2008年2月26日 星期二

Beginning Linux Programming 學習筆記(3) - Shell Programming (Shell Syntax)

前言

在 Linux 中，shell 的功能是相當強大的，許多系統管理的功能都可以由 shell 來完成，跟其他程式語言相同，shell 也有其特定語法格式，分成以下幾個部分來說明。


Variables

變數定義的部分，必須注意到引號(單雙引號)的使用與影響，以下用範例來說明：
#!/bin/sh

myvar="Hi there"
 
echo $myvar
echo "$myvar"
echo '$myvar'   #使用單引號就不會印出變數內容
echo $myvar    #escape

echo Enter some text
read myvar
 
echo '$myvar' now equals $myvar
exit 0
 
# ========== 執行結果 ==========
# Hi there
# Hi there
# $myvar
# $myvar
# Enter some text
# Hello World!    <== 這個部分是使用者輸入的
# $myvar now equals Hello World!

接著說明 Environment Variables，這個部分大多數是使用者個人的設定，以下列出幾個常用的環境變數：
Environment Variables
描述
範例
$HOME
使用者家目錄
/home/godleon
$PATH
PATH 設定(由冒號所隔開)
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games
$PS1
命令提示字元
${debian_chroot:+($debian_chroot)}\u@\h:\w\$
$PS2
命令提示字元
>
$IFS
用來隔開輸入參數的字元，通常為 space、tab 或 newline

$0
shell 的名稱
-bash
$#
傳入參數的數量
2
$$
shell script 所屬的 process ID
5465


繼續是 Parameter Variables，其用途很明顯，當然是跟傳入的參數有關：
Parameter Variables
描述
範例
$1, $2, ......
傳入的參數
para1, para2, .....
$*
所有傳入的參數，以 $IFS 隔開
para1 para2 para3 (假設 $IFS 為一個 space)
$@
所有傳入的參數，不過並非由 $IFS 隔開，而是用一個 space 作間隔
para1 para2 para3

以下用一個範例說明 environment/parameter variables 的使用：
#/bin/bash

salutation="Hello"
echo $salutation
 
echo "The program $0 is now running"        # $0 (shell script 名稱)
echo "The second parameter was $2"          # $2 (第二個參數)
echo "The first parameter was $1"           # $1 (第一個參數)
echo "The parameter list was $*"            # 參數列表
echo "The user's home directory is $HOME"   # 家目錄
echo "Please enter a new greeting"
read salutation     # 讀取使用者的輸入

echo $salutation
echo "The script is now complete"
exit 0
 
# ========== 執行結果 ==========
# Hello
# The program try_var.sh is now running
# The second parameter was two
# The first parameter was one
# The parameter list was one two
# The user home directory is /home/godleon
# Please enter a new greeting
# Hello Bash Shell
# Hello Bash Shell
# The script is now complete

Conditions

在 shell script 中可以用 test 指令來測試命令執行後所產生的 exit code，因此在每一個 shell script 的最後一行，建議都加上 exit code 來回應程式執行的結果。

在 shell 中，目前有三種 condition type，分別列表如下：
String Comparison
結果
str1 = str2
True，若 str1 等於 str2
str1 != str2
True，若 str1 不等於 str2
-n str
True，若 str 不為 null
-z str
True，若 string 為 null 或空白字串
Arithmetic Comparison
結果
exp1 -eq exp2
True，若兩個結果相同
exp1 -ne exp2
True，若兩個結果不相同
exp1 -gt exp2
True，若 exp1 大於 exp2
exp1 -ge exp2
True，若 exp1 大於等於 exp2
exp1 -lt exp2
True，若 exp1 小於 exp2
exp1 -le exp2
True，若 exp 小於等於 exp2
! exp
True，若 exp 為 false
File Conditional
結果
-d file
True，若檔案為目錄
-e file
True，若檔案存在
-f file
True，若檔案為一般檔案
-g file
True，若檔案有設定 set-gid
-r file
True，若檔案可讀取
-s file
True，或檔案大小不為 0
-u file
True，若檔案有設定 set-uid
-w file
True，若檔案可寫入
-x file
True，若檔案可執行

以下用一個簡單範例來說明使用方式：
#!/bin/bash

if [ -f /bin/bash ]
then
    echo "file /bin/bash exists"
fi
 
if [ -d /bin/bash ]
then
    echo "/bin/bash is a directory"
else
    echo "/bin/bash is not a directory"
fi
 
# ========== 執行結果 ==========
# file /bin/bash exists
# /bin/bash is not a directory


Control Structures

shell 提供了許多不同的控制結構，以下分別一一介紹：

IF
#!/bin/bash

echo "Is it morning? Please answer yes or no"
read timeofday
 
if [ $timeofday = "yes" ]
then
    echo "Good morning"
elif [ $timeofday = "no" ]; then    # 請注意此處，必須加上分號以及另外一個 then 喔!
    echo "Good afternoon"
else
    echo "sorry, $timeofday not recongnized. Enter yes or no"
    exit 1
fi
 
exit 0

FOR

這個部分需要注意一下，變數必須以 space 為間隔!
#!/bin/bash

# 會將 $(ls *sh) 的結果，以 space 為間隔印出
for file in $(ls *.sh);
do
    echo $file
done
exit 0

WHILE
#!/bin/bash

echo "Enter password"
read trythis
 
while [ $trythis != "secret" ]; 
do
    echo "sorry, try again"
    read trythis
done
exit 0

UNTIL
#!/bin/bash

# 無使用者登入
until who | grep $1 > /dev/null
do
    sleep 60
done
 
# 偵測到使用者登入
echo "$1 has just logged in"
exit 0

CASE
#!/bin/bash

echo "Is it morning? Please answer yes or no"
read timeofday
 
case "$timeofday" in
    yes) 
        echo "Good morning";;   # 每個 statement 結束都必須用兩個分號
    no) 
        echo "Good afternoon";;
    y)
        echo "Good morning";;
    n)
        echo "Good afternoon";;
    *)
        echo "sorry, answer not recongnized";;
esac
exit 0
#!/bin/bash

echo "Is it morning? Please answer yes or no"
read timeofday
 
case "$timeofday" in
    yes | y | Yes | YES)    # 可用 regular expression 一次篩選多個條件
        echo "Good morning" # 可執行多個指令
        echo "Ip bright and early this morning"
        ;;   # 每個 statement 結束都必須用兩個分號
    [nN]*)
        echo "Good afternoon";;
    *)
        echo "sorry, answer not recongnized"
        echo "Please answer yes or no"
        exit 1
        ;;
esac
exit 0

LISTs

其實講白了，這個就是 AND & OR
#!/bin/bash

touch file_one
rm -f file_two
 
# AND 的用法 
if [ -f file_one ] && echo "hello" && [ -f file_two ] && echo " there"  
then
    echo "in if(and)"
else
    # 由於 file_two 已經刪除，因此執行到此處
    echo "in else(and)"
fi
 
# OR 的用法
if [ -f file_one ] || echo "hello" || echo " there"
then
    # 執行到此處，因為 -f file_one 為 true
    echo "in if(or)"
else
    echo "in else(or)"
fi
exit 0


Functions

function 的呼叫，除了必須注意是否有回傳值之外，還要注意 global/local variables 的問題! 以下用範例來說明：

沒有回傳值的使用範例：
#!/bin/bash

sample_text="global variable"    # 全域變數

foo() {
    local sample_text="local variable"  # 定義為區域變數
    echo "Function foo is executing"
    echo $sample_text   # 區域變數
}
 
echo "script starting"
echo $sample_text   # 全域變數

foo
 
echo "script ended"
echo $sample_text   # 全域變數
exit 0
有回傳值的使用範例：
#!/bin/bash

# function 的宣告中不會帶參數，必須在呼叫時帶入
yes_or_no() {
    echo "Is your name $* ?"    # 印出帶入的參數
    while true
    do
        echo -n "Enter yes or no: "
        read x
        case $x in
            y | yes)
                return 0;;  # 0 表示回傳 true
            n | no)
                return 1;;  # 1 表示回傳 false
            *)
                echo "Answer yes or no"
        esac
    done
}
 
echo "Original parameter are $*"
 
if yes_or_no "$1"   # 帶入第一個參數
then
    echo "Hi $1, nice name"
else
    echo "never mind"
fi
exit 0


Commands

break

用法其實跟其他程式語言是相同的，作為跳出回圈之用，而 continue 的用法也相同。
#!/bin/bash

rm -rf fred*
echo > fred1
echo > fred2
mkdir fred3
echo > fred4
 
for file in fred*
do
    if [ -d $file ]
    then
        break;  # 效果同 C 語言中的 break
    fi
done
 
echo "first directory starting fred was $file"
 
rm -rf fred*
exit 0

. (dot)

dot，透過 dot 會讓在 script 中的指令不會進入 sub shell 執行
# ========== dot.sh ==========
#!/bin/bash

PS2="###"
exit 0
 
 
# ========== 執行結果 ==========
# 原本的 $PS2
# shell> echo $PS2
# >

# 一般執行方式
# shell> sh dot.sh
# shell> echo $PS2  # 進入 sub shell 執行，因此還是沒有修改到 parent shell 中的設定
# >

# 以 dot 方式來執行
# shell> . dot.sh
# shell> echo $PS2
# ###

eval

將組合而成的字串變成有意義的變數
#!/bin/bash

foo=10
x=foo
y='$'$x
echo $y     # 輸出 => $foo

# 使用 eval 來處理(類似 * 將 pointer 所代表的值提取出來的功能)
eval y='$'$x
echo $y     # 輸出 => 10

export

在 sub shell 中定義環境變數之用
# ==================== export1.sh ====================
#!/bin/bash

foo="The first meta-syntactic variable"
export bar="The second meta-syntactic variable"	# export 後即為環境變數

sh export2.sh
 
 
# ==================== export2.sh ====================
#!/bin/bash

echo $foo
echo $bar   # 只有此行會顯示出內容，因為經過 export

expr

執行類似其他程式語言的基本數學運算處理

一般來說，在 shell programming 中是不能做數學運算的，因為 shell 把所有的值都視為字串(string)，不過透過 expr 就可以解決這個問題，以下列出 expr 可以進行的簡單數學運算：
敘述
作用
expr1 | expr2
若 expr 不為 0，則回傳 expr1；反之回傳 expr2
expr1 & expr2或兩者任何一個為 0，則回傳 0；反之回傳 expr1
expr1 = expr2判斷是否相同
expr1 > expr2判斷 expr1 是否大於 expr2
expr1 >= expr2判斷 expr 是否大於等於 expr2
expr1 < expr2派斷 expr1 是否小於 expr2
expr1 <= expr2判斷 expr1 是否小於等於 expr2
expr1 != expr2判斷 expr1 是否不等於 expr2
expr1 + expr2回傳兩者相加的結果
expr1 - expr2回傳兩者相減的結果
expr1 * expr2回傳兩者相乘的結果
expr1 / expr2回傳兩者相除的結果
expr1 % expr2回傳餘數

接著用範例說明：
# x++
x = `expr $x + 1`
x = $(expr $x + 1)

printf

非常類似 C 語言中的 printf，但不支援浮點數的表示
shell> printf "%sn" Hello
Hello
shell> printf "%s %dt%s" "Hi there" 15 people
Hi there 15 people

set

在程式中設定參數
#!/bin/bash

echo the date is $(date)
 
# 設定參數(以 space 為區隔)
set $(date)
 
# 取第二個參數
echo The month is $2
 
exit 0


# ========== 執行結果 ==========
# shell> sh set.sh
# the date is 二 2月 26 15:10:00 CST 2008
# The month is 2月

shift

shift 參數之用，常用來瀏覽所有參數
#!/bin/bash

while [ "$1" != "" ]
do
    echo $1
    # $2->$1  $3->$2  $4->$3
    shift
done
 
exit 0


# ========== 執行結果 ==========
# shell> sh shift.sh 1 2 3
# 1
# 2
# 3

trap

用來指定接收到特殊訊號時的處理動作

訊號(signal)的種類大致可分以下幾種：
訊號
描述
HUP (1)
Hang up (通常在 terminal 離線或使用者登出時會送出此類訊號)
INT (2)
Interrupt (按下 Ctrl + C)
QUIT (3)
Quit (按下 Ctrl + \)
ABRT (6)
Abort (通常程式執行發生嚴重錯誤時會送出此類訊號)
ALRM (14)
Alarm (通常用來處理逾時之用)
TERM (15)
Terminate (通常當機器要關機時，由系統送出)
#!/bin/bash

#若接收到 interrupt 的訊號，以下的命令就會執行
trap 'rm -f /tmp/my_tmp_file_$$' INT
 
echo creating file /tmp/my_tmp_file_$$
date > /tmp/my_tmp_file_$$
 
echo "press interrupt (Ctrl+C) to interrupt ...."
while [ -f /tmp/my_tmp_file_$$ ]
do
    echo File exist
    sleep 1
done
echo The file no longer exists
 
#即使接收到 interrupt 的訊號，檔案也不會被刪除
trap INT
echo creating file /tmp/my_tmp_file_$$
date > /tmp/my_tmp_file_$$
 
#因此此處會進入無限回圈
echo "press interrupt (Ctrl+C) to interrupt ...."
while [ -f /tmp/my_tmp_file_$$ ]
do
    echo File exist
    sleep 1
done
 
echo we never get here
exit 0


# ========== 執行結果 ==========
# shell> sh trap.sh
# creating file /tmp/my_tmp_file_10581
# press interrupt (Ctrl+C) to interrupt ....
# File exist
# File exist
# File exist    <=== 此處按下 Ctrl + C
# The file no longer exists
# creating file /tmp/my_tmp_file_10581
# press interrupt (Ctrl+C) to interrupt ....
# File exist
# File exist
# File exist    <=== 此處按下 Ctrl + C

unset

刪除自己設定的環境變數
#!/bin/bash

foo="Hello World"
echo $foo
 
# unset 後，foo 變數就不存在了
unset foo
echo $foo


# ========== 執行結果 ==========
# shell> sh unset.sh
# Hello World
# (此處為空白)
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