shell语法

概论

shell是我们通过命令行与操作系统沟通的语言。
shell脚本可以直接在命令行中执行，也可以将一套逻辑组织成一个文件，方便复用。
Linux中常见的shell脚本有很多种，常见的有：

• Bourne Shell(/usr/bin/sh或/bin/sh)
• Bourne Again Shell(/bin/bash)
• C Shell(/usr/bin/csh)
• K Shell(/usr/bin/ksh)
• …

Linux系统中一般默认使用bash，所以接下来讲解bash中的语法。
文件开头需要写#! /bin/bash，指明bash为脚本解释器。

每次调用bash都会开启一个子shell, 因此不保留当前的shell变量, 调用 source 会在当前 shell 环境加载脚本, 因此会保留变量

脚本示例
新建一个test.sh文件，内容如下：

#! /bin/bash
echo "Hello World!"
```txt
>yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ chmod +x test.sh # 使脚本具有可执行权限
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ ./test.sh  # 当前路径下执行
Hello World! 
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ /home/yuki/test.sh  # 绝对路径下执行
Hello World! 
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ ~/test.sh   # 家目录路径下执行
Hello World! 
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ 

用解释器运行
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ bash test.sh
Hello World!

---

注释

单行注释
每行中#之后的内容均是注释。

echo 'Hello World' 

多行注释
格式：

:<<EOF
第一行注释
第二行注释
第三行注释
EOF

其中EOF可以换成其它任意字符串。例如：

:<<abc
第一行注释
第二行注释
第三行注释
abc

:<<!
第一行注释
第二行注释
第三行注释
!

---

变量

定义变量
定义变量，不需要加$符号，例如：

name1='yuki'  # 单引号定义字符串
name2="yuki"  # 双引号定义字符串
name3=yuki    # 也可以不加引号，同样表示字符串xc    # 也可以不加引号，同样表示字符串xc    # 也可以不加引号，同样表示字符串xc    # 也可以不加引号，同样表示字符串

使用变量
使用变量，需要加上$符号，或者${}符号。花括号是可选的，主要为了帮助解释器识别变量边界。

name=yuki
echo $name  # 输出yuki
echo ${name}  # 输出yuki
echo ${name}tail# 输出yukitail

只读变量
使用readonly或者declare可以将变量变为只读。

name=yuki
readonly name
declare -r name  # 两种写法均可
name=abc  # 会报错，因为此时name只读

删除变量
unset可以删除变量。

name=yuki
unset name
echo $name  # 输出空行

变量类型

1. 自定义变量（局部变量）
   子进程不能访问的变量
2. 环境变量（全局变量）
   子进程可以访问的变量

自定义变量改成环境变量：

yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ name=yuki
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ export name
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ declare -x name

环境变量改为自定义变量：

acs@9e0ebfcd82d7:~$ export name=yuki# 定义环境变量
acs@9e0ebfcd82d7:~$ declare +x name  # 改为自定义变量

字符串
字符串可以用单引号，也可以用双引号，也可以不用引号。
单引号与双引号的区别：
单引号中的内容会原样输出，不会执行、不会取变量；
双引号中的内容可以执行、可以取变量；

yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ name=yuki
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ echo 'hello, $name \"hh\"'
hello, $name \"hh\"
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ echo "hello, $name \"hh\""
hello, yuki "hh"

获取字符串长度

uki@VM-4-3-ubuntu:~$ name=yuki
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ echo ${#name}
4
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ str=abcdefg
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ echo ${str:0:3}
abc

---

默认变量

文件参数变量
在执行shell脚本时，可以向脚本传递参数。$1是第一个参数，$2是第二个参数，以此类推。特殊的，$0是文件名（包含路径）。例如：
创建文件test.sh：

#! /bin/bash
echo "文件名："$0
echo "第一个参数："$1
echo "第二个参数："$2
echo "第三个参数："$3
echo "第四个参数："$4

然后执行该脚本：

yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ chmod +x test.sh 
yuki@VM-4-3-ubuntu:~$ ./test.sh  1 2 3 4
文件名：./test.sh
第一个参数：1
第二个参数：2
第三个参数：3
第四个参数：4

其它参数相关变量

参数	说明
$#	代表文件传入的参数个数，如上例中值为4
$*	由所有参数构成的用空格隔开的字符串，如上例中值为”$1 $2 $3 $4”
$@	每个参数分别用双引号括起来的字符串，如上例中值为”$1” “$2” “$3” “$4”
$$	脚本当前运行的进程ID
$?	上一条命令的退出状态（注意不是stdout，而是exit code）。0表示正常退出，其他值表示错误
$(command)	返回command这条命令的stdout（可嵌套）
command	返回command这条命令的stdout（不可嵌套）

---

数组

数组中可以存放多个不同类型的值，只支持一维数组，初始化时不需要指明数组大小。
数组下标从0开始。
定义
数组用小括号表示，元素之间用空格隔开。例如：

array=(1 abc "def" yuki)

也可以直接定义数组中某个元素的值：

array[0]=1
array[1]=abc
array[2]="def"
array[3]=yuki

读取数组中某个元素的值
格式:

${array[index]}

例如:

array=(1 abc "def" yuki)
echo ${array[0]}
echo ${array[1]}
echo ${array[2]}
echo ${array[3]}

读取整个数组
格式：

${array[@]} 
${array[*]}

数组长度
类似于字符串

${#array[@]}  # 第一种写法
${#array[*]}  # 第二种写法

---

expr命令

expr命令用于求表达式的值，格式为：

expr 表达式

表达式说明：

• 用空格隔开每一项
• 用反斜杠放在shell特定的字符前面（发现表达式运行错误时，可以试试转义）
• 对包含空格和其他特殊字符的字符串要用引号括起来
• expr会在stdout中输出结果。如果为逻辑关系表达式，则结果为真时，stdout输出1，否则输出0。
• expr的exit code：如果为逻辑关系表达式，则结果为真时，exit code为0，否则为1。

字符串表达式

• length STRING
• 返回STRING的长度
• index STRING CHARSET
• CHARSET中任意单个字符在STRING中最前面的字符位置，下标从1开始。如果在STRING中完全不存在CHARSET中的字符，则返回0。
• substr STRING POSITION LENGTH
• 返回STRING字符串中从POSITION开始，长度最大为LENGTH的子串。如果POSITION或LENGTH为负数，0或非数值，则返回空字符串。

示例

str="Hello World!"
echo `expr length "$str"`  # ``不是单引号，表示执行该命令，输出12
echo `expr index "$str" aWd`  # 输出7，下标从1开始
echo `expr substr "$str" 2 3`  # 输出 ell

整数表达式

• expr支持普通的算术操作，算术表达式优先级低于字符串表达式，高于逻辑关系表达式。

• + -
  加减运算。两端参数会转换为整数，如果转换失败则报错。

• * / %
  乘，除，取模运算。两端参数会转换为整数，如果转换失败则报错。

• () 可以改变优先级，但需要用反斜杠转义
  示例：

  a=3
  b=4
  echo `expr $a + $b`  # 输出7
  echo `expr $a - $b`  # 输出-1
  echo `expr $a \* $b`  # 输出12，*需要转义
  echo `expr $a / $b`  # 输出0，整除
  echo `expr $a % $b` # 输出3
  echo `expr \( $a + 1 \) \* \( $b + 1 \)`  # 输出20，值为(a + 1) * (b + 1)

  逻辑关系表达式

• |
  如果第一个参数非空且非0，则返回第一个参数的值，否则返回第二个参数的值，但要求第二个参数的值也是非空或非0，否则返回0。如果第一个参数是非空或非0时，不会计算第二个参数。

• &
  如果两个参数都非空且非0，则返回第一个参数，否则返回0。如果第一个参为0或为空，则不会计算第二个参数。

• < <= = == != >= >
  比较两端的参数，如果为true，则返回1，否则返回0。”==”是”=”的同义词。”expr”首先尝试将两端参数转换为整数，并做算术比较，如果转换失败，则按字符集排序规则做字符比较。

• () 可以改变优先级，但需要用反斜杠转义

示例:

a=3
b=4

echo `expr $a \> $b`  # 输出0，>需要转义
echo `expr $a '<' $b`  # 输出1，也可以将特殊字符用引号引起来
echo `expr $a '>=' $b`  # 输出0
echo `expr $a \<\= $b`  # 输出1

c=0
d=5

echo `expr $c \& $d`  # 输出0
echo `expr $a \& $b`  # 输出3
echo `expr $c \| $d`  # 输出5
echo `expr $a \| $b`  # 输出3  

---

read

read命令用于从标准输入中读取单行数据。当读到文件结束符时，exit code为1，否则为0。

参数说明:

• -p: 后面可以接提示信息
• -t：后面跟秒数，定义输入字符的等待时间，超过等待时间后会自动忽略此命令

实例：

uki@VM-4-3-ubuntu:~/shell$ read name
yuki
yuki@VM-4-3-ubuntu:~/shell$ echo $name
yuki
yuki@VM-4-3-ubuntu:~/shell$ read -p "Please input your name: " -t 10
Please input your name: yuki

---

echo

echo用于输出字符串。命令格式：

echo STRING

显示普通字符串

echo "Hello"
echo Hello  # 引号可以省略

显示转义字符

echo "\"Hello\""  # 注意只能使用双引号，如果使用单引号，则不转义
echo \"Hello\"  # 也可以省略双引号

显示变量

name=yuki
echo "My name is $name"  # 输出 My name is yuki 

显示换行

echo -e "Hi\n"  # -e 开启转义
echo "yuki"

显示不换行

echo -e "Hi \c" # -e 开启转义 \c 不换行
echo "yuki"

显示结果定向至文件

echo "Hello World" > output.txt  # 将内容以覆盖的方式输出到output.txt中

原样输出字符串，不进行转义或取变量(用单引号

name=yuki
echo '$name\"'

显示命令的执行结果
echo date

yuki@VM-4-3-ubuntu:~/shell$ echo `date`
Thu 07 Sep 2023 11:04:05 PM CST

---

print

printf命令用于格式化输出，类似于C/C++中的printf函数。
默认不会在字符串末尾添加换行符。
命令格式：

printf format-string [arguments…]

用法示例

printf "%10d.\n" 123  # 占10位，右对齐
printf "%-10.2f.\n" 123.123321  # 占10位，保留2位小数，左对齐
printf "My name is %s\n" "yuki"  # 格式化输出字符串
printf "%d * %d = %d\n"  2 3 `expr 2 \* 3` # 表达式的值作为参数

---

test命令与判断符号[]

逻辑运算符&&和||
&& 表示与，|| 表示或
二者具有短路原则：
expr1 && expr2：当expr1为假时，直接忽略expr2
expr1 || expr2：当expr1为真时，直接忽略expr2
表达式的exit code为0，表示真；为非零，表示假。（与C/C++中的定义相反）
test命令
在命令行中输入man test，可以查看test命令的用法。

test命令用于判断文件类型，以及对变量做比较。

test命令用exit code返回结果，而不是使用stdout。0表示真，非0表示假

例如：

test 2 -lt 3  # 为真，返回值为0
echo $?  # 输出上个命令的返回值，输出

文件类型判断
命令格式：

test -e filename  # 判断文件是否存在

测试参数	代表意义
-e	文件是否存在
-f	是否为文件
-d	是否为目录

文件权限判断
命令格式：

test -r filename  # 判断文件是否可读

测试参数	代表意义
-r	文件是否可读
-w	文件是否可写
-x	文件是否可执行
-s	是否为非空文件

整数间的比较
命令格式：

test $a -eq $b  # a是否等于b

测试参数	代表意义
-eq	a是否等于b
-ne	a是否不等于b
-gt	a是否大于b
-lt	a是否小于b
-ge	a是否大于等于b
-le	a是否小于等于b

字符串比较

测试参数	代表意义
test -z STRING	判断STRING是否为空，如果为空，则返回true
test -n STRING	判断STRING是否非空，如果非空，则返回true（-n可以省略）
test str1 == str2	判断str1是否等于str2
test str1 != str2	判断str1是否不等于str2

多重条件判定
命令格式：

test -r filename -a -x filename

测试参数	代表意义
-a	两条件是否同时成立
-o	两条件是否至少一个成立
!	取反。如 test ! -x file，当file不可执行时，返回true

判断符号[]
[]与test用法几乎一模一样，更常用于if语句中。另外[[]]是[]的加强版，支持的特性更多。
例如：

[ 2 -lt 3 ]  # 为真，返回值为0
echo $?  # 输出上个命令的返回值，输出0

yuki@VM-4-3-ubuntu:~/shell$ ls
test.sh
yuki@VM-4-3-ubuntu:~/shell$ [ -e test.sh ] && echo "exist" || echo "Not exist"
exist
yuki@VM-4-3-ubuntu:~/shell$ [ -e test2.sh ] && echo "exist" || echo "Not exist"
Not exist
yuki@VM-4-3-ubuntu:~/shell$ 

注意:

• []内的每一项都要用空格隔开
• 中括号内的变量，最好用双引号括起来
• 中括号内的常数，最好用单或双引号括起来

例如:

name="yuki xxx"
[ $name == "yuki xxx" ]  # 错误，等价于 [yuki xxx == "yuki xxx"]，参数太多
[ "$name" == "yuki xxx" ]  # 正确

---

判断语句

单层if
命令格式：

if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
fi

示例：

a=3
b=4

if [ "$a" -lt "$b" ] && [ "$a" -gt 2 ]
then
    echo ${a}在范围内
fi

单层if-else
命令格式

if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
else
    语句1
    语句2
    ...
fi

示例：

a=3
b=4

if ! [ "$a" -lt "$b" ]
then
    echo ${a}不小于${b}
else
    echo ${a}小于${b}
fi

多层if-elif-elif-else
命令格式

if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
elif condition
then
    语句1
    语句2
    ...
elif condition
then
    语句1
    语句2
else
    语句1
    语句2
    ...
fi

示例：

a=4

if [ $a -eq 1 ]
then
    echo ${a}等于1
elif [ $a -eq 2 ]
then
    echo ${a}等于2
elif [ $a -eq 3 ]
then
    echo ${a}等于3
else
    echo 其他
fi

case…esac形式
类似于C/C++中的switch语句。

命令格式

case $变量名称 in
    值1)
        语句1
        语句2
        ...
        ;;  # 类似于C/C++中的break
    值2)
        语句1
        语句2
        ...
        ;;
    *)  # 类似于C/C++中的default
        语句1
        语句2
        ...
        ;;
esac

示例：

a=4

case $a in
    1)
        echo ${a}等于1
        ;; 
    2)
        echo ${a}等于2
        ;;  
    3)                                                
        echo ${a}等于3
        ;;  
    *)
        echo 其他
        ;;  
esac

---

循环语句

for…in…do…done
命令格式：

for var in val1 val2 val3
do
    语句1
    语句2
    ...
done

示例1，输出当前路径下的所有文件名，每个文件名一行：

for file in `ls`
do
    echo $file
done

示例2，输出1-10

for i in $(seq 1 10)
do
    echo $i
done

示例3，使用{1..10} 或者 {a..z}

for i in {a..z}
do
    echo $i
done

for ((…;…;…)) do…done
命令格式：

for ((expression; condition; expression))
do
    语句1
    语句2
done

示例，输出1-10，每个数占一行：

for ((i=1; i<=10; i++))
do
    echo $i
done

while…do…done循环
命令格式：

while condition
do
    语句1
    语句2
    ...
done

示例，文件结束符为Ctrl+d，输入文件结束符后read指令返回false。

while read name
do
    echo $name
done

until…do…done循环
当条件为真时结束。

命令格式：

until condition
do
    语句1
    语句2
    ...
done

示例，当用户输入yes或者YES时结束，否则一直等待读入。

until [ "${word}" == "yes" ] || [ "${word}" == "YES" ]
do
    read -p "Please input yes/YES to stop this program: " word
done

break命令
跳出当前一层循环，注意与C/C++不同的是：break不能跳出case语句。

示例

while read name
do
    for ((i=1;i<=10;i++))
    do
        case $i in
            8)
                break
                ;;
            *)
                echo $i
                ;;
        esac
    done
done

该示例每读入非EOF的字符串，会输出一遍1-7。
该程序可以输入Ctrl+d文件结束符来结束，也可以直接用Ctrl+c杀掉该进程。

continue命令
跳出当前循环。

示例：

for ((i=1;i<=10;i++))
do
    if [ `expr $i % 2` -eq 0 ]
    then
        continue
    fi
    echo $i
done

该程序输出1-10中的所有奇数。

---

函数

bash中的函数类似于C/C++中的函数，但return的返回值与C/C++不同，返回的是exit code，取值为0-255，0表示正常结束。

如果想获取函数的输出结果，可以通过echo输出到stdout中，然后通过$(function_name)来获取stdout中的结果。

函数的return值可以通过$?来获取。

命令格式：

[function] func_name() {  # function关键字可以省略
    语句1
    语句2
    ...
}

不获取 return值和stdout值
示例

func() {
    name=yuki
    echo "Hello $name"
}

func

输出结果：

Hello yuki

获取 return值和stdout值
不写return时，默认return 0。

示例

func() {
    name=yuki
    echo "Hello $name"

    return 123
}

output=$(func)
ret=$?

echo "output = $output"
echo "return = $ret"

输出结果：

output = Hello yuki
return = 123

函数的输入参数
在函数内，$1表示第一个输入参数，$2表示第二个输入参数，依此类推。

注意：函数内的$0仍然是文件名，而不是函数名。

示例：

func() {  # 递归计算 $1 + ($1 - 1) + ($1 - 2) + ... + 0
    word=""
    while [ "${word}" != 'y' ] && [ "${word}" != 'n' ]
    do
        read -p "要进入func($1)函数吗？请输入y/n：" word
    done

    if [ "$word" == 'n' ]
    then
        echo 0
        return 0
    fi  

    if [ $1 -le 0 ] 
    then
        echo 0
        return 0
    fi  

    sum=$(func $(expr $1 - 1))
    echo $(expr $sum + $1)
}

echo $(func 10)

输出结果：

55

函数内的局部变量
可以在函数内定义局部变量，作用范围仅在当前函数内。

可以在递归函数中定义局部变量。

命令格式：

local 变量名=变量值

例如：

#! /bin/bash

func() {
    local name=yuki
    echo $name
}
func

echo $name

输出结果：

yuki

第一行为函数内的name变量，第二行为函数外调用name变量，会发现此时该变量不存在。

---

exit

exit命令用来退出当前shell进程，并返回一个退出状态；使用$?可以接收这个退出状态。

exit命令可以接受一个整数值作为参数，代表退出状态。如果不指定，默认状态值是 0。

exit退出状态只能是一个介于 0~255 之间的整数，其中只有 0 表示成功，其它值都表示失败。

示例：
创建脚本test.sh, 内容如下：

#! /bin/bash

if [ $# -ne 1 ]  # 如果传入参数个数等于1，则正常退出；否则非正常退出。
then
    echo "arguments not valid"
    exit 1
else
    echo "arguments valid"
    exit 0
fi

文件重定向

每个进程默认打开3个文件描述符：

• stdin标准输入，从命令行读取数据，文件描述符为0
• stdout标准输出，向命令行输出数据，文件描述符为1
• stderr标准错误输出，向命令行输出数据，文件描述符为2

可以用文件重定向将这三个文件重定向到其他文件中。

重定向命令列表

命令	说明
command > file	将stdout重定向到file中
command < file	将stdin重定向到file中
command >> file	将stdout以追加方式重定向到file中
command n> file	将文件描述符n重定向到file中
command n>> file	将文件描述符n以追加方式重定向到file中

---

引入外部脚本

类似于C/C++中的include操作，bash也可以引入其他文件中的代码。

语法格式：

. filename # 注意点和文件名之间有一个空格
或
source filename

示例
创建test1.sh，内容为：

#! /bin/bash
name=yuki  # 定义变量name

然后创建test2.sh，内容为：

#! /bin/bash

source test1.sh # 或 . test1.sh

echo My name is: $name  # 可以使用test1.sh中的变量

补充

命令替换

$() and ` `
都用于命令替换

echo `date +%Y%m%d`
echo $(ls -a)

• ` `
  可以在所有Unix Shell中使用

• $()
  不是所有 shell都支持,在嵌套命令替换中更易读写

  $(command1 $(command2))
  # ``需要使用转义字符
  `command1 \`command2\``

扩展变量

• {param: -word} 若param为空，返回word
• {param: =word} 若param为空，返回word并赋值给param
• {param: ?word} 若param为空，word当作 stderr输出, 否则返回变量
• {param: +word} 若param为空，什么都不做, 否者返回word

ps