《UNIX编程环境》——第5章 shell程序设计 5.1 定制cal命令

本节书摘来自异步社区《UNIX编程环境》一书中的第5章，第5.1节，作者：【美】Brian W. Kernighan , Rob Pike著，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

第5章 shell程序设计

尽管大多数用户认为shell是一个交互式的命令解释器，但实际上它是一种程序设计语言，它的每一条语句运行一条可执行的命令。shell要同时满足交互执行命令和编程运行命令两种使用方式的要求，它是一种特殊的语言，造成这种局面，既有历史的原因，也有设计方面的影响。它的应用程序范围广泛，而且从语言的观点看目前还有许多争议，但不了解这些争议的细节并不影响用户高效地使用shell进行程序设计。本章的目的是通过逐步开发一些有用的shell程序，说明shell编程的基本原理。本章不是一部shell的参考手册，阅读本章时应该在手边准备好《UNIX程序员手册》中关于sh(1)的部分，以便随时参考。

和其他很多命令一样，shell程序的使用细节通常可以通过实践很快地掌握。shell手册常常不易于理解，而一个好的例子有时是将问题解释清楚的最好方法。鉴于这一原因，本章围绕着程序实例而不是围绕着shell的特性来组织，是shell编程指南，而不是shell所有功能的罗列。这里不仅讨论shell能做什么，而且结合强调交互式程序测试的思想，讨论shell程序的开发和编写。

当用shell或者其他语言编写程序时，如果恰有其他的人也需要使用这个程序，将有助于程序的进一步改进和完善。因为他人对使用程序的要求往往要比程序编写者本人更苛刻，因此，shell编程的一个重要原则在于提高程序的健壮性，要能处理不正确的输入，即使程序运行错误，也要能给出有用的提示信息。

5.1 定制cal命令

UNIX编程环境
shell程序的一个通常用途是增强或改善应用程序的用户界面。作为一个增强程序界面的例子，考虑cal(1)命令：

这里的缺点是月份必须使用数字输入。而且，当输入cal 10时，将打印10年的年历，而不是打印当年10月份的月历。因此，要打印一个月的月历，必须同时输入相应的年份。

重要的是，不论cal命令提供的是什么接口，都可以只改变用户接口而不需要改动cal程序本身。可以把命令放在自己的bin目录里，将一个更易于使用的参数语法转化为实际的cal命令要求的参数格式；甚至还可以调用自己的cal版本，这样就更加直接一些。

在编制新的cal命令时，首先要考虑的问题是：cal应该做些什么？我们的基本设想是要求cal能够更合理地工作。cal应该能通过名字识别月份，当有两个参数时，除了将月份名转换为相应数字以外，其他功能和原来的cal命令完全一样。当仅给定一个参数时，cal应打印当年相应月份的月历，而当不提供参数时，它只打印当月的月历。这些正是cal命令的最常用的情况。综上所述，要解决的主要问题是：确定有多少个参数，如何将这些参数转换为标准cal要求的格式。

shell提供的case语句正好适用于进行上述判断：

case语句将单词（word）和模式（pattern）从头至尾进行比较，当遇到第一个匹配的模式时，执行与该模式相应的命令（command），而且仅仅执行这一命令。模式均按照shell模式匹配规则书写，对文件名匹配规则稍微作了一些推广。每项匹配所对应的命令均以双分号（;;）结尾。（最后一个匹配项的命令之后可以不用;;，但为了编辑的方便，通常还是保留它。）

我们的cal版本能确定出现在命令行中参数的个数，处理以字母表示的月份名，然后再调用前述真正的cal。shell变量$#保存了调用shell文件时的参数的个数，其他特殊shell变量列在表5-1中。

表5-1 shell内部变量

第一个case条件检查参数个数$#，并选择对应的操作。第一个case最后的模式*表示匹配所有的情况，即当参数个数即非0又非1时，执行最后一种情况。（因为各个模式是顺序扫描，所以与所有情形匹配的模式一定是最后扫描的。）m和y变量分别作为月份和年份－当给定两个参数时，此时，我们的这个cal命令与原始的cal命令执行相同的操作。

第一个case语句有两行都包括了这样一条语句：

虽然字面上这一语句的功能不太明显，但是通过下面几条命令很容易看出这一语句的作用。

set是shell的一个内部命令，它能够处理相当多的事情。当没有参数时，set给出环境变量值，正如第3章中所提到的。set还能实现重置基本参数如$1、$2等的功能。set date把$1重置为星期几，$2重置为月份，等等。因此，在cal程序的第一个条件语句case中，当没有参数时，按照当前日期设置月份和年份。只有一个参数时，将该参数作为月份，而年份从当前日期中取得。

set还可以识别多个选项，使用最多的是-v和-x，设置了这些选项后，每条命令在由shell处理执行时，会返回所运行的命令。这对于调试复杂的shell程序是必不可少的。

剩下的问题是月份的转换，即当月份是文字形式时，要将它转换成数字形式。第二个case语句正是完成这一工作的。无需多说，这段程序的功能是一目了然的。这里唯一不易理解的是case语句中的￤符号，它与egrep中的￤符号相同，表示选择，如big￤small表示或与big匹配，或与small匹配。当然这一条件也可以写成[jJ]an*等其他形式，程序能接受全部小写的月份名或者以大写字母开头的月份名，前者是因为UNIX系统主要接收小写，而后者是因为date命令打印的月份的第一个字母就是大写。shell模式匹配的规则列在表5-2内。

在第二个case语句中的最后两种情形用于处理单个的参数，它可能是年份，但第一个case语句会将它当成月份；如果它是数字，可能用来表示月份，则作为月份处理，否则，作为年份处理。

最后一行使用转换后的参数，调用/usr/bin/cal（真正的cal命令）。新版本的cal程序可以接受以下输入：

若键入cal 1984，将打印出1984年全年日历。

这个改进了的cal程序完成与原来的cal程序相同的工作，但是实际使用起来却更简单，更容易记忆，在名字选取上也尽量采用简单的方式，即用cal，而不用calendar（它已经是另一个命令）或任何其他不利于记忆的名称，如ncal。不改变命令的名字还有一个优点，即用户不会因为新名字而受影响。

在结束关于case语句的讨论之前，还需说明一点：为什么shell程序的模式匹配规则不同于ed程序及其衍生程序中的匹配规则。毕竟采用两种不同的模式意味着要学习两组规则，要求采用两种代码来处理这两组模式。有些区别源自最初的错误选择，后来也从未改正过—例如，匹配任意符号的模式在ed里使用“.”，在shell里使用“？”，仅仅是为了保持对过去的兼容性，除此之外没有任何其他原因；另一方面，有时不同的模式完成不同的工作。在ed中的正则表达式可以搜索行内任何位置出现的字符串，特殊符号^和$的作用是将搜索定位到行首和行尾。然而在默认情况下，对文件名，搜索定位一般为默认，这种情况下，如果用命令

来代替命令

将是非常麻烦的。

练习5-1 如果其他用户希望使用你的cal版本，如何使它被所有用户共享？把它放在/usr/bin目录中需要执行哪些操作？

练习5-2 有必要使cal程序在cal 83时打印1983年的年历吗？如果有必要的话，你怎样实现打印1983年的年历。

练习5-3 修改cal使之接受多个月份，例如：

或者一个连续范围的月份

假如现在是12月份，而运行cal Jan，应该得到的是今年的1月份还是明年的1月份？应如何考虑这个问题？