Shell脚本应用及实战演练

一、Shell脚本语言的基本结构

1、Shell脚本的用途：

• 自动化常用命令
• 执行系统管理和故障排除
• 创建简单的应用程序
• 处理文本或文件

2、 Shell脚本基本结构：

Shell脚本编程：是基于过程式，解释执行的语言

编程语言的基本结构：

• 各种系统命令的组合
• 数据存储：变量，数组
• 表达式：a+b
• 控制语句：if、case、for、while

shell脚本：包含一些命令或声明，并符合一定格式的文本文件

格式要求：首行执行shebang机制

#声明后续语句是通过那种语言写的
#!/bin/bash
#!/usr/bin/python
#!/usr/bin/perl

3、 创建Shell脚本过程

1. 使用vim创建文本文件，第一行必须包括shell声明序列：

#!/bin/bash

2. 加执行权限，给予执行权限，在命令行上指定脚本的绝对或相对路径

  [root@localhost ~]# chmod +x shellScript/hello.sh 

3. 运行脚本，直接运行解释器，将脚本作为解释器程序的参数运行。

   [root@localhost ~]# /root/shellScript/hello.sh 

4、 脚本注释规范

• 第一行一般为调用使用的语言
• 程序名，避免更改文件名为无法找到正确的文件
• 版本号
• 更改后的时间
• 作者相关信息
• 该程序的作用，及注意事项
• 最后是各版本的更新简要说明

二、Shell脚本语言的变量用法详解

位置与预定义变量

位置变量：在Bash Shell中内置的变量，在脚本代码中调用命令行传递给脚本的参数

$1,$2,... 对应第一个，第二个等参数，shift[n]换位置，最多9个
#预定义变量
$0  命令本身，包括路径
$*  传递给脚本的所有参数，全部参数合成一个字符串
$@  传递给脚本的所有参数，每个参数为独立字符串
$#  传递给脚本的参数的个数
$?	上个命令的退出状态,或函数的返回值
$$	当前shell进程ID。对于Shell脚本,就是这些脚本所在的进程ID

注意：$@,$*只有被双引号括起来的时候才会有差异

三、 Shell字符串详解

字符串(String)就是一系列字符的组合。字符串是Shell编程中最常用的数据类型之一

字符串可以由单引号''包围，也可以由""包围，也可以不用引号，三种方式的区别

1. 由单引号' '包围的字符串
   • 任何字符都会原样输出，在其中使用变量是无效的
   • 字符串中不能出现单引号，即使对单引号进行转义也不行
2. 由双引号" "包围的字符串
   • 如果其中包含了某个变量，那么该变量就会被解析(得到该变量的值)，而不是原样输出
   • 字符串中可以出现双引号，只要进行转义就行
3. 不被引号包围的字符串
   • 不被引号包围的字符串中出现变量也会被解析，这一点和双引号""包围的字符串一样
   • 字符串中不能出现空格，否则空格后面的字符串会作为其他变量或者命令解析
     获取字符串长度

在Shell中获取字符串长度很简单，具体方法如下:

${#string_name}
string_name：表示字符串名字

1、Shell字符串拼接

在脚本语言中，字符串的拼接(也称为字符串连接或者字符串合并)往往都非常简单，在Shell中你不需要使用任何运算符，将两个字符串并排放在一起就能实现拼接

2、Shell字符串截取

Shell截取字符串通常有两种方式，从指定位置开始截取和从指定字符(子字符串)开始截取

从指定位置开始截取

这种方式需要两个参数：除了指定起始位置，还需要截取长度，才能最终确定要截取的字符串

既然需要指定起始位置，那么就要涉及到计数方向的问题，到底是从字符串左边开始计数，还是从字符串右边开始计数？答案是:Shell同时支持两种计数方式

1.从字符串左边开始计数

如果想从字符串的左边开始计数，那么截取字符串的具体格式如下：

${string:start:length}

其中,Sting是要截取的字符串,start是起始位置(从左边开始,从0开始计数),length是要截取的长度(省略的话表示直到字符串的末尾)

例如：

url="c.biancheng.net"
echo ${url:2:9}

>结果为：biancheng

url="c.biancheng.net"
echo ${url:2} #省略length,截取到字符串末尾

>结果为：biancheng.net

2.从右边开始计数

如果想从字符串的右边开始计数，那么截取字符串的具体格式如下：
格式：

${string:0-start:length}

实例

url="c.biancheng.net"
echo ${url:0-13:9}

>结果为：biancheng 从右边数：b是第13个字符

url="c.biancheng.net"
echo ${url:0-13} #省略length,直接截取到字符串末尾
>结果为:biancheng.net

3、 Shell的格式化输出printf

%f浮点格式，保留小数点位数%.nf，n为数字**
常用转义字符：

转义符	功能
\a	警告字符，通常为ASCII的BEL字符
\b	后退
\f	换页
\n	换行
\r	回车
\t	水平制表符
\v	垂直制表符
\\	表示\本身

实现算数运算

1. let var=算术表达式
2. var=$[算术表达式]
3. var=$((算术表达式))
4. var=$(expr arg1 arg2 arg3 ...)
5. declare -i var = 数值
6. echo '算术表达式' | bc  (支持浮点数)

**内建的随机数生成器变量：
$RANDOM 取值范围：0-32767

4、条件测试命令

条件测试：判断某需求是否满足，需要由测试机制来实现，专用的测试表达式需要由测试命令辅助完成测试过程，实现评估布尔声明，以便在条件性环境下进行执行。

• 若真，则状态码变量$?返回0
• 若假，则状态码变量$?返回1

5、条件测试命令及其语法

语法1：test <测试表达式> 说明：test命令和<测试表达式>之间至少有一个空格

在shell中，大于用 -gt 表示，小于用 -lt 表示，大于或等于用 -ge 表示，小于或等于用 -le表示 ，不相等用-ne 表示
[root@ansible-salve1 ~]# test 1 -lt 2
[root@ansible-salve1 ~]# echo $?
0
[root@ansible-salve1 ~]# test 2 -lt 1
[root@ansible-salve1 ~]# echo $?
1
[root@ansible-salve1 ~]# 

6、文件测试表达式

常用的文件测试操作符	说明
-a/-e 文件	文件是否存在
-d 文件	文件存在且为目录则为真，即测试表达式成立
-f 文件	文件存在且为普通文件则为真，即测试表达式成立
-r 文件	文件存在且可读为真
-w 文件	文件存在且可写为真
-x 文件	文件存在且可执行则为真

-z字符串若字符串的长度为0，则为真，z可以理解为zero
“字符串1” == ”字符串2“若字符串1长度等于字符串2长度，则为真
“字符串1” != ”字符串2“若字符串1长度不等于字符串2长度，则为真
“字符串1” =~ “字符串2”左侧字符串是否能被右侧的PATTERN所匹配。

7、整数测试表达式

在[ ] 或 test中使用的比较符号	在(()) 或 [[ ]]中使用的比较符号（不用这个做数字比较）	说明
-eq	== 或 =	相等，equal
-ne	!=	不相等，not equal
-gt	>	大于，greater than
-ge	> =	大于等于，greater equal
-lt	<	小于，less than
-le	< =	小于等于，less equal

8、关于（）与 { }

（ ）和 { }都可以将多个命令组合再一次，批量执行，{ } 里的内容需要与两侧用空格隔开并在命令结尾加上;

• ( )会开启子shell，并且list中变量赋值及内部命令执行后，将不再影响后续的环境

9、使用read命令命令来接受输入

read 是 Shell 内置命令，用来从标准输入中读取数据并赋值给变量。如果没有进行重定向，默认就是从键盘读取用户输入的数据；如果进行了重定向，那么可以从文件中读取数据
选项：

Option	说明
-a array	把读取的数据赋值给数组array，从下标0开始
-d delimiter	把字符串delimiter指定读取结束的位置，而不是一个换行符（读取的数据不包括delimiter）
-e	在获取用户输入的时候，对功能键进行编码转换，不会直接显示功能键对应的字符
-n num	读取num个字符，而不是整行字符
-p prompt	显示提示信息，提示内容为prompt
-r	原样读取(Raw mode),不会把反斜杠字符解释为转义字符
-s	静默模式(Silent mode),不会再屏幕上显示输入的字符。例如：输入密码
-t seconds	设置超时时间，单位为秒。如果用户没能按时完成，返回一个非0的退出状态
-u fd	使用文件描述符fd作为输入源，而不是标准输入，类似于重定向

四、流程控制

4.1 条件选择

4.1.1 选择执行if语句

if结构：
[root@ansible-salve1 shell]# help if
if: if 条件; then 命令; [ elif 命令; then 命令; ]... [ else 命令; ] fi
    根据条件执行命令。
    
    `if COMMANDS'列表被执行。如果退出状态为零，则执行`then COMMANDS' 
    列表。否则按顺序执行每个 `elif COMMANDS'列表，并且如果它的退出状态为
    零，则执行对应的 `then COMMANDS' 列表并且 if 命令终止。否则如果存在的
    情况下，执行 `else COMMANDS'列表。整个结构的退出状态是最后一个执行
    的命令的状态，或者如果没有条件测试为真的话，为零。
    
    退出状态：
    返回最后一个执行的命令的状态。
[root@ansible-salve1 shell]# 

4.1.1.1 单分支

if [ 条件判断式 ];then
	命令
fi 

或者

if [ 条件判断式 ]
  then
   命令
fi

4.1.1.2 双分支

if [ 条件判断式 ]
  then
    命令
else
   命令
fi

4.1.1.3 多分支

if [ 条件判断式1 ]
 then
  命令
elif [ 条件判断式2 ]
 then 
  命令
...
...
else
 命令
fi

说明：

• 多个if条件时，逐个条件进行判断，第一次遇见为“真”条件时，执行其分支，而后结束整个if语句
• if语句可嵌套

4.1.2条件判断case语句

格式

case 变量引用 in
PAT1)
	分支1
	;;
PAT2)
	分支2
	;;
...
*)
	默认分支
	;;
esac

实例：

#!/bin/bash
cat <<EOF
请选择：
1.备份文件
2.清理日志文件
3.软件升级
4.软件回滚
5.删库跑路
EOF
read -p "请输入上面的数字1-5：" MENU
case $MENU in
1)
 ./backup.sh
 ;;
2)
 echo "清理日志"
 ;;
3)
 echo "软件升级"
 ;;
4)
 echo "软件回滚"
  ;;
5)
 echo "删库跑路"
 ;;
*)
 echo "Input False"
esac

[root@bogon ~]# bash 1.sh
请选择：
1.备份数据库
2.清理日志文件
3.软件升级
4.软件回滚
5.删库跑路
请输入上面的数字1-5：1
备份成功

4.2、循环

4.2.1、循环执行介绍

将某代码段重复运行多次，通常有进入循环的条件和退出循环的条件

重复运行次数

• 循环次数事先已知
• 循环次数事先未知

常见的循环的命令：for，while
#循环的逻辑：程序先进行语句判断，如果为真则执行循环语句，然后再进行语句判断，直至语句判断失败才跳出

4.2.2、for循环

格式：

第一种写法
for NAME [in words ...]; do commands;done

# 第二种写法
for 变量 in 列表
	循环体
done

# 第三种写法
for 变量 in 列表
do
	循环体
done

4.2.3、while循环

while command; do commands;done

while condition;do 循环体 done

无限循环

while true;do
	循环体
done

4.2.4、循环控制语句continue 、break

continue\[N\]：提前结束第N层的本轮循环，而直接进入下一轮判断；最内层为第1层

格式：


while CONDITION1;do
     循环体1
     ...
     if command2;then
         continue
     fi
     CMDn
     ....
done

break\[N\]：提前结束第N层后的全部循环；最内层为第1层，默认为1

#!/bin/bash
for((i=0;i<10;i++));do
   for((j=0;j<10;j++));do
          [ $j -eq 5 ] && break
          echo $j 
   done
  echo ----------------------------
 done

4.3、Shell中的数组

4.3.1、Shell数组的概念

数组是若干数据的集合，其中存放的每一份数据都称为元素。Shell不限制数组的大小，理论上可以存放无限量的数据，Shell数组元素的下标也是从0开始计数

获取数组中的元素要使用下标[ ]，下标可以是一个整数，也可以是一个结果为整数的表达式；下标必须大于等于0

注意:Shell只支持一维数组，不支持多维数组

4.3.2、Shell数组的定义

4.3.3、数组的基本定义

在Shell中，用小括号()来表示数组，数组元素之间用空格来分隔

#arrayname=(1 2 3 4 5)
`输出定义数组中的全部元素
#echo ${arrayname[*]}
#echo ${arrayname[@]}
`输出定义数组中的第二个元素
#echo ${arrayname[0]}
`输出定义数组中的第二个元素
#echo ${arrayname[1]}
`输出定义数组中的元素个数
#echo ${#arrayname[*]}

4.3.4、Shell数组的拼接合并

array_new=(${array1[@]} ${array2[@]})
array_new=(${array1[*]} ${array2[*]})
`两种方式是等价的，选择其一即可。其中，array1 和 array2 是需要拼接的数组，array_new 是拼接后形成的新数组。

4.3.5、Shell删除数组元素

unset array_name[index]
`其中，array_name表示数组名，index表示数组下标

unset array_name 
`删除整个数组

4.3.6、获取数组某范围的元素

在Shell中直接通过${数组名[@/*]:起始位置:长度}获取数组给定范围内元素，返回字符串，中间用空格分开

#!/bin/bash
array=(yoona lucy tom)
echo ${array[*]}
echo ${array[*]:1:2}
echo ${array[@]:0:2}
-->结果为：
yoona lucy tom
lucy tom
yoona lucy

5、Shell中的函数

5.1、Shell函数的定义

Shell函数的本质是一段可以重复使用的脚本代码，这段代码被提前编好了，放在了指定位置，使用时直接调用即可

Shell 中的函数和C++、Java、Python、C# 等其它编程语言中的函数类似，只是在语法细节有所差别。

Shell 函数定义的语法格式如下：

function name() {
  statements
  [return value]
}

对各个部分的说明：

• function是 Shell 中的关键字，专门用来定义函数；
• name是函数名；
• statements是函数要执行的代码，也就是一组语句；
• return value表示函数的返回值，其中 return 是 Shell 关键字，专门用在函数中返回一个值；这一部分可以写也可以不写。

由{ }包围的部分称为函数体，调用一个函数，实际上就是执行函数体中的代码。

6、Shell编程之正则表达式

6.1、正则表达式

6.1.1、正则表达式概述

正则表达式通常用于判断语句中，用来检查某一字符串是否满足某一格式。

正则表达式是由普通字符与元字符组成。普通字符包括小写字母、数字、标点符号及一些其他符号。元字符是指在正则表达式中具有特殊意义的专用字符，可以用来规定其前导字符（即位于元字符前面的字符）在目标对象中的出现模式。

6.1.2、正则表达式的分类

正则表达式根据从POSIX BRE或者POSIX ERE标准可以分为基本正则表达式和扩展正则表达式。

基本正则表达式

支持的工具：grep、egrep、sed、 awk，注意grep要配合-E或者-P使用。

元字符	含义及用法
\	转义字符，用于取消特殊符号的含义，例： \! 、 \n 、 \$等
^	匹配字符串开始的位置，例：^a、^the、^#、^[a-z]
$	匹配字符串结束的位置，例: word$、^$匹配空行
.	匹配除\n之外的任意的一个字符，例: go.d、g..d。如果想要匹配包含\n字符可以使用 [.\n]
*	匹配前面子表达式0次或者多次，例: goo*d、 go.*d
[list]	匹配list列表中的一个字符，例: go[ola]d，[abc]、[a-z]、[a-z0-9]、[0-9]匹配任意一位数字
[^list]	匹配任意非list列表中的一个字符，例:[^0-9]、[^A-Z0-9]、[^a-z]匹配任意一位非小写字母
\{n\}	匹配前面的子表达式n次，例: go\{2\}d、 [0-9]\{2\}匹配两位数字
\{n,\}	匹配前面的子表达式不少于n次，例: gol{2,l}d、[0-9]\{2，\}匹配两位及两位以上数字
\{n,m\}	匹配前面的子表达式n到m次，例 : go\{2,3\}d、[0-9]\{2,3\}匹配两位到三位数字
	注: egrep、 awk使用{n}、{n,}、{n,m}匹配时 {} 前不用加 \
\w	匹配包括下划线的任何单词字符。
\W	匹配任何非单词字符。等价于[^A-Za-z0-9_]。
\d	匹配一个数字字符。
\D	匹配一个非数字字符。等价于[^0-9]。
\s	空白符。
\S	非空白符。

扩展正则表达式

支持的工具：egrep、awk，注意：使用grep要配合-E或者-P使用，sed要配合-r使用。

五、shall实战

打印99乘法表

#!/bin/bash
for i in {1..9};do
        for j in `seq $i`;do
                echo -e "${j}x$i=$((j*i))\t\c "
    done
    echo
done

结果

1x1=1	
1x2=2	2x2=4	
1x3=3	2x3=6	3x3=9	
1x4=4	2x4=8	3x4=12	4x4=16	
1x5=5	2x5=10	3x5=15	4x5=20	5x5=25	
1x6=6	2x6=12	3x6=18	4x6=24	5x6=30	6x6=36	
1x7=7	2x7=14	3x7=21	4x7=28	5x7=35	6x7=42	7x7=49	
1x8=8	2x8=16	3x8=24	4x8=32	5x8=40	6x8=48	7x8=56	8x8=64	
1x9=9	2x9=18	3x9=27	4x9=36	5x9=45	6x9=54	7x9=63	8x9=72	9x9=81	

方法2

#!/bin/bash
for((i=1;i<10;i++))
do
        for ((j=1;j<=i;j++)) ;
        do
                echo -e "$j×$i=$((j*i))\t\c"
        done
echo
done

输出结果一样

直角三角形

[root@localhost ~]# bash 99.sh 
*
*       *
*       *       *
*       *       *       *
*       *       *       *       *
*       *       *       *       *       *
*       *       *       *       *       *       *
*       *       *       *       *       *       *       *
*       *       *       *       *       *       *       *       *
[root@localhost ~]# cat 99.sh
#!/bin/bash
for((i=1;i<10;i++))
do
        for ((j=1;j<=i;j++)) ;
        do
                echo -e "*\t\c"
        done
echo
done

创建用户

read -p "请输入你创建的用户名:" name
test -d /home/$name
if [ $? -eq 0 ];
then
        echo "用户已存在"
        exit 0;
else
        echo "正在创建用户..."
        useradd $name
        echo 123.com | passwd --stdin $name
        echo "已经创建用户$name,初始密码为123.com"
        exit 1;
fi

猜数游戏

#!/bin/bash
# 脚本生成一个100以内得随机数,提示用户猜数字，根据用户得输入,提示用户猜小了或猜大了,直至用户猜对脚本结束
# RANDOM为系统自带的系统变量,值为0~32767的随机数
# 使用取余算法将随机数变为1~100的随机数
num=$[RANDOM%100+1]
echo $num

# 使用read 提示用户猜数字
# 使用if判断用户猜数字的大小关系：
# -eq(等于),-ne(不等于),-gt(大于),-ge(大于等于),-lt(小于),-le(小于等于)
while :
do 
    read -p "数字炸弹在1~100的随机数,请选择数字：" n
    if [ $n -eq $num ];then
        echo "恭喜,爆炸了"
        exit
    elif [ $n -gt $num ];then
        echo "你猜大了,缩小范围为:0~$n之中"
    else
        echo "你猜小了,缩小范围为$n~100之中"
    fi
done