`";echo "显示双引号：\"";

printf命令

• 格式化输出：指定输出格式，如字符串、整数、浮点数等。
• 控制宽度和对齐
• 转义字符支持：使用转义字符进行格式化输出。
• printf命令可以提供格式控制字符串，语法如下：    
      printf  格式字符串  [参数列表...] 

# 示例 1: 基本用法

printf "Hello, %s!\n" "World"

# 示例 2: 格式化数字

printf "整数：%d\n" 42

printf "浮点数：%.2f\n" 3.14159

# 示例 3: 多个参数

printf "名字: %s, 年龄: %d\n" "Alice" 28

# 示例 4: 控制宽度和对齐

printf "|%-10s|%5d|\n" "Alice" 30

printf "|%-10s|%5d|\n" "Bob" 40

# 示例 5: 使用转义字符

printf "这是第一行\n这是第二行\n"

5.变量值读取

• 使用read命令可以将变量的值作为字符串从键盘读入        

           read 变量  

• 在执行read命令时可以不指定变量参数，它会将接收到的数据放置在环境变量$REPLY 中。

 #!/bin/bash

echo "请输入您的名字："

read name  

echo "请输入您的年龄："

read age  

echo "请输入您的城市："

read         # 不指定变量名，输入存储在 $REPLY 中

echo "您的名字是：$name"

echo "您的年龄是：$age"

echo "您的城市是：$REPLY"  # 使用 $REPLY

 6.数组

• bash支持一维数组（不支持多维数组）。
• 在Shell中用括号来表示数组，数组元素用空格符号分开
            数组名=(值1 ... 值n)
• 可以单独定义数组的各个元素。
• 可以不使用连续的下标，而且下标的范围没有限制。
• 读取数组元素值的语法格式为：
             ${数组名[下标]}
• 采用以下用法获取数组元素的个数：
            ${#数组名[@]}
• 以下方法用于取得数组单个元素的长度：
            ${#数组名[n]}

#!/bin/bash

fruits=("Apple" "Banana" "Cherry" "Date")

echo "第一个水果是：${fruits[0]}"

echo "第二个水果是：${fruits[1]}"  

echo "数组中水果的个数是：${#fruits[@]}"  

echo "第二个水果的长度是：${#fruits[1]}"   fruits[4]="Elderberry"

echo "新增水果是：${fruits[4]}"  

echo "访问不存在的下标：${fruits[10]}"  

echo "所有水果："

for fruit in "${fruits[@]}"; do    

echo "$fruit"

done

总结 

Shell编程是Linux和Unix系统中的一项强大技能，它不仅能够提高你的工作效率，还能让你在自动化任务处理方面拥有更多的控制权。通过本篇博客，我们从基础的shell script概述开始，逐步深入到脚本的编写、执行、调试，以及shell变量的各个方面。

希望本篇博客能够帮助你建立起对Shell编程的全面认识，并激发你进一步探索和学习的兴趣。随着你对Shell编程的不断学习和实践，你将能够解锁更多的自动化潜力，让你的系统管理变得更加高效和智能。