Shell脚本编程规范与变量

目录

前言

一、Shell脚本概述

1.1 Shell脚本的概念

1.2 Shell脚本应用场景

1.3 shell 的作用

1.4 用户登录的 shell

1.5  shell 脚本的作用 

二、shell 编程规范

2.1  编写脚本代码

 2.2 赋予可执行权限

2.3  shell 脚本执行方式

2.4 更完善的脚本构成

三、重定向与管道操作

3.1 交互式硬件设备

3.2 重定向操作

3.2.1 重定向输入 

 3.2.2 重定向输出 

3.2.3   错误重定向

 3.3 管道符号 “ |”

四、shell 脚本变量

4.1 shell变量的作用，类型

4.1.1 变量的作用

4.1.2  变量的类型

4.2 自定义变量

4.2.1  变量的定义

4.2.2  查看定义的变量的值

4.2.3 取消变量名

4.3  赋值时使用引号

4.3.1 双引号(")

 4.3.2  单引号（'）

 4.3.3    反撇号( `) 

4.4  交互式定义变量

4.4.1 read 命令

4.5  设置变量的作用范围

4.6 整数变量的运算 

 4.7  特殊的shell变量

4.7.1  环境变量

4.7.2  只读变量

 4.7.3  位置变量

4.7.4  预定义变量

五、总结

---

前言

学习这章内容可以让我们先了解shell脚本的一些基础的编程格式和当中的一些规范和变量，掌握一定的shell编程技巧，毕竟shell脚本作为一门轻量级脚本语言，很多时候可以帮助我们完成一些重复的劳动，极大的释放劳动力。写的东西并不一定多么高深，但是都是平常用到的，比较实用。

一、Shell脚本概述

Shell 是一个用 C 语言编写的程序，它是用户使用 Linux 的桥梁。Shell 既是一种命令语言，又是一种程序设计语言。

Shell 是指一种应用程序，这个应用程序提供了一个界面，用户通过这个界面访问操作系统内核的服务。

Ken Thompson 的 sh 是第一种 Unix Shell，Windows Explorer 是一个典型的图形界面 Shell。

Linux 命令的执行必须依赖于 Shell 命令解释器。Shell 实际上是在 Linux 操作系统中运行的一种特殊程序，它位于操作系统内核与用户之间，负责接收用户输入的命令并进行解释， 将需要执行的操作传递给系统内核执行，Shell 在用户和内核之间充当了“翻译官”的角色。当用户登录到 Linux 系统时，会自动加载一个 Shell 程序，以便给用户提供可以输入命令的操作系统。

1.1 Shell脚本的概念

将要执行的命令按顺序保存到一个文件文本

给该文件可执行权限，便可运行

可结合各种shell控制语句以完成更复杂的操作

总结：将需要执行的命令保存到一个文件中，按照顺序执行，它不需要编译，它是解释型的

1.2 Shell脚本应用场景

重复性操作

交互性任务

批量事务处理

服务运行状态监控

定时任务执行

在需要完成大量复杂、重复性的工作时，不需要在命令行重复执行命令，直接运行 shell 脚本即可，大大的节省了时间提高了效率

1.3 shell 的作用

作用：命令解释器，"翻译官"

介于系统内核与用户之间，负责解释命令行

1.4 用户登录的 shell

登录后默认使用的shell程序，一般为/bin/bash

不同shell的内部指令，运行环境等会有所区别

常见的 Shell 解释器程序有很多种，使用不同的 Shell 时，其内部指令、命令行提示符等方面会存在一些区别。通过/etc/shells 文件可以了解当前系统所支持的 Shell 脚本种类。

 注：nologin 奇怪的shell，这个shell可以让用户无法登录主机

可以使用type 指令看某一条指令是系统内部还是外部指令

1.5  shell 脚本的作用 

自动化完成软件的安装部署，如安装部署LAMP架构服务

自动化完成系统的管理，如批量添加用户

自动化完成备份，如数据库定时备份

自动化的分析处理，如网站访问量

二、shell 编程规范

2.1  编写脚本代码

使用vim文本编辑器

每行一条Linux命令，按执行顺序依次编写

脚本后缀为.sh

第一行为 "#!/bin/bash” ,脚本申明（默认解释器)：
表示此行以下的代码语句是通过 /bin/bash 程序来执行。
还有其他类型的解释器，比如#!/usr/ bin/python、#!/usr/bin/expect
注释信息:以"#“开头的语句表示为注释信息，被注释的语句在脚本运行时不会被执行可执行语句:如echo命令，用于输出"“之间的字符串

创建 shell 程序的步骤：

第一步: 创建一个包含命令和控制结构的文件。

第二步: 修改这个文件的权限使它可以执行#使用chmod +x   xxx.sh（不修改权限也可以）

第三步: 检测语法错误

第四步: 执行 .xxx.sh (不修改权限可以使用 bash xxx.sh 或 sh xxx.sh)

 2.2 赋予可执行权限

使脚本具有可执行权限

chmod +x

一般文件的权限有三种，读（r）、写（w）、执行（x）。通常Shell脚本写完是不具备执行（x）权限的，所以我们需要给予它执行权限

2.3  shell 脚本执行方式

方法 一：./+脚本文件路径（绝对路径与相对路径）

必须要执行权限才能执行，执行完毕不会改变当前所在目录

 方法二：sh脚本文件路径  （不给执行权限也可以）

方法三：source脚本文件路径（会自动切换到目标文件位置）

方法四：点空格脚本文件路径（会自动切换到目标文件夹,相当于source）

方法五：bash xxx.sh

方法六： sh < xxxx.sh 或者 cat xxxx.sh |sh 

注：source与sh和.空格 执行脚本，涉及到切换路径时，source和.空格会切换路径，但sh不会切换路径

./类似于sh，不切换路径

没有权限时，五种方式：.空格  sh  sh < xxxx.sh  cat xxxx.sh |sh 和source可以执行；./不可以执行。有权限时，六个都可以执行。

2.4 更完善的脚本构成

脚本声明

注释信息

可执行语句

三、重定向与管道操作

由于 shell 脚本 “批量处理” 的特殊性，其大部分操作过程位于后台，不需要用户进行干预，因此要学会提取、过滤执行信息变得十分重要，所以我们需要重定向和管道

3.1 交互式硬件设备

标准输入：从该设备接收用户输入的数据

标准输出：通过该设备向用户输出数据

标准错误：通过该设备报告执行出错信息

重定向：
用户通过操作系统处理信息的过程中，包括以下几类交互设备文件

类型	设备文件	文件描述编号	默认设备
标准输入	/dev/stdin	0	键盘
标准输出	/dev/stdout	1	显示器
标准错误输出	/dev/stderr	2	显示器

3.2 重定向操作

类型	操作符	用途
重定向输入	<	从指定的文件读取数据，而不是从键盘输入
重定向输出	>	将输出结果保存到指定的文件（覆盖原有内容）
重定向输出	>>	将输出结果追加到指定的文件
标准错误输出	2>	将错误信息保存到指定的文件（覆盖原有内容）
标准错误输出	2>>	将错误信息追加到指定的文件中
混合输出	&>	将标准输出，标准错误的内容保存到同一个文件中

3.2.1 重定向输入 

重定向输入指的是将命令中接收输入的途径由默认的键盘改为指定的文件，而不是等待 从键盘输入。重定向输入使用“<”操作符。 通过重定向输入可以使一些交互式操作过程能够通过读取文件来完成。

默认情况下，cat 命令会接受标准输入设备（键盘）的输入，并显示到控制台，但如果用文件代替键盘作为输入设备，那么该命令会以指定的文件作为输入设备，并将文件中的内容读取并显示到控制台

 3.2.2 重定向输出 

重定向输出指的是将命令的正常输出结果保存到指定的文件中，而不是直接显示在显示器的屏幕上。
重定向输出使用“>”或“>>”操作符号，分别用于覆盖或追加文件
若重定向输出的目标文件不存在，则会新建该文件，然后将前面命令的输出结果保存到该文件中；若目标文件已经存在，则将输出结果覆盖或追加到文件中。

3.2.3   错误重定向

 错误重定向指的是将执行命令过程中出现的错误信息（如选项或参数错误等）保存到指 定的文件，而不是直接显示在屏幕上。错误重定向使用“2>”操作符

作用：

在实际应用中，错误重定向可用来收集程序执行的错误信息，为排错提供依据

还可以将无关紧要的错误信息重定向到空文件/dev/null 中，以保持脚本输出的简洁

注：/dev/null:把它看作"黑洞"，所有写入它的内容都会永远丢失. 而尝试从它那儿读取内容则什么也读不到. 然 而 /dev/null 对命令行和脚本都非常的有用 

使用“2>”操作符时，会像使用“>”操作符一样覆盖目标文件的内容，若要追加内容而不是覆盖文件，则应改用“2>>”操作符

当命令输出的结果可能既包括标准输出（正常执行）信息，又包括错误输出信息时，可 以使用操作符“>”“2>”将两类输出信息分别保存到不同的文件，也可以使用“&>”操作符将两类 输出信息保存到同一个文件

 &>和>&符号
&表示等同于的意思
例：把正确和错误的消息输入到相同的位置
1>&2 把标准输出重定向到标准错误
2>&1 把标准错误重定向到标准输出

 3.3 管道符号 “ |”

管道操作为不同命令之间的协同工作提供了一种机制，位于管道符号"|"左侧的命令输出的结果，

将作为右侧命令的输入（处理对象)，同一行命令中可以使用多个管道。

在 shell脚本应用中，管道操作通常用来过滤所需要的关键信息。

命令格式：cmd1 | cmd2 [.. I cmdn]

注：$bash  $表示系统提示符，$ 表示此用户为普通用户，超级用户的提示符是＃，
bash是shell的一种，是linux下最常用的一种shell
$bash的意思是执行一个子shell，此子shell为bash。

例如：df-hT 输出系统已用空间的百分比，过滤以“run”结尾的文件内容，过滤以第四列内容

awk是正则表达式的一种

大部分情况下  
grep：过滤关键字  grep egrep 
sed 老二 按行读取
awk 老三 按列读取数据
sed： 按行读取
awk：按列读取数据
$3,$6:位置变量

四、shell 脚本变量

4.1 shell变量的作用，类型

4.1.1 变量的作用

用来存放系统和用户需要使用的特定参数（值）

变量名：使用固定的名称，由系统预设或用户自定义

变量值：能够根据用户设置、系统环境的变化而变化

4.1.2  变量的类型

自定义变量：由用户自己定义、修改和使用

特殊变量：环境变量、只读变量、位置变量、预定义变量

4.2 自定义变量

4.2.1  变量的定义

Bash中的变量操作相对比较简单，不像其他高级编程语言（如c/C++、Java等）那么复杂。
在定义一个新的变量时，一般不需要提前进行声明，而是直接指定变量名称并赋给初始值（内容）即可

格式：变量名=变量值

变量名:临时存放数据的地方

变量值:临时的可变化的数据

 注：等号两边没有空格。变量名称需以字母或下划线开头，名称中不要包含特殊字符（如+、-、*、/、.、?、%、&、#等）

4.2.2  查看定义的变量的值

格式

echo $变量名

通过在变量名称前添加前导符号“$”，可以引用一个变量的值，使用 echo 命令可以查看变量，可以在一条 echo 命令中同时查看多个变量值

{}引用变量

echo选项

echo -n表示不换行输出
使用echo -e输出转义字符，将转义后的内容输出到屏幕上 

常用的转义字符如下:
\c 不换行输出，在"\c"后面不存在字符的情况下，作用相当于echo -n
\n 换行
\t 转义后表示插入tab，即制表符

注: \转义符，跟在\之后的特殊符号将失去特殊含义，变为普通字符。如\$将输出"$"符号，而不当做是变量引用

4.2.3 取消变量名

unset 变量名

特殊操作 ：一些特殊的赋值操作，可以更灵活地为变量赋值，以便适用于各种复杂的管理任务

4.3  赋值时使用引号

4.3.1 双引号(")

双引号主要起界定字符串的作用，特别是当要赋值的内容中包含空格时，必须以双引号括起来；其他情况下双引号通常可以省略

 当内容中有空格

当以变量的值进行赋值

 4.3.2  单引号（'）

当要赋值的内容中包含 $ 、 " 、 \ 等具有特殊含义的字符时，应使用单引号括起来。
在单引号的范围内，将无法引用其他变量的值，任何字符均作为普通字符看待。输入什么就显示什么但赋值内容中包含单引号（’)时，需使用’符号进行转义，以免冲突。

 4.3.3    反撇号( `) 

反撇号主要用于命令替换，允许将执行某个命令的屏幕输出结果赋值给变量。

反撇号括起来的范围内必须是能够执行的命令行，否则将会出错

使用反撇号难以在一行命令中实现嵌套命令替换操作，这时可以改用“$()"来代替反撤号操作，以解决嵌套的问题

4.4  交互式定义变量

4.4.1 read 命令

除了上述赋值操作以外，还可以使用 Bash 的内置命令read来给变量赋值。
用来提示用户输入信息，从而实现简单的交互过程。执行时将从标准输入设备（键盘）读入一行内容，并以空格为分隔符，将读入的各字段依次赋值给指定的变量（多余的内容赋值给最后一个变量)。
若指定的变量只有一个，则将整行内容赋值给此变量。

命令选项：

-p： 提示用户的信息
-n： 定义字符数
-s： 不显示用户输入的内容，常用于输入密码 read -s -p “input your password:” pass
-t： 定义超时时间，超过多长时间没输自动退出

例如：一般来说为了使交互式操作的界面更加友好，提高易用性，read 命令可以结合“-p”选项来设置提示信息，以便告知用户应该输入什么内容等相关事项

 从文件读取内容赋值给变量

stty -echo ###关闭屏幕回显

stty echo ###开启屏幕回显 

4.5  设置变量的作用范围

export命令可以将一个变量设置为全局变量，不然咱们在当前bash环境下的变量，在别的bash环境下就失效了

格式一：export 变量名

格式二：export 变量名=变量值

为了使用户定义的变量在所有的子 Shell 环境中能够继续使用，减少重复设置工作，可以通过内部命令 export 将指定的变量导出为全局变量。用户可以同时指定多个变量名称作为参数（无须使用“$”符号），变量名之间以空格分隔

两种格式可以混合使用

4.6 整数变量的运算 

格式：

expr 变量1 运算符 变量2 [运算符 变量3]…

常用运算符

加法运算：+

减法运算：-

乘法运算：\*    ### Linux系统中 “ * ” 为通配符，所以要加 “ \ ” 符号进行转译

除法运算：/

求模（取余）运算：%

简单的运算演示：

 

 注：运算符前后一定要有空格，不然会变成普通符号

扩展：使用双引号和单引号以及$（（ ））也可以使用运算符

 或者编辑脚本

let 命令

let的运算可以改变变量本身的值，但不显示结果，需要echo，其他的运算方式可以做运算但不改变变量本身的值。

bc  运算符    scale ：表示小数点后的位数

  bc也可做变量的运算，还可以做逻辑运算,真为1，假为0

 4.7  特殊的shell变量

4.7.1  环境变量

 环境变量指的是出于运行需要而由 Linux 系统提前创建的一类变量，主要用于设置用户的工作环境，包括用户宿主日录、命令查找路径、用户当前目录、登录终端等。

环境变量的值由Linux系统自动维护，会随着用户状态的改变而改变。

使用 env 命令可以查看到当前工作环境下的环境变量，对于常见的一些环境变量应了解其各自的用途。

由系统提前创建，用来设置用户的工作环境

配置文件：/etc/profile，~/.bash_profile

                  /etc/profile 系统环境变量，针对当前用户

                  ~/.bash_profile 用户环境变量 针对整个服务器

常见的环境变量：

PWD、PATH、USER、SHLLE、HOME

例如：变量 USER 表示用户名称，HOME 表示用户的宿主目录，LANG表示语言和字符集，PWD 表示当前所在的工作目录，PATH 表示命令搜索路径等、RANDOM 表示随机数，会返回 0-32767 的整数，USER 表示当前账户的账户名称等，一般都用全大写定义，注意和自定义变量区分

案例：PATH  路径环境变量

echo $PATH          #查看当前搜索路径
PATH="$PATH:/root"      #将/root目录添加到搜索路径
export PATH="$PATH:/root" #输出为全局环境变量
first.sh

 已经将该目录添加到路径环境变量中，目录内的所有具有执行权限的文件，都可以在当前环境任何目录中执行 

4.7.2  只读变量

readonly  变量名

用于变量值不允许被修改的情况

 4.7.3  位置变量

 表示为$n，n为1-9之间的数字 

位置变量只有针对脚本才能发挥作用

简单的脚本如下：

 用位置变量进行运算 ：

4.7.4  预定义变量

预定义变量是由Bash程序预先定义好的一类特殊变量，用户只能使用预定义变量，而不能创建新

的预定义变量，也不能直接为预定义变量赋值。

预定义变量使用"$"符号和另一个符号组合表示

$#: 表示命令行中位置参数的个数。
$*: 表示所有位置参数的内容，这些内容当做一个整体
$@: 表示列出所有位置参数，但是是以单个的形式的列出
$?: 表示前一条命令执行后的返回状态，返回值为0表示执行正确，返回任何非0值均表示执行出现异常。
$0: 表示当前执行的脚本或程序的名称
$$: 表示返回当前进程的进程号
$!: 返回最后一个后台进程的进程号

案例：#根据一个简单的脚本来理解每个预定义和位置变量的含义

 扩展：理解$* 和 $@ 的区别

$* 和 $@ ：表示命令或脚本要处理的参数

$* ：把所有参数看成以空格分隔的一个字符串整体（单字符串）返回，代表”$1 $2 $3 $4“

$@ :把各个参数加上双引号分隔成n 份的参数列表，每个参数作为一个字符串返回，代表"$!" "$2" "$3" "$4" " "$5"

总结：$*: 是将参数全部当作一个整体

          $@ ：是将参数每一个都当做单独的个体

五、总结

1.shell的作用与应用场景

2.shell脚本的编写规范与执行方法

3.重定向与管道的作用和使用方法

4.自定义变量赋值时单引号、双引号、反撇号的使用方法

5.数值变量的常用运算符：+、-、*、/、%（取余）

6.环境变量、只读变量、位置变量、预定义变量的用途