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[系统运维]Linux学习笔记之shell语法

Shell语法

1. 概述🌈

什么是shell？
- shell是一门通过命令行与操作系统沟通的语言
为什么要学习shell？
- 做一些供我们自己的shell脚本

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。
我们操作服务器使用的命令行就可以看成是一个shell脚本在逐行执行。
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)
zsh
…

Linux系统中一般默认使用bash，接下来的学习笔记也是学习bash中的shell语法。

脚本示例：
新建一个test.sh文件，内容如下：

#! /bin/bash
echo "Hello Shell!"

运行方式：

用解释器执行
```
bash test.sh
```
这里我用的是tmux，开了两个pane，想学用tmux的可以看看这篇文章

我们来看右边的pane，可以发现我们输出了Hello Shell!，为什么会输出它呢？你可以将echo跟C++的cout或者python的print以及Java的System.out.println输出联想到一块，就是打印输出。
现在再让我们仔细一下看右图中的第一行，为什么会出错呢？这是因为当前我们编写的文件没有执行权限，可以使用ls -l test.sh查看该文件的权限信息。

执行权限的标志是x，这里只有rw，即read跟write(读写)，那下面就让我们给它赋予执行权限吧！😀

赋予执行权限命令格式chmod +x 文件，从上图中看到，我们赋予完之后多了x，即代表该文件已经具有可执行权限了。
那么接下来就进入我们的第二种运行方式。

作为可执行文件直接执行

./test.sh #当前路径下执行
/xxx/xxx/test.sh # 绝对路径下执行

💯

2. 注释💫

单行注释：

每行#之后的内容均是注🐖释

# 这是一行注释
echo "Hello Shell" # 这也是一行注释

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换成其他任意字符串也可以噢，例如：

:<<mobai
第一行注释
第二行注释
第三行注释
mobai

:<<abc
第一行注释
第二行注释
第三行注释
abc

3. 变量💭

定义变量：

var1=str1 # 不加引号定义字符串
var2='str2' # 单引号定义字符串
var3="str3" # 双引号定义字符串

注意：=两边不要乱加空格

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。(最好要加{}，噢不你一定要加！！！😒)

var1=str1
echo $var1 # 输出str1
echo ${var1} # 输出str1
echo ${var1}mobai # 输出str1mobai

只读变量：
使用readonly 变量名或者declare -r 变量名可以将变量变为只读，例如：

var1=str1
readonly var1 # declare -r var1 均可
var1=str2

执行一下，发现报错😵

不要慌，这就是我们把它设置成只读变量成功了嘿嘿😁

删除变量：
unset 变量名 删除该变量，例如：

var1=str1
unset var1
echo ${var1} # 输出空行

输出空行，这是因为var1变量被我们成功删除咯

变量类型：

自定义变量(局部变量)
* 子进程不能访问的变量
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(两种方法)：
4. export 变量名
5. declare -x 变量名

环境变量改为自定义变量：declare +x 变量名

自定义变量声明：变量名=变量值
环境变量声明：export 变量名=变量值

这个我们该如何进行测试呢？何来的子进程？
你在命令行输入bash,就回让当前进程进入睡眠，然后进入它的子进程中，按exit即可退出子进程，回到原本进程中。(别问我为啥哈，这是规矩规矩规矩，俺也没办法😫)
然后你就自己测着玩把嘿嘿!

算了算了我怕被说我不认真，我还是给你们示范一下叭！(看上图)
最后输出空白是因为我将环境变量又改回自定义变量，在子进程中访问不到了，所以就输出了空白。至于为什么可以在命令行中直接打这些东西，看我最开始在概述中提的shell脚本那部分。👻

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。

var1=str1
echo 'hello,${var1} \"djdj\"' # 单引号字符串，输出hello,${var1} \"djdj\" 
echo "hello,${var1} \"djdj\""  # 双引号字符串，输出hello,str1 "djdj"

字符串测试

4. 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：
还用我们之前创建好的文件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：

./test.sh 1 2 3 4

输出：

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

默认变量测试
其他参数相关变量：

参数	说明
`$#`	代表文件传入的参数个数
`$*`	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"`
`$$`	运行当前脚本的进程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
`command`	返回`command`这条命令的stdout

关于$$，补充一个小栗子🌰：
查看运行当前脚本的进程id
上图中，我们查看出运行当前脚本的进程id是3418，接下来我们用top查看一下开的进程。
top查看进程
果不其然，3418进程就是bash命令，命令测试结束！🔚

5. 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。

注：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=(123 'abc' "def")

也可以直接定义数组中某个元素的值：

array[0]=123
array[1]='abc'
array[2]="def"

读取数组中某个元素的值：
格式：${array[index]}
例如：

array=(123 'abc' "def")
echo ${array[0]} # 输出123
echo ${array[1]} # 输出abc
echo ${array[2]} # 输出def

输出：

123
abc
def

读取整个数组：
格式：

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

栗子🌰：

array=(123 'abc' "def")
echo ${array[@]} # 输出123 abc def
echo ${array[*]} # 输出123 abc def

输出(1??🏍?1??🐏)：

123 abc def
123 abc def

数组长度：
类似于字符串

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

栗子🌰：

array=(123 'abc' "def")
echo ${#array[@]} # 输出3
echo ${#array[*]} # 输出3

输出(1??🏍?1??🐏)：

3
3

注意：
这里的数组，就算你是跳着赋值创建的数组，它的数组长度仍然是你实际使用的。
数组长度测试

如图中所示，它不像C++的vector那样是11，而是3，即实际使用的长度。

6. expr命令🚩

expr命令求表达式的值，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(如发现表达式运行错误时，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在stdout中输出结果，如果为逻辑关系表达式，若逻辑运算结果为真则输出1，否则是0。
expr在exit code中输出结果，如果为逻辑关系表达式，若逻辑运算结果为真则输出0，否则是1。

字符串表达式：

length str ：返回str的长度
index str charset：charset中任意单个字符在str中最前面的字符位置，下标从1开始。如果在str中完全不存在charset中的字符，则返回0。
substr str position length：返回str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。(下标也是从1开始计算)

栗子🌰：

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。

示例🌰：

a=1
b=2

echo `expr $a + $b` 输出3
echo `expr $a - $b` 输出-1
echo `expr $b / $a` 输出2
echo `expr $a % $b` 输出1
echo `expr \( $a + 1 \) \* \( $b + 1 \)` 输出6

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非空或非零，否则返回0。如果第一个参数是非空或者非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。如果第一个参数为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，并作算术比较，如果转换失败，则按字符集排序规则作字符比较。

示例🌰：

a=3
b=4

echo `expr $a \> $b` # 输出0，>也需要转义
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，\跟''效果等同
echo `expr $a \<\= $b` # 输出1

c=0
d=5
echo `expr $c \& $d` # 输出0
echo `expr $c '|' $d` # 输出5
echo `expr $a '|' $b` # 输出3
echo `expr $b '&' $a` # 输出4

7. read命令🚩

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

示例🌰：
res

8.echo命令

echo命令用于输出字符串。命令格式：echo STRING

显示普通字符串：

echo hello 
echo 'hello'
echo "hello"

显示转义字符：

echo \"hello\" # 输出"hello"
echo "\"hello\"" # 输出"hello"

显示变量：

name=moyan
echo "my name is $name" # my name is moyan，这里如果用单引号的话会输出my name is $name $失去作用。

显示换行：

echo -e "\n" # -e 开启转义，没有的话会输出n

解释一下为什么前面使用\"没有用-e也可以进行转义：这是因为像\\ \a \b \c \d \e \f \n \r \t \v这样的必须要在有-e的时候才起作用，其他时候的转义是不用-e也能转义。
显示不换行:

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

输出：

Hi siri

显示结果定向至文件：

echo "hello" > 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):

djdj=apple
echo '$djdj\"'

输出：

$djdj\"

显示命令的执行结果：

echo `date` # 注意不是单引号

输出：

Wed Sep 29 18:00:25 CST 2021

9.printf命令

printf命令用于格式化输出，类似于C语言中的printf函数。默认不会在字符串末尾加换行符

命令格式：printf format-string [arguments...]

用法示例：
脚本内容：

printf "%10d\n" 123 # 占10位，右对齐
printf "%-10.2f\n" 3.1415926 # 占10位，左对齐，保留两位小数
printf "My name is %s\n" "moyan" # 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

输出：

       123
3.14      
My name is moyan
2 * 3 = 6

10.逻辑运算符、test命令以及判断符号[]

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

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。

示例🌰：

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

文件类型判断：
命令格式：test 参数 filename

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

示例🌰：
res
文件权限判断：
命令格式：test 参数 filename

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	文件是否为非空文件

示例🌰：

有两个文件，分别是test.sh和output.txt，其中test.sh非空，output.txt是空的
test -s test.sh
echo $? # 输出0，代表真，也就是文件是非空
test -s output.txt
echo $? # 输出1，代表假，也就是文件不是非空的，是个空文件。

整数间的比较：
命令格式：test 数a 参数数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

多重条件判定：
命令格式：test 条件1 参数条件2
示例：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

[ -e test.sh ] # 因为存在test.sh，为真，返回值为0
echo $? # 输出上个命令的返回值，输出0

注意?：

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

例如：

name="gz moyan"
[ $name == "gz moyan" ]  # 错误，等价于 [ gz moyan == "gz moyan" ]，参数太多
[ "$name" == "gz moyan" ]  # 正确

11. 判断语句

if…then形式

类似于C/C++中的if-else语句。

单层if
命令格式：

if condition
then
	语句1
	语句2
	...
fi

等价于C++中的if (condition){
	语句1
	语句2
	....
}

示例🌰：

if expr 3 '==' 3
then
   echo "hello"
fi

输出：

1 # expr命令在执行时会将自己执行结果的stdout输出一遍。
hello # 因为expr命令执行结果的exitcode是0，所以判断为真，输出hello。

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

输出：

3小于4

等价于C++代码：

if (!(3 < 4)){
	cout << "3不小于4" << endl;
}else{
	cout << "3小于4" << endl;
}

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

输出：

其他

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=5

case $a in
        1)
          echo a的值为1
          ;;
        2)
          echo a的值为2
          ;;
        *)
          echo a的值太大了，不想算了
          ;;
esac

输出：

a的值太大了，不想算了

12.循环语句

for…in…do…done循环形式

命令格式：

for var in var1 var2 var3
do
	语句
done

示例1🌰：
输出a1 a2 1234

for tmp in a1 a2 1234
do
	echo $tmp
done

示例2🌰：
输出当前路径下所有文件名

for name in `ls`
do
	echo $name
done

示例3🌰：
输出1-10

for i in `seq 1 10`
do
	echo $i
done

示例4🌰：
使用{1..10}输出1-10或者{a..z}输出a-z
还可以反过来输出，{10..1}输出10-1

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

for ((…;…;…)) do…done循环形式

与C++的for循环比较像
命令格式：

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

示例🌰：
输出1-10

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

while…do…done循环形式

命令格式：

while condition
do
    语句1
    语句2
    ...
done

示例🌰：
不断读取用户输入，直到读到文件结束符ctrl+d或者是使用ctrl+c将该进程杀死

while read name
do
	echo $name
done

until…do…done循环形式

当条件为真时结束。
命令格式：

until condition
do
    语句1
    语句2
    ...
done

示例🌰：
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。case语句的跳出使用的是;;
示例🌰：
每读入非EOF的字符串，会输出一遍1-7。

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

continue命令

同C++循环中的continue作用一致，continue 会跳过当前循环中的代码，强迫开始下一次循环。

示例🌰：
输出1-10中所有奇数

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

死循环处理方式

ctrl+c杀死进程
使用top查看关闭进程

13.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,一般都省略
    语句1
    语句2
    ...
}

示例1🌰：
不获取return值和stdout值

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

输出结果：Hello moyan

示例2🌰：
获取 return值和stdout值
不写return时默认return 0

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

    return 233
}

output=$(func)
ret=$?

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

输出结果：

output = Hello moyan
return = 233

示例3🌰：
函数输入参数的使用
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仍然是脚本文件名，而不是该函数名。

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)

示例4🌰：
函数局部变量的使用（作用范围仅在当前函数内）
命令格式：local 变量名=变量值

#! /bin/bash

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

echo $name

输出结果：

moyan
             # 空白

输出结果解释：第一行为函数内的name变量，第二行为函数外调用name变量，此时该变量不存在。

14.exit命令

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

执行该脚本：

[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# ./test.sh mobai  # 传入一个参数
arguments valid
[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# echo $?
0
[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# ./test.sh mobai moyan  # 传入多个参数                               
arguments not valid
[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# echo $?
1

15.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`以追加的方式重定向到`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`以追加的方式重定向到`file`中

输入输出重定向

#! /bin/bash
echo -e "Hello \c" > output.txt # 将stdout重定向到output.txt
echo "World" >> output.txt # 将字符串追加到output.txt中
read str < output.txt # 从output.txt中读取字符串
echo $str # 输出output.txt第一行内容,即Hello World

同时重定向stdout和stdin
创建test.sh

#! /bin/bash
read a
read b
echo `expr "$a" + "$b"`

创建input.txt

3
4

执行：

[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# vim input.txt
[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# clear[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# ./test.sh < input.txt > output.txt
[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# cat output.txt
7
[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# ./test.sh > output.txt < input.txt # 顺序无影响
[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# 
[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# cat output.txt
7

16. 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
echo "I am test1.sh"
name=moyan  # 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}  # 使用test1.sh中的变量

执行：

[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# chmod +x test2.sh 
[root@iZuf6430s16l9s63a0eremZ ~]# ./test2.sh 
I am test1.sh
My name is: moyan

零碎知识

Linux可执行文件是绿色的
Linux一般用9位二进制数字表权限，每三位是一组，分别代表文件所有者组、同组用户组、以及其他用户组，每组的三位二进制数字分别对应的是读写执行权限的开启和关闭。
echo "\c"中的\c可以理解为取消回车
如果只是查看文件内容的话，cat更方便
:q!是在vim中是强制退出
[]返回的是true或false，真正要取回表达式运算结果还得用expr