shell脚本编程基础

一、什么是shell?

Shell 是一个用户与操作系统内核之间的接口，提供了一个命令解释和程序执行的环境。用户通过 Shell 可以直接与操作系统进行交互，运行命令、脚本和程序。在 Unix 和 Unix-like 系统中，Shell 是一个重要的组件。

 Shell 的作用：

• 命令解释器： Shell 解释和执行用户输入的命令。
• 程序运行环境： Shell 可以用来运行脚本和程序。
• 环境配置： 用户可以通过 Shell 配置环境变量、别名等。

文件操作： 用户可以通过 Shell 进行文件和目录的操作。

• 作业控制： 在后台运行程序、中断正在运行的程序等。

 常见的 Shell：

• Bourne Shell (sh): 原始的 Unix Shell，简单而高效。
• Bash (Bourne Again SHell): Bourne Shell 的扩展，广泛用于 Linux 系统。
• C Shell (csh): 具有 C 语言风格语法的 Shell。
• Korn Shell (ksh): 合并了 Bourne Shell 和 C Shell 的特性。
• Zsh: 高度可定制的 Shell，具有丰富的特性。
• Fish (Friendly Interactive SHell): 面向用户友好，提供直观的自动补全和语法高亮。

对于bashshell脚本而言，shell分为默认的交互shell和默认的系统shell,在Linux中，shell脚本都是vim编辑，由Linux命令、bash shell指令、逻辑控制语句和注释信息组成。

Shebang:在计算机程序中，shengbang指的是出现在文本文件的第一行前两个字符#！

在Unix系统中，程序会分析shebang后的内容，作为解释的指令，例如

• 以#！/bin/sh开头的文件，程序在执行的时候会调用/bin/sh，也就是bash解释器
• 以#！/usr/bin/python开头的文件，代表指定python解释器去执行
• 以#！/usr/bin/env解释器名称，是一种在不同平台上都能正确找到解释器的办法

如果文件没有指明shebang，则会以当前默认的shell去执行，即$SHELL，如果shebang指定了可执行的解释器，则脚本在执行的时候，文件名会作为参数传递给解释器。

脚本注释：在shell脚本中常用#作为注释命令，注释可以单独写一行也可以将注释写在命令的后面

二、shell的父子关系

在Shell中，进程之间存在父子关系。当一个Shell脚本或命令启动时，它会创建一个新的进程，该进程称为子进程。

父进程

当你在终端中运行一个Shell脚本或命令时，这个终端就成为父进程。

父进程通常等待子进程完成执行，并且可以获取子进程的退出状态。

子进程：

当你在终端中运行一个Shell脚本或命令时，这个脚本或命令就会启动一个新的进程，即子进程。

子进程的代码是由父进程复制过来的，但有独立的执行空间。

获取子进程的退出状态：

父进程可以通过特殊变量 $? 来获取子进程的退出状态。

退出状态为0表示子进程成功执行，非0表示发生错误或异常。

后台作业和前台作业：

当在Shell中运行一个命令时，该命令可以在前台或后台运行。

在前台运行的命令会将终端锁定，直到命令执行完毕。

在后台运行的命令可以让你继续在终端中输入其他命令。

& 符号：

在Shell命令末尾加上 & 符号，可以将该命令放到后台执行。

例如：command &，这将使command在后台执行。

shell的多种执行方式

bash  file  、sh   file、.  file、source file

前两种是在子shell中运行，后两种是在本shell中运行

bash允许多条命令一起执行，多条命令中间用分号隔开。

shell解释器在哪        

cat /etc/shells  |  chsh -l

三、shell变量

$$变量：

在Shell中，$$ 变量表示当前进程的进程ID（PID）。

例如，echo $$ 将输出当前Shell进程的PID。 

在shell中变量的定义时，变量与赋值之间不能有空格，bash默认把所有变量都认为是字符串类型。

变量名的规则：名称定义要做到见名知意，不能够引用保留关键字，变量名只能够包含数字、字母、下划线，且不能够以数字开头，不能够使用标点符号，变量名严格区分大小写。

变量的作用域：本地变量，只针对当前的shell进程。切换shell变量会丢失。 

环境变量（全局变量）：针对当前shell以及其任意子进程，环境变量也分为自定义和内置两种环境变量。

每个用户都有自己的环境变量配置文件，~/.bash_profile  ~/.bashrc,并且以个人的配置文件优先加载变量读取，以个人的优先生效。当需要给所有用户都设置环境变量时，则可以将变量写入全局配置文件/etc/profile中即可。

检查系统环境变量的命令

set：输出当前的shell环境中的所有的变量，包括全局变量、局部变量

env:只显示全局变量

declare:输出所有变量，如同set

export:显示和设置环境变量值

如果需要撤销环境变量，unset变量名，删除变量和函数。

设置只读变量：readonly,只有shell结束了，只读变量才会失效

位置参数变量：用于shell脚本中传递参数

特殊变量：shell内置的特殊功效变量        $? 0:成功        1-255：错误码

特殊变量用在如脚本，函数传递参数使用，

1. $0:获取shell脚本文件名，以及脚本路径

2. $n:获取shell脚本的第n个参数，n在1~9之间，大于9则需要写成如${ 10 }的形式，参数空格隔开

3. $#:获取执行的shell脚本后面的参数总个数。
4. $*：获取shell脚本所有参数，不加引号等于$@的作用，加上双引号作用是接受所有参数作为单个字符串
5. $@:接受所有参数为独立字符串，会将所有的参数从整体上看成一份数据，而不是把每个参数都看成一分数据。
6. 注意：如果使用echo直接输出$*和$@做对比，是看不出来区别的；但是如果使用for循环来逐个输出数据，立刻就能够看出区别。
7. 特殊 状态变量
8. $? :上次命令执行状态返回值，0正确，非0则失败
9. $$:当前shell脚本的进程号
10. $!:上一次后台进程的PID
11. $_:获取上条命令的最后一个参数

12. 变量的作用域（盒子的嵌套）

    本地变量是指的当前shell中的变量，单引号变量，不识别特殊语法，双引号变量，能够识别特殊符号。

    每当调用bash或者sh解释器执行脚本时，都会开启一个子shell，因此不保留当前shell变量，通过pstree命令可以查询进程树。

    调用source或者点符号执行脚本时，在当前shell环境加载脚本，因此会保留变量。

    环境变量的设置

    环境变量一般是由export内置命令导出的变量，用于定义shell运行环境，保证shell命令的正确执行，shell通过环境变量确定登陆的用户名、PATH路径、文件系统等各种应用。

    环境变量可以在命令行中临时创建，但是当退出shell终端时，变量丢失，如果要永久生效，需要修改环境变量的配置文件。

    bash内置命令：

    echo: -n 不换行输出、-e 解释字符串中的特殊符号、 \n 换行、 \r 回车、 \t 制表符、 \b 退格

    eval: 执行多个命令

    exec: 不创建子进程，执行后续名令，且在执行完成功后，自动的exit

    shell子串的花式用法

    ${变量}：返回变量值

    ${#变量}：返回变量长度，字符长度

    ${变量：start} ：返回start数值之后的字符

    ${变量：start：length} 提取start之后的length限制的字符

    ${变量#word}：从变量开头删除最短匹配的word子串

    ${变量##word}：从变量开头，删除最长匹配的word。

    ${变量%word}：从变量结尾删除最短的word

    ${变量%%word}：从变量结尾开始删除最长匹配的word

    ${变量/pattern/string}：用string代替第一个匹配的pattern

    ${变量//pattern/string}：用string代替所有的pattern

    特殊shell扩展变量

    变量的处理

    以下四个扩展变量都是对变量的值进行判断、处理

    如果parameter变量值为空时，返回word字符串，赋值给result变量

    result=${parameter：-word}

    如果para变量为空时，则word替代变量值，且返回其值

    result=${para:=word}

    如果para变量为空时，word当作stderr输出，否则输出变量值，用于设置变量为空时导致错误时，返回的错误信息

    ${para:?word}

    如果para变量为空，什么都不做，否则word返回

    ${para:+word}

    检测是否在子shell环境中

    Linux默认的有关shell变量

    BASH_SUBSHELL:该变量的特点，如果是0，就是在当前shell环境中运行的，否则就是开辟子shell去运行的

    子shell的嵌套运行

    利用括号，开启子shell运行命令，可以多个括号嵌套开启多个子shell环境,开启子shell的理念，以及检查，在shell脚本开发中，经常会用子shell进行多线程处理，提高程序并发执行效率。

    （pwd;(pwd;($BASH_SUBSHELL))）

    内置命令和外置命令

    内置命令：在系统启动时就加载入内存，常驻内存，执行效率更高，但是占用资源

    外置命令（自己单独下载的文件系统命令）：系统需要从硬盘中读取程序文件，再读入内存加载。例如ps

    外置命令的特点：一定会开启子进程执行

    内置命令的特点：内置命令不会产生子进程去执行，内置命令和shell是为一体的，时shell的一部分，不需要单独去读取某个文件，系统启动后，就执行在内存中了。

    type命令验证即可 || compgen -b 查看Linux系统中的内置命令。

    shell中的数学运算
13. 一、整数运算

• ​​​​​​方法一：expr   
• 方法二：$(())
• 方法三：$[]
• 方法四：let
• 二、小数运算
• 通过安装计算器程序bc来进行计算
• shell中常见的运算符
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