Bash Shell编程入门

1 Shell是什么？

 shell本身是一个命令解释器，介于操作系统的内核（kernel）态和用户态之间，可以执行系统调用及系统命令等，让用户以此来与操作系统实现互动。同时，它也用来指一种计算机程序语言（类似于C、Python等）。一个shell程序一般被称为一个脚本。

Shell语言的流派
目前，shell主要有两大流派：

• sh:
• burne shell (sh)
• burne again shell (bash)
• csh:
• c shell (csh)
• tc shell (tcsh)
• korn shell (ksh)

目前，大部分Linux系统预设的shell都是bash。
Ubuntu16.04提供的shell环境（登录成功后默认使用bash）：

slot@slot-ubt:~$ cat /etc/shells
# /etc/shells: valid login shells 
/bin/sh 
/bin/dash 
/bin/bash 
/bin/rbash 
slot@slot-ubt:~$ 

Mac OS提供的shell环境：

$ cat /etc/shells 
# List of acceptable shells for chpass(1).
# Ftpd will not allow users to connect who are not using 
# one of these shells. 
> 
/bin/bash 
/bin/csh 
/bin/ksh 
/bin/sh 
/bin/tcsh 
/bin/zsh # zsh系本文作者自己安装 

一个极简的bash demo: hello_world.sh

#!/bin/bash 

# Here is comment 
echo "Hello World!" 

执行 
方法1: 直接使用bash解释器来解释执行：
bash hello_world.sh
或者：
sh hello_world.sh
方法2: 先将文件属性改为可执行状态：
chmod +x hello_world.sh
或者：
chmod 777 hello_world.sh
再直接执行：
./hello_world.sh
输出
Hello World!
解释
#!用来指定执行该脚本的解释器，后面的/bin/bash表明指定/bin目录下的bash程序来解释执行该脚本文件。
#开头的是注释行(#!除外)，shell中只有单行注释。
echo “Hello World!” 即用echo命令输出字符串”Hello World!”到终端显示器。
补充知识: 文件的属性
通过ls -l命令可以查看文件的属性，例如查看新建文件test.sh的属性：

slot@slot-ubt:~$ touch test.sh 
slot@slot-ubt:~$ ls -l test.sh 
-rw-rw-r-- 1 slot slot 0 12月 21 15:40 test.sh 

可以看到，一般新建文件的默认属性是-rw-rw-r–，即644，不具有可执行属性x，可使用chmod命令来改变文件属性（修改默认属性则使用umask命令），例如将文件test.sh的属性改为可读可写可执行(rwx: 4 + 2 + 1 = 7)：

slot@slot-ubt:~$ chmod 777 test.sh 
slot@slot-ubt:~$ ls -l test.sh 
-rwxrwxrwx 1 slot slot 0 12月 21 15:40 test.sh 

2 Bash中的变量

2.1 变量的定义与赋值

不像C、Java等静态语言需要先声明然后才能使用，而是和Python等动态语言类似，Bash变量在使用时直接定义，例如：

my_bash_var="this is my bash var" 

注意:

• ＝两边不能有空格！否则就是语法错误了。
• Bash变量命名只能使用字母，下划线和数字，并且不能以数字开头。

2.2 变量的引用

使用已定义的变量时，只要在变量名前面加$符号即可:

echo $my_bash_var 

或者使用${var_name}的形式，{}是可选的，主要是帮助解释器更好地识别变量的边界(推荐)：

echo ${my_bash_var} 

注意’‘和”“的区别：

• ’‘ ：单引号里的任何字符都会原样输出，单引号中对变量引用是无效的，且单引号中不能出现单引号（对单引号使用转义符也不行）；
• ”“：双引号里可以引用变量，可以出现转义字符。

实例：

a="hello" 
echo 'a is : $a' 
echo "a is : $a" 
Output:
a is : $a 
a is : hello 

只读变量
使用 readonly 命令可以将变量限定为只读变量，这与 C 语言中的 const 常量类型的情况相同.

a_var="hello" 
readonly a_var 
a_var="world" # Output: bash: read-only variable: a_var 

删除变量
使用 unset 命令可以删除变量，但是不能删除只读变量。
变量被删除后不能再次使用。

my_var="haha" 
unset my_var 
echo ${my_var} # 变量my_var已被删除，没有任何输出 

2.3 变量的类型

诸如C、Java、Python等这些高级语言中的变量是有类型的，例如数字类型（整型、浮点型等）、字符串类型、布尔类型，面向对象语言中还有引用类型等。但是，在Bash中，并不对变量区分类型。
本质上来说，Bash变量都是字符串。但是依赖于上下文，Bash也允许比较操作和算术操作。决定这些的关键因素是变量中的值是否只有数字，只有当变量是纯数字时，该变量才是“数字类型的”，否则就是字符串类型的。
另外，注意Bash中的数字默认的是十进制，八进制需要以0开头，十六进制以0x开头。
纯数字变量是“数字变量”：

a=1234 
let "a+=1" 
echo ${a} # Output: 1235 

数字＋字符串：字符串变量，字符串变量不能进行数学运算

b=${a/12/BB} # 将12替换为BB 
echo ${b} # Output: BB35 

let "b+=1" 
echo ${b} # Output:1 

将变量中的非数字字符替换为数字，得到数字变量

c=BB34 
echo ${c} # Output: BB34 

d=${c/BB/12} # 将BB替换为12 
echo ${d} # Output: 1234 

let "d+=1" 
echo ${d} # Output: 1235 

空变量+数字：数字变量

# 变量e定义为空值 
e="" 
echo ${e} # Output: 没有任何输出 

let "e+=1" # 空值 + 1 
echo ${e} # Output: 1 

未定义的变量+数字：数字变量

# 变量f未定义 
echo "f = $f" # Output: f = 

let "f+=1" 
echo "f = ${f}" # Output: f = 1 

2.4 变量的作用域

• 局部变量(local variables)：这种变量只有在变量所在的代码块或者函数中才可见，需要使用local声明；
• 全局变量：Bash中用户自定义的普通变量默认是全局变量，可以在本文件中的其它位置引用；
• 环境变量(environmental variables)：所有的程序（包括shell启动的程序）都能访问环境变量。

如果一个shell脚本设置了环境变量,需要用 export 命令来通知脚本的环境。
更多关于环境变量的知识可以参考以下文章：

• Linux环境变量总结
• linux入门之环境变量与文件查找
  
  

3 Bash中的运算符

Bash支持的运算符有：

• 数学运算符
• 关系运算符
• 布尔运算符
• 逻辑运算符
• 字符串运算符
• 文件测试运算符

3.1 数学运算符

注意： 乘号*前边必须加反斜杠 \ 才能实现乘法运算

3.2 关系运算符

关系运算符只支持数字，不支持字符串，除非字符串的值是数字

3.3 布尔运算符

3.4 逻辑运算符

3.5 字符串运算符

3.6 文件测试运算符

文件测试运算符用于检测 Unix 文件的各种属性

4 Bash的控制流

4.1 条件语句

4.1.1 if语句

• if

if [ condition ] 
then 
	command 
fi 

• if-else

if [ condition ] 
then 
	command 
else 
	command 
fi 

• if-elif-else

if [ condition1 ] 
then 
	command1 
elif [ condition2 ] 
	command2 
else 
	commandN 
fi 

注意：
勿忘最后的fi（if的反向拼写）!

4.1.2 case语句

case "${var}" in 
	"$condition1" ) 
		command1 
	;; 

	"$condition2" ) 
		command2 
	;; 
	* ) # 这里相当于C中case语句的default 
esac 

注意：

• 对变量使用”“并不是强制的，因为不会发生单词分离;
• 每句测试行,都以右小括号)结尾;
• 每个条件块都以两个分号;;结尾（作用类似C中的break）;
• case 块的结束以 esac(case 的反向拼写)结尾.

4.2 循环语句

4.2.1 for语句

for var in item1 item2 ... itemN 
do 
	command1 
	command2 
	... 
	commandN 
done 

注意： 
在循环的每次执行中，var将顺序的存取 list （i.e. item1 … itemN）中列出的变量。
C风格的for循环:

for (( EXP1; EXP2; EXP3 )) 
do 
	command1 
	command2 
	command3 
done 

注意: (())中对变量的引用可以不加$
4.2.2 while语句

while [ condition ] 
do 
	command 
done 

C风格的while循环:

while (( condition )) 
do 
	command 
done 

注意: (())中对变量的引用同样可以不加$
4.2.3 until语句

until [ condition-is-true ] 
do 
	command 
done 

注意：   util结构在循环的顶部判断条件,并且如果条件一直为 false 那就一直循环下去，直到条件为真才结束循环(与 while 相反)。

5 Bash支持的编程模型

Bash只支持过程式的编程模型，不支持面向对象和函数式等高级编程模型，更不支持对高级设计模式的实现。所以，如果要实现比较复杂的功能，还是使用Perl、Python或者Ruby等高级语言吧。

5.1 Bash的传参机制

shell通过位置参数（positional parameters）来给脚本文件传递参数，就是从命令行中传进来的参数,$0, $1, $2, $3… 其中：

• $0 是该脚本文件的名字
• $1 是第一个参数, $2 是第 2 个参数…

注意：

• $9 以后就需要大括号了,如 ${10}, ${11}, ${12}…

另外，还有几个特殊字符用来处理参数：

$* 与 $@ 区别:

• 相同点：都表示引用所有的位置参数;
• 不同点：只有在双引号中体现出来。假设在脚本运行时写了三个参数 1、2、3，，则 “ * “ 等价于 “1 2 3”（传递了一个参数），而 “@” 等价于 “1” “2” “3”（传递了三个参数）。
  
  

6 Bash函数

6.1 函数的定义

function func_name() 
{ 
	# 函数体 
} 

注意：

• 关键字function是可选的;
• 函数定义必须在第一次调用前完成，shell没有像 C 中的函数“声明”;
• 在一个函数内嵌套另一个函数也是可以的，但是不常用.

函数的参数传递
函数以位置来引用传递过来的参数(就好像他们是位置参数一样), 例如$1, $2, …
函数的调用
函数被调用或被触发, 只需要简单地用函数名来调用，有参数的话将参数依次置于函数名之后。

6.2 无参函数的调用

function func1() 
{ 
	echo "Hello World!" 
	echo "This is func1" 
} 

# Calling func1 
func1 

输出：

Hello World! 
This is func1 

6.3 有参函数的调用

function func2() 
{ 
	echo "This is func2" 

	a=$1 
	b=$2 
	echo "a is : $a" 
	echo "b is : $b" 
} 

# Calling func2,and pass two parameters 
func2 "aaa" "bbb" 

输出：

This is func2 
a is : aaa 
b is : bbb 

6.4 函数中参数的作用域

在函数调用之前，所有在函数内声明且没有明确声明为 local 的变量都可在函数体外可见（默认为全局变量）。
如果变量用local 来声明,那么它只能在该变量声明的代码块中可见。这个代码块就是局部”范围”。在一个函数内,局部变量意味着只能在函数代码块内它才有意义。

#!/bin/bash 
 
func() 
{ 
    global_var="I am global_var difined in function func." 
    echo $global_var 

    local loc_var="I am local_var defined in function func" 
    echo $loc_var 
} 
 
func 
echo 
echo $global_var 
echo $loc_var 

exit 

输出：

I am global_var difined in function func. 
I am local_var defined in function func 

I am global_var difined in function func. 

7 Bash数组

Bash 只支持一维数组，用圆括号()来表示，数组元素之间用”空格”符号来分割（不同于C、C++、Java等语言中用逗号分割）。

7.1 数组的定义与初始化

初始化时不需要指定数组的大小。和其它大部分语言一样，bash数组元素的下标从0开始。
初始化方式1：直接初始化

arr_name=(value1 value2 ... valueN) 

初始化方式2: 用下标初始化

arr_name[0]=value1 
arr_name[1]=value2 
arr_name[223]=value3 # 不连续初始化 

注意：

• 数组成员不必一定要连续，空缺元素是允许的;
• 数组的一部分成员允许不被初始化, 没有被初始化的元素将打印空(NULL)值;

7.2 访问数组元素

访问数组元素的一般格式：

${arr_name[index]} 

遍历数组
使用* 或@ 可以获取数组中的所有元素
实例：

my_arr=(A B C "ddd") 

# 遍历数组格式1 
echo "my_arr: ${my_arr[*]} 

# 遍历数组格式2 
echo "my_arr: ${my_arr[@]} 

输出：

my_arr: A B C ddd 
my_arr: A B C ddd 

7.3 获取数组长度

获取数组长度（即数组中的元素个数），和遍历数组语法很相似，只是在数组名前加了#符号，格式：

${#arr_name[*]} 

或者

${#my_arr[@]} 

实例：

# 获取数组my_arr的长度（元素个数） 
echo "my_arr length: ${#my_arr[*]}

 # 获取数组my_arr的长度, 
echo "my_arr length: ${#my_arr[@]} 

输出：

my_arr length: 4 
my_arr length: 4 

8 Bash字符串操作

在Bash中，字符串可以用单引号，也可以用双引号，也可以不用引号。单双引号的区别如前文所述。
定义字符串实例：

str1=hello 
str2='hello' 
str3="hello" 

echo $str1 
echo $str2 
echo $str3 

输出：

hello 
hello 
hello 

8.1 获取字符串长度

格式：

${#string_name} 

实例：

my_str="hello world" 
echo "my_str length: ${#my_str} 

输出：

my_str length: 11 

8.2 字符串拼接

和Java Python等语言类似，bash允许直接将字符串拼接在一起以获得新的字符串。
实例：

str1="hello" 
str2="world" 

str3=${str1}" "${str2} 
echo ${str3} 

输出：

hello world 

8.3 提取子串

实例1：从位置1开始提取子串

str="hello world" 

sub_str=${str:1} 
echo "sub_str: ${sub_str}"

输出：

sub_str: ello world 

实例2：从位置1开始提取长度为3的子串

str="hello world" 
sub_str=${str:1:3} 

echo "sub_str: ${sub_str}" 

输出：

sub_str: ell 

8.4 删除子串

记忆：

• #表示从头匹配，%表示从尾匹配
• 一个符号（#或者%）表示最短匹配，两个符号（##或者%%）表示最长匹配

注意：substring可以是正则表达式。
实例：

str="abcabcdefabcabc" 

# 从str的开头,删除最短匹配的以a开头c结尾的子串 
# 将删除最左端的abc 
# 输出：abcdefabcabc 
echo "${str#a*c}" 

# 从str的开头,删除最长匹配以a开头b结尾的子串 
# 将删除abcabcdefabcab 
# 输出：c 
echo "${str##a*b}" 

# 从str的结尾,删除最短匹配以a开头c结尾的子串 
# 将删除最右端的abc 
# 输出：abcabcdefabc 
echo "${str%a*c}" 

# 从str的结尾,删除最长匹配以a开头c结尾的子串 
# 将删除整个字符串 
# 输出：空 
echo "${str%%a*b}" 

8.5 替换子串

实例：

str="abcdefabc" 

# 用hello替换第一个abc
echo ${str/"abc"/"hello"} # 输出：hellodefabc 

# 用hello替换第一个abc 
echo ${str//"abc"/"hello"} # 输出：hellodefhello 

# 前缀匹配替换 
echo ${str/#"abc"/"world"} # 输出：worlddefabc 

# 后缀匹配替换 
echo ${str/％"abc"/"world"} # 输出：abcdefworld 

9 彩色文本

格式: echo -e “\033[字背景颜色;字体颜色m字符串\033[0m”

例如:

echo -e "\033[41;36m something here \033[0m" 

其中41的位置代表底色, 36的位置是代表字的颜色

那些ascii code 是对颜色调用的始末.
\033[ ; m …… \033[0m

字背景颜色范围:40———49
40:   $\color{#000000}{黑色}$
41:   $\color{#880000}{深红}$
42:   $\color{#00ff00}{绿色}$
43:   $\color{#dddd00}{黄色}$
44:   $\color{#0000ff}{蓝色}$
45:   $\color{#ff00ff}{紫色}$
46:   $\color{#007700}{深绿}$
47:   $\color{#bbbbbb}{白色}$

字颜色:30———39
30:   $\color{#000000}{黑色}$
31:   $\color{#ff0000}{红色}$
32:   $\color{#00ff00}{绿色}$
33:   $\color{#dddd00}{黄色}$
34:   $\color{#0000ff}{蓝色}$
35:   $\color{#ff00ff}{紫色}$
36:   $\color{#008800}{深绿}$
37:   $\color{#bbbbbb}{白色}$

======ANSI控制码的说明=========================================

References

Advanced Bash-Scripting Guide
这本书内容翔实，实例丰富，既可做精钻细研的教材，又可作为手册时时查阅，真是居家旅行必备良品;-)