基本 bash 程式設計 (3) - String Operators

由於 shell script 重點相當著重在字串的處理，當然在 Linux 中有提供許多指令可以來進行字串的處理；然後，透過一些小技巧，就可以免去使用 pipe 搭配其他指令的麻煩，以下就慢慢來介紹...

String Substitution

在宣告變數時，有可能會因為疏忽而打錯；或是在寫給使用者使用的 script，每次都要詳細指定參數的麻煩....

其實這些錯誤或麻煩都可以避免，只要稍微修改一下變數的使用方式(搭配符號「{ }」)即可，以下用一張圖表來說明：

Operator	作用	目的	範例
${varname:-word}	假如 varname 變數存在，並且不是 null，則回傳變數內容；反之則回傳 word	用於設定變數預設值	${count:-0} 若變數 count 未定義，則回傳 0
${varname:=word}	假如 varname 變數存在，並且不是 null，則回傳變數內容；反之則設定此變數的值為 word，再回傳變數的值	用於將未定義的變數設定預設值	${count:=0} 若變數 count 未定義，則設定 count 變數的值為 0 並回傳
${varname:?message}	假如 varname 變數存在，並且不是 null，則回傳變數內容；反之則顯示「varname: message」，並中斷目前的命令或 script。	用來針對未定義的變數進行 debug	${count:?"undefined!"} 若變數 count 未定義，則會顯示「count: undefined!」，並中斷程式執行
${varname:+word}	假如 varname 變數存在，並且不是 null，則回傳 word	用來測試變數是否存在	${count:+1} 若變數 count 存在，則回傳 1
${varname:offset:length}	回傳 varname 變數的值中，從第 offset 的字元開始(變數值的第一個位置為 0)，長度為 length 的字串。 有以下幾種用法： 若 length 省略，則從 offset 位置取到最後 若 offset 小於 0，表示從後面的位置往回取 若 varname 為 @，則回傳第 offset 個參數開始算的第 length 個參數	取得變數所儲存字串的部分字串	count="frogfootman" ${count:4} => footman ${count:4:4} => foot

像是表格中的第一種用法，就相當適用於必須為變數指定預設值的情形下。

以下直接用個例子來說明使用方式，假設我們檔案「sort-data.txt」，內容如下：

8 eight
9 nine
1 one
2 two
3 three
7 seven
5 five
6 six
4 four
0 zero

接著要寫一支 script 來根據最前面的數字作排序，並顯示指定的行數：

#!/bin/bash
# 檔案名稱：highest.sh

# 檢查 file 名稱是否有輸入
fileName=${1:?"filename missing, please check your file."}

# 設定預設顯示的行數
# 若使用者未輸入第二個參數就預設為 5
displayLine=${2:-5}

# sort 是用來排序的程式
#   參數「n」指定以數字為依據作排序
#   參數「r」則是 reverse 的意思，由大排到小
# head 是用來取「前幾行」
sort -nr $fileName | head -$displayLine

執行結果如下：

# 沒指定檔名時
shell> sh highest.sh
highest.sh: line 5: 1: filename missing, please check your file.

# 未指定所要顯示的行數
shell> sh highest.sh sort-data.txt
9 nine
8 eight
7 seven
6 six
5 five

# 指定顯示行數
shell> sh highest.sh sort-data.txt 3
9 nine
8 eight
7 seven

Patterns & Pattern Matching

說到字串處理，怎麼可以缺乏正規表示式呢?

當然 bash 中提供的不是正規表示式，不過提供的也是類似的功能，以下用一個表格來介紹：

Operator	作用
${variable#pattern}	從字串開頭開始比對，當 pattern 符合變數中的值，即不需繼續比對，僅比對至最短的符合字串，刪除比對到的部分並回傳剩下的變數值
${variable##pattern}	同上，會回傳刪除比對後的變數值，但所採取的是貪婪比對，會一直比對到最長的部分為止
${variable%pattern}	從字串尾端開始比對，當 pattern 符合變數中的值，即不需繼續比對，僅比對至最短的符合字串，刪除比對到的部分並回傳剩下的變數值
${variable%%pattern}	同上，會回傳刪除比對後的變數值，但所採取的是貪婪比對，會一直比對到最長的部分為止
${variable/pattern/string}	差異處： 在 variable 與 pattern 比對後，在上面的 operator 中，只有第一個比對到的字串會被更換為 string；在下面的 operator 中則會取代所有比對到的字串。 相同處： 若 pattern 開始加上「#」，就會比對開頭 若 pattern 開始加上「%」，則會比對結尾 若 string 沒有指定，則比對符合的部分會刪除(其實就是取代為空字串啦!) 若 variable 為「@」或「*」，則會逐一比對所有 position parameter
${variable//pattern/string}

以下直接用範例來說明：

myPath="/home/cam/book/long.file.name"
# 將兩個「/」之間的內容都刪除(貪婪比對)
echo ${myPath##/*/} # long.file.name
# 效果同上(因為 * 也可以代表 /)
echo ${myPath##*/}  # long.file.name
# 將兩個「/」之間的內容刪除
echo ${myPath#/*/}  # cam/book/long.file.name
# 從尾端開始比對，將比對符合結果刪除
echo ${myPath%.*}   # /home/cam/book/long.file
# 從尾端開始比對，將比對符合結果刪除(貪婪比對)
echo ${myPath%%.*}  #  /home/cam/book/long

myPhotoName="myphoto.png"
# 將副檔名 png 改為 jpg
echo ${myPhotoName%.png}.jpg    # myphoto.jpg

myEnvPath="/home/user/bin:/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:/usr/X11R6/bin"
# 將「:」全部換成斷行字元，結果如下：
# /home/user/bin
# /usr/local/bin
# /bin
# /usr/bin
# /usr/X11R6/bin
echo -e ${myEnvPath//:/'\n'}

繼續提到上面說的 pattern，有更進階的用法，可以進行多重比對，只要把每個 pattern 以符號「|」相隔即可，以下用表格來說明：

Operator	說明	範例	效果
*(PatternList)	符合 0 個到多個指定的 pattern 清單	*(alice|hatter|hare)	字串中出現 alice 或是 hatter 或是 hare，甚至完全沒有，都符合
+(PatternList)	符合 1 個到多個指定的 pattern 清單	+(alice|hatter|hare)	字串中出現 alice 或是 hatter 或是 hare 都符合
		+[0-9]	僅數字符合
?(PatternList)	符合 0 個到 1 個指定的 pattern 清單	?(alice|hatter|hare)	字串中僅出現一次 alice 或是 hatter 或是 hare，或是完全沒有，就符合
@(PatternList)	剛好完全符合指定 pattern 清單的其中 1 個	@(alice|hatter|hare)	僅有 alice、hatter、hare 這三個字串符合(精確比對)
!(PatternList)	完全不符合指定的 pattern 清單	!(alice|hatter|hare)	只要字串中沒有 alice、hatter、hare 即符合
		!(vt+([0-9]))	只要字串中沒有「vt+數字」的部分即符合

至於如何使用，就要靠使用者的創意與巧思了!


Length Operator

最後，要來介紹如何取得變數值的長度，這很簡單，語法如下：

${#varname}

以下來個簡單的範例：

myFile="myfile.txt"
echo ${#myFile}    # 輸出 10