编程语言分类与 Shell 脚本编写执行方式全解析

编程语言分类与 Shell 脚本编写执行方式全解析

从计算机语言发展脉络到 Shell 实战技巧

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1. 编程语言分类：从宏观视角看语言家族

编程语言的分类方法有很多，这里我从执行方式、抽象层次和用途领域三个维度来分析。

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1.1 按执行方式分类

1. 编译型语言

   • 代表：C、C++、Go、Rust
   • 特点：代码需经过编译器一次性翻译成机器码，执行效率高，部署前需编译。
   • 优势：运行速度快、内存占用低
   • 劣势：开发周期稍长，调试需要重新编译

2. 解释型语言

   • 代表：Python、JavaScript、PHP、Shell
   • 特点：逐行解释执行，不需要单独编译步骤，运行灵活
   • 优势：开发快、跨平台性好
   • 劣势：运行速度相对慢

3. 混合型语言（编译+解释）

   • 代表：Java、C#、Kotlin
   • 特点：先编译成中间字节码（bytecode），再由虚拟机（JVM、.NET CLR）解释/即时编译（JIT）执行
   • 优势：兼顾跨平台与性能
   • 劣势：虚拟机启动和内存开销较大

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1.2 按抽象层次分类

• 低级语言：直接面向硬件（机器语言、汇编语言）
• 高级语言：面向人类逻辑（Python、Java、C）
• 领域专用语言（DSL）：特定领域使用（SQL、HTML、正则表达式）

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1.3 按用途领域分类

• 系统编程语言：C、Rust（写内核、驱动、操作系统）
• 应用开发语言：Java、Python、C#、Go
• 脚本语言：Shell、Perl、Ruby、Python（自动化任务、批处理）
• 数据科学语言：R、Python、Julia
• Web 前端语言：JavaScript、TypeScript

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2. Shell 脚本编写与执行方式

Shell 脚本是解释型脚本语言，核心用途是批量执行命令、自动化任务、系统管理。
它不是单一语言，而是命令解释器（bash、zsh、dash）的脚本集合。

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2.1 Shell 脚本结构

#!/bin/bash
# 这是一个示例脚本
echo "Hello, World!"

• Shebang（#!）：指定脚本解释器（如 /bin/bash、/bin/sh）
• 注释：# 开头
• 命令：系统命令、Shell 内置命令、用户自定义函数

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2.2 脚本执行方式

方式 1：直接用解释器运行

bash script.sh
sh script.sh

• 优点：不依赖脚本可执行权限
• 缺点：必须显式指定解释器

方式 2：赋予可执行权限并运行

chmod +x script.sh
./script.sh

• 解释器由 shebang 决定
• 如果 shebang 是 /bin/bash，会用 Bash 执行
• 注意：当前目录必须加 ./，否则 shell 不会从当前路径找

方式 3：source 执行（或 . 命令）

source script.sh
. script.sh

• 在当前 shell 环境执行，不会启动新进程
• 常用于加载环境变量或函数
• 区别：直接运行脚本是子进程执行，source 是当前进程执行

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2.3 常见执行差异总结

方式	是否新进程	是否受可执行权限影响	解释器选择
bash script.sh	是	否	命令指定
./script.sh	是	是	Shebang 指定
source script.sh	否	否	当前 shell

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3. Shell 编程实用技巧

1. 参数与位置变量

echo "第一个参数：$1"
echo "参数总数：$#"

2. 判断条件

if [ -f "/etc/passwd" ]; then
    echo "文件存在"
fi

3. 循环

for file in *.txt; do
    echo "$file"
done

4. 函数

myfunc() {
    echo "Hello $1"
}
myfunc "World"

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4. 学习 Shell 的大纲建议

1. Shell 基础语法

   • 注释、变量、运算符、转义字符

2. 流程控制

   • if、case、for、while、until

3. 函数与作用域

   • 定义、调用、局部变量

4. 输入输出与管道

   • stdin/stdout/stderr 重定向

5. 字符串与数组处理

6. 正则表达式与 grep/sed/awk

7. 脚本参数与环境变量

8. 调试与错误处理

   • set -x、trap

9. 自动化任务

   • cron、systemd timer

10. 与系统交互

    • 文件操作、进程管理、网络请求

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全面解析 Shell：从历史渊源到高级技巧

Shell 是 Linux/Unix 世界里的“灵魂中介”，它既是命令行解释器，也是脚本语言，更是自动化的生产力工具。
你每天输入的每一条命令，几乎都要经过 Shell 的手。

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1. 什么是 Shell

Shell 在英文里是“壳”的意思，形象地说，它是用户与内核之间的一层保护壳：

• 用户：只会发出命令（用人类能看懂的方式）
• Shell：把命令翻译成内核能理解的系统调用
• 内核：直接操作硬件，完成任务

在计算机体系结构中，Shell 主要是：

• 命令行解释器（Command-Line Interpreter）
• 脚本语言运行环境（Scripting Language Environment）

如果把 Linux 比作餐厅：

• 内核：厨师，真正做菜
• 用户：客人
• Shell：服务员，负责点单并送到后厨，还能帮你定套餐（脚本）

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2. Shell 的发展与种类

Shell 不是单一的东西，它有很多“方言”，主要有：

• sh（Bourne Shell）
  Unix 早期标准 Shell，几乎所有系统都有，脚本可移植性高。
• bash（Bourne Again Shell）
  Linux 默认 Shell（GNU 项目产物），功能强大，支持命令补全、历史记录等。
• zsh（Z Shell）
  交互体验优秀，可定制性强，搭配 oh-my-zsh 是程序员网红配置。
• ksh（Korn Shell）
  企业级 Unix 常用 Shell，语法和功能介于 sh 与 bash 之间。
• fish（Friendly Interactive Shell）
  现代交互式 Shell，语法简洁，自动建议功能很强。

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3. Shell 的两大角色

3.1 交互式解释器

当你在终端输入一行命令：

ls -l /etc

Shell 会：

1. 解析命令（词法/语法分析）
2. 查找命令路径（PATH 环境变量）
3. 创建子进程执行命令
4. 等待命令执行结束并返回结果

3.2 脚本运行环境

Shell 脚本就是把命令按顺序写到文件里：

#!/bin/bash
echo "Backup start..."
tar czf backup.tar.gz /home/user
echo "Backup done."

运行时，Shell 会逐行解释执行这些命令，支持变量、条件判断、循环等控制逻辑。

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4. Shell 脚本的核心要素

4.1 Shebang（#!）

告诉系统用哪个解释器执行：

#!/bin/bash

如果是：

#!/bin/sh

则使用系统默认的 Bourne Shell（在 Linux 上可能是 dash）。

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4.2 变量

name="Tom"
echo "Hello, $name"

• 赋值时等号两边不能有空格
• 引用变量时 $name 或 ${name}
• Shell 中变量类型都是字符串，需要时用 let 或 $(( )) 做数值运算

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4.3 条件判断

if [ -f "/etc/passwd" ]; then
    echo "文件存在"
else
    echo "文件不存在"
fi

• -f 检查是否为文件
• -d 检查是否为目录
• -e 检查文件是否存在

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4.4 循环

for file in *.txt; do
    echo "$file"
done

while read line; do
    echo "$line"
done < file.txt

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4.5 函数

greet() {
    echo "Hello, $1"
}
greet "World"

• $1 表示第一个参数，$# 表示参数个数

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5. Shell 脚本的执行方式

执行方式	命令示例	是否新进程	可执行权限要求
直接用解释器	bash script.sh	是	否
赋可执行权限运行	chmod +x script.sh && ./script.sh	是	是
source 执行	source script.sh	否	否

区别：source 在当前 Shell 环境执行，不会新建子进程，适合加载环境变量。

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6. Shell 的优势与劣势

优势：

• 跨平台（几乎所有 Unix/Linux 系统都支持）
• 轻量、无需编译、快速开发
• 与系统命令无缝集成

劣势：

• 执行速度不如编译语言
• 调试能力有限
• 语法在不同 Shell 之间可能有差异

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7. 高级玩法

• 命令替换：

today=$(date +%Y-%m-%d)
echo "Today is $today"

• 管道与重定向：

cat file.txt | grep "keyword" > result.txt

• 数组：

arr=("one" "two" "three")
echo ${arr[1]}  # 输出 two

• 信号处理：

trap 'echo "Script interrupted"; exit' SIGINT

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8. 学习路线建议

1. 熟悉常用 Linux 命令
2. 学会基本脚本结构（变量、条件、循环）
3. 掌握输入输出重定向与管道
4. 熟练用正则、grep、sed、awk 处理文本
5. 学会调试（set -x、trap）
6. 编写自动化任务脚本（配合 cron）
7. 尝试写函数库和可复用脚本
8. 探索 Bash/Zsh 的高级特性

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9. 小结

Shell 是 Linux 运维、自动化、批处理的核心技能。
掌握它，不仅能节省大量重复劳动时间，还能让你与系统交互的效率提升数倍。
对很多资深工程师来说，Shell 甚至是运维自动化的第一语言。

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