Linux 下 shell 中的变量

之前我们说 shell 是沟通内核和用户的桥梁，能够实现很多功能。每个用户(包括系统用户)登陆时都会获得一个 shell。在 shell 中为了方便使用也会定义很多变量，这些变量就是常说的环境变量。

什么是变量

和编程语言中的变量定义类似，变量可以用来表示或者替换一些数据和设置。

变量的使用和设置

查看特定变量 echo

使用已经定义好的变量需要在变量名前加上 $，比如使用 echo 命令可以看到变量的内容：

wood@ubuntu:~$ echo $PATH
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin
wood@ubuntu:~$ echo ${PATH}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin

可以通过上面所示的两种方法对变量进行引用，虽然上面两种方法都是可行的，但是为了适应其它平台的写法(VS Code等)建议写成 ${PATH} 的形式。

定义和修改变量 =

和其它编程语言类似，变量的定义和修改都是通过 = 来实现的：

wood@ubuntu:~$ echo ${var}

wood@ubuntu:~$ var = var_value
No command 'var' found, but there are 21 similar ones
var: command not found
wood@ubuntu:~$ var=var_value
wood@ubuntu:~$ echo ${var}
var_value
wood@ubuntu:~$ ^C
wood@ubuntu:~$ var="var_value"
wood@ubuntu:~$ echo ${var}
var_value

从上边的结果可以看出：

• 在没有定义相关变量之前，利用 echo 命令查看变量会显示为空
• 变量名和变量值之间只有一个 =，没有多余的空格
• “var_value” 和 var_value 赋值后的结果是一样的

变量的设置规则

• 变量名和变量值之间只以一个 = 连接
• 等号两边不能接空格
• 变量名称由英文字母和数字构成，但开头字符不能是数字
• 变量内容若有空格可以使用双引号和单引号将变量内容结合，但
  • 双引号内的特殊字符 $ 保有原有的特性
  • 单引号内的特殊字符则为一般字符(纯文本)

wood@ubuntu:~$ var1="var value is ${var}"
wood@ubuntu:~$ echo ${var1}
var value is var_value
wood@ubuntu:~$ var2='var value is ${var}'
wood@ubuntu:~$ echo ${var2}
var value is ${var}

• 可以使用转义字符\将特殊符号(回车，$，\，whitespace等)变为一般字符

wood@ubuntu:~$ var3=VS Code
No command 'Code' found, did you mean:
 Command 'node' from package 'nodejs-legacy' (universe)
 Command 'ode' from package 'plotutils' (universe)
Code: command not found
wood@ubuntu:~$ var3=VS\ Code
wood@ubuntu:~$ echo ${var3}
VS Code

• 单引号和双引号需要成对使用，以先检测的括号为准

wood@ubuntu:~$ var4="VS's Code"
wood@ubuntu:~$ echo ${var4}
VS's Code
wood@ubuntu:~$ var4='VS's Code'
> 

• 在一串命令的执行过程中，如果还会使用到其它额外的命令所提供的信息时，可以使用 `command` 或者 $(command) 的形式。

wood@ubuntu:~$ var5=$(echo ${var4})
wood@ubuntu:~$ echo ${var5}
VS's Code

• 如果该变量为扩增变量内容时，则要用 “$var“ 或者 ${var} 来进行累加

wood@ubuntu:~$ var6=${var5}\ Code
wood@ubuntu:~$ echo ${var6}
VS's Code Code

• 如果该变量需要在其它子程序中使用，则需要使用export命令使变量变为环境变量
• 通常大写字符为系统默认变量，用户自定义变量可以随便，但是为了方便使用，最好有自己的风格
• 取消变量则需要使用unset命令

wood@ubuntu:~$ echo ${var1} ${var2} ${var3} ${var4} ${var5} ${var6}
var value is var_value var value is ${var} VS Code VS's Code VS's Code VS's Code Code
wood@ubuntu:~$ unset var1 var2 var3 var4 var5 var6
wood@ubuntu:~$ echo ${var1} ${var2} ${var3} ${var4} ${var5} ${var6}

环境变量

什么是环境变量

之前我们提到变量可以用来表示或者替换一些数据和设置。但是变量的影响范围也是不同的，之前提到的变量在该进程结束也就是 shell 登出的时候就会被消除，而环境变量在不修改的情况下则并不会消失。比如我们在终端中输入 python 会显示 python 的版本信息并进入到对应的 python 环境中。此时在终端中输入的 python 就存在于环境变量中。

wood@ubuntu:~$ python
Python 3.6.5 |Anaconda, Inc.| (default, Apr 29 2018, 16:14:56) 
[GCC 7.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> 

查看环境变量 env

wood@ubuntu:~$ env
XDG_VTNR=7
XDG_SESSION_ID=c2
CLUTTER_IM_MODULE=ibus
XDG_GREETER_DATA_DIR=/var/lib/lightdm-data/wood
GPG_AGENT_INFO=/home/wood/.gnupg/S.gpg-agent:0:1
SHELL=/bin/bash
...

上面显示的是我的计算机中的部分环境变量。

常见的环境变量

HOME

表示用户的根目录。

SHELL

表示目前环境中使用的 shell 程序。

HISTSIZE

表示记录的历史命令条数。

MAIL

表示使用 mail 命令收信时，系统会去读取的邮箱文件。

PATH

表示执行文件查找的路径，目录与目录之间用冒号分隔。目录的顺序会影响查找的结果。

LANG

表示语系数据。

RANDOM

表示随机数变量。

查看所有变量 set

使用命令 set 可以列出所有的变量，包括环境变量和自定义变量：

wood@ubuntu:~$ set
BASH=/bin/bash
BASHOPTS=checkwinsize:cmdhist:complete_fullquote:expand_aliases:extglob:extquote:force_fignore:histappend:interactive_comments:progcomp:promptvars:sourcepath
BASH_ALIASES=()
BASH_ARGC=()
BASH_ARGV=()
BASH_CMDS=()
BASH_COMPLETION_COMPAT_DIR=/etc/bash_completion.d
BASH_LINENO=()
BASH_SOURCE=()
...

当然下方还存在着很多变量，尤其是在显示的最后会出现一堆类似代码的东西，可能是于当前 shell 相关的变量吧。

比较重要的变量

在上边显示的变量中，有几个变量见得会比较多：

PS1

这里的 PS1 表示的是命令提示字符，在本计算机上显示为：

wood@ubuntu:~$

除此之外还有别的设置，分别为：

\d	显示完整的(星期，月，日)的日期格式
\H	完整的主机名
\h	仅取主机名在第一个小数点之前的名字
\t	显示时间，24小时格式的(HH:MM:SS)
\T	显示时间，12小时格式的(HH:MM:SS)
\A	显示时间，24小时格式的(HH:MM)
\@	显示时间，12小时格式的(am/pm)格式
\u	目前用户的账号名称
\v	bash 的版本信息
\w	完整的工作目录名称，由根目录写起的目录名称，但根目录会以~替换
\W	利用 basename 函数取得工作目录名称，只会列出最后一个目录名
\#	执行的第几个命令
\$	提示字符，root为#，否则为$

$

该符号不止可以用来查看变量的值，并且该符号本身就是一个变量，表示目前这个 shell 的进程号，也就是 PID。

?

该符号在 Linux 中也表示一个特殊的变量，就是上一个执行的命令所返回的值。

一般情况下，命令执行后都会返回一个执行后的代码，命令执行成功则返回0，执行过程发生错误则返回非 0 值。

OSTYPE,HOSTTYPE,MACHTYPE

这几个变量是与硬件相关的，分别表示操作系统类型，主机硬件和内核等级。

export 

之前我们提到过可以使用 export 命令将自定义变量转化为环境变量，这是因为自定义的变量只存在于当前进程当中。

以 bash 为例，在当前 bash 中自定义的变量在 bash 退出并重新登录后是不存在的，这也从侧面说明了自定义变量是绑定到进程当中的。

但在当前 bash 中重新打开一个进程 bash 后，这个进程可以称为是一个子进程，该子进程会进程父进程的自定义变量，但是父进程却不能够调用子进程的自定义变量。

因此 export 就是为了将自定义变量变得更加通用的命令，export 后不跟参数时，会显示所有的环境变量：

wood@ubuntu:~$ export
declare -x CLUTTER_IM_MODULE="ibus"
declare -x COMPIZ_CONFIG_PROFILE="ubuntu"
declare -x DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS="unix:abstract=/tmp/dbus-taYCOVhDo0"
declare -x DEFAULTS_PATH="/usr/share/gconf/ubuntu.default.path"
...

变量声明和读取

从上面的内容我们知道，shell 的变量可以类比编程语言中的变量，在编程语言比如 C 语言中，我么能够使用函数 scanf 来读取键盘输入为定义的变量赋值，其实在 shell 中也是可以的。

read

描述：

读取来自键盘输入的变量。

语法：

read [-pt] var

选项和参数：

-p：后接提示字符

-t：表示要等待的时长，超时则跳过

wood@ubuntu:~$ read var
apple
wood@ubuntu:~$ echo ${var}
apple
wood@ubuntu:~$ read -p "Please input value of var:" var
Please input value of var:banana
wood@ubuntu:~$ echo ${var}
banana

declare,typeset

描述：

声明变量的类型

语法：

declare [-aixrp] var 

选项和参数：

-a：声明变量 var 为数组类型

-i：声明变量 var 为整数类型

-x：声明变量 var 为环境变量

-r：声明变量 var 为 readonly 类型，变量内容不可被更改，也不能 unset

-p：列出声明的变量

变量内容更改

变量内容的删除与替换

有时候利用 = 对变量内容做出修改可能比较麻烦，所以可能希望有一种方式能够直接对变量内容进行操作，直接进行更改。

修改的规则为：

变量设置方式	说明
${var#keyword} ${var##keyword}	如果变量内容从头开始的数据符合 keyword，则将符合的最短数据删除 如果变量内容从头开始的数据符合 keyword，则将符合的最长数据删除
${var%keyword} ${var%%keyword}	如果变量内容从尾开始的数据符合 keyword，则将符合的最短数据删除 如果变量内容从尾开始的数据符合 keyword，则将符合的最长数据删除
${var/old_str/new_str} ${var//old_str//new_str}	如果变量内容符合 old_word，则第一个 old_str 会被 new_str 替换 如果变量内容符合 old_word，则全部 old_str 会被 new_str 替换

代码实例为：

wood@ubuntu:~$ echo ${PATH}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin
wood@ubuntu:~$ var=${PATH}
wood@ubuntu:~$ echo ${var}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin
wood@ubuntu:~$ echo ${var#/usr}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin
wood@ubuntu:~$ echo ${var#*/usr}
/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin
wood@ubuntu:~$ echo ${var##*/usr}
/local/games:/snap/bin
wood@ubuntu:~$ echo ${var}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin

以上内容只是做出了修改，但并没有进行 = 赋值保存。

wood@ubuntu:~$ echo ${var}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin
wood@ubuntu:~$ echo ${var%/usr*}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:
wood@ubuntu:~$ echo ${var%%/usr*}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:
wood@ubuntu:~$ echo ${var}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin

与之前不同的是，从尾部开始匹配的情况匹配符 * 是在尾部的。但以上内容也只是做出了修改，但并没有进行 = 赋值保存。

wood@ubuntu:~$ echo ${var}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin
wood@ubuntu:~$ echo ${var/usr/***}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/***/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin
wood@ubuntu:~$ echo ${var//usr/***}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/***/local/sbin:/***/local/bin:/***/sbin:/***/bin:/sbin:/bin:/***/games:/***/local/games:/snap/bin
wood@ubuntu:~$ echo ${var}
/opt/Anaconda3/bin:/home/wood/bin:/home/wood/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin

变量的测试与内容替换

在 C/C++ 中，编写程序可能会使用到 define 进行预定义，其中会出现以下的语句：

#if VAR
...
#else
...
#endif

 修改的规则为：

变量设置方式	str 没有设置	str 为空字符串	str 已设置非为空字符串
var=${str-expr}	var=expr	var=	var=$str
var=${str:-expr}	var=expr	var=expr	var=$str
var=${str+expr}	var=	var=expr	var=expr
var=${str:+expr}	var=	var=	var=expr
var=${str=expr}	str=expr var=expr	var不变 var=	str不变 var=$str
var=${str:=expr}	str=expr var=expr	str=expr var=expr	str不变 var=$str
var=${str?expr}	expr 输出至 stderr	var=	var=$str
var=${str:?expr}	expr 输出至 stderr	expr 输出至 stderr	var=$str

实例程序为：

wood@ubuntu:~$ echo ${var}

wood@ubuntu:~$ var=${var-apple}
wood@ubuntu:~$ echo ${var}
apple
wood@ubuntu:~$ unset var
wood@ubuntu:~$ echo ${var}

wood@ubuntu:~$ var=""
wood@ubuntu:~$ var=${var-apple}
wood@ubuntu:~$ echo ${var}

其余的可以对照测试。

限制关系 ulimit

这个命令可能用的不多，但是在涉及多用户共用一台主机的时候，管理员可能就要限制用户的系统资源了，此时用的就是 ulimit 命令。

描述：

限制用户的系统资源

语法：

ulimit [-SHacdfltu] [limitation]

选项与参数：

-S	soft limit，警告的设置，可以超过这个设置值，但是如果超过这个设置值会有警告消息
-H	hard limit，严格的设置，一定不能够超过这个值
-a	后面不结任何选项与参数，可以列出所有的限制额度
-c	当某些程序发生错误时，系统可能会将该程序在内存中的信息写成文件，这种文件就被称为内核文件。此为限制每个内核文件的最大容量
-d	程序可使用的最大段内存容量
-f	此 shell 可以建立的最大文件容量，单位为 kb
-l	可用于锁定的内存量
-t	可使用的最大cpu时间
-u	单一使用者可以使用的最大进程数量

示例为：

wood@ubuntu:~$ ulimit -a
core file size          (blocks, -c) 0
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 23512
max locked memory       (kbytes, -l) 64
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) 8192
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 23512
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited