為什麼要進行shell編程
在Linux系統中，雖然有各種各樣的圖形化接口工具，但是shell仍然是一個非常靈活的工具。Shell不僅僅是命令的收集，而且是一門非常棒的編程語言。您可以通過使用shell使大量的任務自動化，shell特別擅長系統管理任務，尤其適合那些易用性、可維護性和便攜性比效率更重要的任務。
下面，讓我們一起來看看shell是如何工作的：
建立一個腳本
Linux中有好多中不同的shell，但是通常我們使用bash (bourne again shell) 進行shell編程，因為bash是免費的並且很容易使用。所以在本文中筆者所提供的腳本都是使用bash（但是在大多數情況下，這些腳本同樣可以在bash的大姐，bourne shell中運行）。
如同其他語言一樣，通過我們使用任意一種文字編輯器，比如nedit、kedit、emacs、vi
等來編寫我們的shell程序。
程序必須以下面的行開始（必須方在文件的第一行）：
#!/bin/sh
符號#!用來告訴系統它後面的參數是用來執行該文件的程序。在這個例子中我們使用/bin/sh來執行程序。
當編輯好腳本時，如果要執行該腳本，還必須使其可執行。
要使腳本可執行：
chmod +x filename
然後，您可以通過輸入： ./filename 來執行您的腳本。
注釋
在進行shell編程時，以#開頭的句子表示注釋，直到這一行的結束。我們真誠地建議您在程序中使用注釋。如果您使用了注釋，那麼即使相當長的時間內沒有使用該腳本，您也能在很短的時間內明白該腳本的作用及工作原理。
變量
在其他編程語言中您必須使用變量。在shell編程中，所有的變量都由字符串組成，並且您不需要對變量進行聲明。要賦值給一個變量，您可以這樣寫：
變量名=值
取出變量值可以加一個美元符號（$）在變量前面：
#!/bin/sh
#對變量賦值：
a="hello world"
# 現在打印變量a的內容：
echo "A is:"
echo $a
在您的編輯器中輸入以上內容，然後將其保存為一個文件first。之後執行chmod +x first
使其可執行，最後輸入./first執行該腳本。
這個腳本將會輸出：
A is:
hello world
有時候變量名很容易與其他文字混淆，比如：
num=2
echo "this is the $numnd"
這並不會打印出"this is the 2nd"，而僅僅打印"this is the "，因為shell會去搜索變量numnd的值，但是這個變量時沒有值的。可以使用花括號來告訴shell我們要打印的是num變量：
num=2
echo "this is the ${num}nd"
這將打印： this is the 2nd
有許多變量是系統自動設定的，這將在後面使用這些變量時進行討論。
如果您需要處理數學表達式，那麼您需要使用諸如eXPr等程序（見下面）。
除了一般的僅在程序內有效的shell變量以外，還有環境變量。由export關鍵字處理過的變量叫做環境變量。我們不對環境變量進行討論，因為通常情況下僅僅在登錄腳本中使用環境變量。
Shell命令和流程控制
在shell腳本中可以使用三類命令：
1)Unix 命令:
雖然在shell腳本中可以使用任意的unix命令，但是還是由一些相對更常用的命令。這些命令通常是用來進行文件和文字操作的。
常用命令語法及功能
echo "some text": 將文字內容打印在屏幕上
ls: 文件列表
wc –l filewc -w filewc -c file: 計算文件行數計算文件中的單詞數計算文件中的字符數
cp sourcefile destfile: 文件拷貝
mv oldname newname : 重命名文件或移動文件
rm file: 刪除文件
grep 'pattern' file: 在文件內搜索字符串比如：grep 'searchstring' file.txt
cut -b colnum file: 指定欲顯示的文件內容范圍，並將它們輸出到標准輸出設備比如：輸出每行第5個到第9個字符cut -b5-9 file.txt千萬不要和cat命令混淆，這是兩個完全不同的命令
cat file.txt: 輸出文件內容到標准輸出設備（屏幕）上
file somefile: 得到文件類型
read var: 提示用戶輸入，並將輸入賦值給變量
sort file.txt: 對file.txt文件中的行進行排序
uniq: 刪除文本文件中出現的行列比如： sort file.txt uniq
expr: 進行數學運算Example: add 2 and 3expr 2 "+" 3
find: 搜索文件比如：根據文件名搜索find . -name filename -print
tee: 將數據輸出到標准輸出設備(屏幕) 和文件比如：somecommand tee outfile
basename file: 返回不包含路徑的文件名比如： basename /bin/tux將返回 tux
dirname file: 返回文件所在路徑比如：dirname /bin/tux將返回 /bin
head file: 打印文本文件開頭幾行
tail file : 打印文本文件末尾幾行
sed: Sed是一個基本的查找替換程序。可以從標准輸入（比如命令管道）讀入文本，並將結果輸出到標准輸出（屏幕）。該命令采用正則表達式（見參考）進行搜索。不要和shell中的通配符相混淆。比如：將linuxfocus 替換為 LinuxFocus ：cat text.file sed 's/linuxfocus/LinuxFocus/' > newtext.file
awk: awk 用來從文本文件中提取字段。缺省地，字段分割符是空格，可以使用-F指定其他分割符。cat file.txt awk -F, '{print $1 "," $3 }'這裡我們使用，作為字段分割符，同時打印第一個和第三個字段。如果該文件內容如下： Adam Bor, 34, IndiaKerry Miller, 22, USA命令輸出結果為：Adam Bor, IndiaKerry Miller, USA
2) 概念: 管道, 重定向和 backtick
這些不是系統命令，但是他們真的很重要。
管道 () 將一個命令的輸出作為另外一個命令的輸入。
grep "hello" file.txt wc -l
在file.txt中搜索包含有”hello”的行並計算其行數。
在這裡grep命令的輸出作為wc命令的輸入。當然您可以使用多個命令。
重定向：將命令的結果輸出到文件，而不是標准輸出（屏幕）。
> 寫入文件並覆蓋舊文件
>> 加到文件的尾部，保留舊文件內容。
反短斜線
使用反短斜線可以將一個命令的輸出作為另外一個命令的一個命令行參數。
命令：
find . -mtime -1 -type f -print
用來查找過去24小時（-mtime –2則表示過去48小時）內修改過的文件。如果您想將所有查找到的文件打一個包，則可以使用以下腳本：
#!/bin/sh
# The ticks are backticks (`) not normal quotes ('):
tar -zcvf lastmod.tar.gz `find . -mtime -1 -type f -print`
3) 流程控制
"if" 表達式 如果條件為真則執行then後面的部分：
if ....; then
....
elif ....; then
....
else
....
fi
大多數情況下，可以使用測試命令來對條件進行測試。比如可以比較字符串、判斷文件是否存在及是否可讀等等…
通常用" [ ] "來表示條件測試。注意這裡的空格很重要。要確保方括號的空格。
[ -f "somefile" ] ：判斷是否是一個文件
[ -x "/bin/ls" ] ：判斷/bin/ls是否存在並有可執行權限
[ -n "$var" ] ：判斷$var變量是否有值
[ "$a" = "$b" ] ：判斷$a和$b是否相等
執行man test可以查看所有測試表達式可以比較和判斷的類型。
直接執行以下腳本：
#!/bin/sh
if [ "$SHELL" = "/bin/bash" ]; then
echo "your login shell is the bash (bourne again shell)"
else
echo "your login shell is not bash but $SHELL"
fi
變量$SHELL包含了登錄shell的名稱，我們和/bin/bash進行了比較。
快捷操作符
熟悉C語言的朋友可能會很喜歡下面的表達式：
[ -f "/etc/shadow" ] && echo "This computer uses shadow passwors"
這裡 && 就是一個快捷操作符，如果左邊的表達式為真則執行右邊的語句。您也可以認為是邏輯運算中的與操作。上例中表示如果/etc/shadow文件存在則打印” This computer uses shadow passwors”。同樣或操作()在shell編程中也是可用的。這裡有個例子：
#!/bin/sh
mailfolder=/var/spool/mail/james
[ -r "$mailfolder" ]' '{ echo "Can not read $mailfolder" ; exit 1; }
echo "$mailfolder has mail from:"
grep "^From " $mailfolder
該腳本首先判斷mailfolder是否可讀。如果可讀則打印該文件中的"From" 一行。如果不可讀則或操作生效，打印錯誤信息後腳本退出。這裡有個問題，那就是我們必須有兩個命令：
-打印錯誤信息
-退出程序
我們使用花括號以匿名函數的形式將兩個命令放到一起作為一個命令使用。一般函數將在下文提及。
不用與和或操作符，我們也可以用if表達式作任何事情，但是使用與或操作符會更便利很多。
case表達式可以用來匹配一個給定的字符串，而不是數字。
case ... in
...) do something here ;;
esac
讓我們看一個例子。 file命令可以辨別出一個給定文件的文件類型，比如：
file lf.gz
這將返回：
lf.gz: gzip compressed data, deflated, original filename,
last modified: Mon Aug 27 23:09:18 2001, os: Unix
我們利用這一點寫了一個叫做smartzip的腳本，該腳本可以自動解壓bzip2, gzip 和zip 類型的壓縮文件：
#!/bin/sh
ftype=`file "$1"`
case "$ftype" in
"$1: Zip archive"*)
unzip "$1" ;;
"$1: gzip compressed"*)
gunzip "$1" ;;
"$1: bzip2 compressed"*)
bunzip2 "$1" ;;
*) error "File $1 can not be uncompressed with smartzip";;
esac
您可能注意到我們在這裡使用了一個特殊的變量$1。該變量包含了傳遞給該程序的第一個參數值。也就是說，當我們運行：
smartzip articles.zip
$1 就是字符串 articles.zip
select 表達式是一種bash的擴展應用，尤其擅長於交互式使用。用戶可以從一組不同的值中進行選擇。
select var in ... ; do
break
done
.... now $var can be used ....
下面是一個例子：
#!/bin/sh
echo "What is your favourite OS?"
select var in "Linux" "Gnu Hurd" "Free BSD" "Other"; do
break
done
echo "You have selected $var"
下面是該腳本運行的結果：
What is your favourite OS?
1) Linux
2) Gnu Hurd
3) Free BSD
4) Other
#? 1
You have selected Linux
您也可以在shell中使用如下的loop表達式：
while ...; do
....
done
while-loop 將運行直到表達式測試為真。will run while the expression that we test for is true. 關鍵字"break" 用來跳出循環。而關鍵字”continue”用來不執行余下的部分而直接跳到下一個循環。
for-loop表達式查看一個字符串列表 (字符串用空格分隔) 然後將其賦給一個變量：
for var in ....; do
....
done
在下面的例子中，將分別打印ABC到屏幕上：
#!/bin/sh
for var in A B C ; do
echo "var is $var"
done
下面是一個更為有用的腳本showrpm，其功能是打印一些RPM包的統計信息：
#!/bin/sh
# list a content summary of a number of RPM packages
# USAGE: showrpm rpmfile1 rpmfile2 ...
# EXAMPLE: showrpm /cdrom/RedHat/RPMS/*.rpm
for rpmpackage in $*; do
if [ -r "$rpmpackage" ];then
echo "=============== $rpmpackage =============="
rpm -qi -p $rpmpackage
else
echo "ERROR: cannot read file $rpmpackage"
fi
done
這裡出現了第二個特殊的變量$*，該變量包含了所有輸入的命令行參數值。如果您運行showrpm openssh.rpm w3m.rpm webgrep.rpm
此時 $* 包含了 3 個字符串，即openssh.rpm, w3m.rpm and webgrep.rpm.
引號
在向程序傳遞任何參數之前，程序會擴展通配符和變量。這裡所謂擴展的意思是程序會把通配符（比如*）替換成合適的文件名，它變量替換成變量值。為了防止程序作這種替換，您可以使用引號：讓我們來看一個例子，假設在當前目錄下有一些文件，兩個jpg文件， mail.jpg 和tux.jpg。
#!/bin/sh
echo *.jpg
這將打印出"mail.jpg tux.jpg"的結果。
引號 (單引號和雙引號) 將防止這種通配符擴展：
#!/bin/sh
echo "*.jpg"
echo '*.jpg'
這將打印"*.jpg" 兩次。
單引號更嚴格一些。它可以防止任何變量擴展。雙引號可以防止通配符擴展但允許變量擴展。
#!/bin/sh
echo $SHELL
echo "$SHELL"
echo '$SHELL'
運行結果為：
/bin/bash
/bin/bash
$SHELL
最後，還有一種防止這種擴展的方法，那就是使用轉義字符——反斜桿：
echo *.jpg
echo $SHELL
這將輸出：
*.jpg
$SHELL
Here documents
當要將幾行文字傳遞給一個命令時，here documents（譯者注：目前還沒有見到過對該詞適合的翻譯）一種不錯的方法。對每個腳本寫一段幫助性的文字是很有用的，此時如果我們四有那個here documents就不必用echo函數一行行輸出。 一個 "Here document" 以 << 開頭，後面接上一個字符串，這個字符串還必須出現在here document的末尾。下面是一個例子，在該例子中，我們對多個文件進行重命名，並且使用here documents打印幫助：
#!/bin/sh
# we have less than 3 arguments. Print the help text:
if [ $# -lt 3 ] ; then
cat < ren -- renames a number of files using sed regular expressions
USAGE: ren 'regexp' 'replacement' files...
EXAMPLE: rename all *.HTM files in *.Html:
ren 'HTM$' 'html' *.HTM
HELP
exit 0
fi
OLD="$1"
NEW="$2"
# The shift command removes one argument from the list of
# command line arguments.
shift
shift
# $* contains now all the files:
for file in $*; do
if [ -f "$file" ] ; then
newfile=`echo "$file" sed "s/${OLD}/${NEW}/g"`
if [ -f "$newfile" ]; then
echo "ERROR: $newfile exists already"
else
echo "renaming $file to $newfile ..."
mv "$file" "$newfile"
fi
fi
done
這是一個復雜一些的例子。讓我們詳細討論一下。第一個if表達式判斷輸入命令行參數是否小於3個 (特殊變量$# 表示包含參數的個數) 。如果輸入參數小於3個，則將幫助文字傳遞給cat命令，然後由cat命令將其打印在屏幕上。打印幫助文字後程序退出。 如果輸入參數等於或大於3個，我們就將第一個參數賦值給變量OLD，第二個參數賦值給變量NEW。下一步，我們使用shift命令將第一個和第二個參數從參數列表中刪除，這樣原來的第三個參數就成為參數列表$*的第一個參數。然後我們開始循環，命令行參數列表被一個接一個地被賦值給變量$file。接著我們判斷該文件是否存在，如果存在則通過sed命令搜索和替換來產生新的文件名。然後將反短斜線內命令結果賦值給newfile。這樣我們就達到了我們的目的：得到了舊文件名和新文件名。然後使用mv命令進行重命名。
函數
如果您寫了一些稍微復雜一些的程序，您就會發現在程序中可能在幾個地方使用了相同的代碼，並且您也會發現，如果我們使用了函數，會方便很多。一個函數是這個樣子的：
functionname()
{
# inside the body $1 is the first argument given to the function
# $2 the second ...
body
}
您需要在每個程序的開始對函數進行聲明。
下面是一個叫做xtitlebar的腳本，使用這個腳本您可以改變終端窗口的名稱。這裡使用了一個叫做help的函數。正如您可以看到的那樣，這個定義的函數被使用了兩次。
#!/bin/sh
# vim: set sw=4 ts=4 et:
help()
{
cat < xtitlebar -- change the name of an xterm, gnome-terminal or kde konsole
USAGE: xtitlebar [-h] "string_for_titelbar"
OPTIONS: -h help text
EXAMPLE: xtitlebar "cvs"
HELP
exit 0
}
# in case of error or if -h is given we call the function help:
[ -z "$1" ] && help
[ "$1" = "-h" ] && help
# send the escape sequence to change the xterm titelbar:
echo -e "33]0;$107"
#
在腳本中提供幫助是一種很好的編程習慣，這樣方便其他用戶（和您）使用和理解腳本。
命令行參數
我們已經見過$* 和 $1, $2 ... $9 等特殊變量，這些特殊變量包含了用戶從命令行輸入的參數。迄今為止，我們僅僅了解了一些簡單的命令行語法（比如一些強制性的參數和查看幫助的-h選項）。但是在編寫更復雜的程序時，您可能會發現您需要更多的自定義的選項。通常的慣例是在所有可選的參數之前加一個減號，後面再加上參數值 (比如文件名)。
有好多方法可以實現對輸入參數的分析，但是下面的使用case表達式的例子無遺是一個不錯的方法。
#!/bin/sh
help()
{
cat < This is a generic command line parser demo.
USAGE EXAMPLE: cmdparser -l hello -f -- -somefile1 somefile2
HELP
exit 0
}
while [ -n "$1" ]; do
case $1 in
-h) help;shift 1;; # function help is called
-f) opt_f=1;shift 1;; # variable opt_f is set
-l) opt_l=$2;shift 2;; # -l takes an argument -> shift by 2
--) shift;break;; # end of options
-*) echo "error: no sUCh option $1. -h for help";exit 1;;
*) break;;
esac
done
echo "opt_f is $opt_f"
echo "opt_l is $opt_l"
echo "first arg is $1"
echo "2nd arg is $2"
您可以這樣運行該腳本：
cmdparser -l hello -f -- -somefile1 somefile2
返回的結果是：
opt_f is 1
opt_l is hello
first arg is -somefile1
2nd arg is somefile2
這個腳本是如何工作的呢？腳本首先在所有輸入命令行參數中進行循環，將輸入參數與case表達式進行比較，如果匹配則設置一個變量並且移除該參數。根據unix系統的慣例，首先輸入的應該是包含減號的參數。
實例
一般編程步驟
現在我們來討論編寫一個腳本的一般步驟。任何優秀的腳本都應該具有幫助和輸入參數。並且寫一個偽腳本（framework.sh），該腳本包含了大多數腳本都需要的框架結構，是一個非常不錯的主意。這時候，在寫一個新的腳本時我們只需要執行一下copy命令：
cp framework.sh myscript
然後再插入自己的函數。
讓我們再看兩個例子：
二進制到十進制的轉換
腳本 b2d 將二進制數 (比如 1101) 轉換為相應的十進制數。這也是一個用expr命令進行數學運算的例子：
#!/bin/sh
# vim: set sw=4 ts=4 et:
help()
{
cat < b2h -- convert binary to decimal
USAGE: b2h [-h] binarynum
OPTIONS: -h help text
EXAMPLE: b2h 111010
will return 58
HELP
exit 0
}
error()
{
# print an error and exit
echo "$1"
exit 1
}
lastchar()
{
# return the last character of a string in $rval
if [ -z "$1" ]; then
# empty string
rval=""
return
fi
# wc puts some space behind the output this is why we need sed:
numofchar=`echo -n "$1" wc -c sed 's/ //g' `
# now cut out the last char
rval=`echo -n "$1" cut -b $numofchar`
}
chop()
{
# remove the last character in string and return it in $rval
if [ -z "$1" ]; then
# empty string
rval=""
return
fi
# wc puts some space behind the output this is why we need sed:
numofchar=`echo -n "$1" wc -c sed 's/ //g' `
if [ "$numofchar" = "1" ]; then
# only one char in string
rval=""
return
fi
numofcharminus1=`expr $numofchar "-" 1`
# now cut all but the last char:
rval=`echo -n "$1" cut -b 0-${numofcharminus1}`
}
while [ -n "$1" ]; do
case $1 in
-h) help;shift 1;; # function help is called
--) shift;break;; # end of options
-*) error "error: no such option $1. -h for help";;
*) break;;
esac
done
# The main program
sum=0
weight=1
# one arg must be given:
[ -z "$1" ] && help
binnum="$1"
binnumorig="$1"
while [ -n "$binnum" ]; do
lastchar "$binnum"
if [ "$rval" = "1" ]; then
sum=`expr "$weight" "+" "$sum"`
fi
# remove the last position in $binnum
chop "$binnum"
binnum="$rval"
weight=`expr "$weight" "*" 2`
done
echo "binary $binnumorig is decimal $sum"
#
該腳本使用的算法是利用十進制和二進制數權值 (1,2,4,8,16,..)，比如二進制"10"可以這樣轉換成十進制：
0 * 1 + 1 * 2 = 2
為了得到單個的二進制數我們是用了lastchar 函數。該函數使用wc –c計算字符個數，然後使用cut命令取出末尾一個字符。Chop函數的功能則是移除最後一個字符。
文件循環程序
或許您是想將所有發出的郵件保存到一個文件中的人們中的一員，但是在過了幾個月以後，這個文件可能會變得很大以至於使對該文件的訪問速度變慢。下面的腳本rotatefile 可以解決這個問題。這個腳本可以重命名郵件保存文件（假設為outmail）為outmail.1，而對於outmail.1就變成了outmail.2 等等等等...
#!/bin/sh
# vim: set sw=4 ts=4 et:
ver="0.1"
help()
{
cat < rotatefile -- rotate the file name
USAGE: rotatefile [-h] filename
OPTIONS: -h help text
EXAMPLE: rotatefile out
This will e.g rename out.2 to out.3, out.1 to out.2, out to out.1
and create an empty out-file
The max number is 10
version $ver
HELP
exit 0
}
error()
{
echo "$1"
exit 1
}
while [ -n "$1" ]; do
case $1 in
-h) help;shift 1;;
--) break;;
-*) echo "error: no such option $1. -h for help";exit 1;;
*) break;;
esac
done
# input check:
if [ -z "$1" ] ; then
error "ERROR: you must specify a file, use -h for help"
fi
filen="$1"
# rename any .1 , .2 etc file:
for n in 9 8 7 6 5 4 3 2 1; do
if [ -f "$filen.$n" ]; then
p=`expr $n + 1`
echo "mv $filen.$n $filen.$p"
mv $filen.$n $filen.$p
fi
done
# rename the original file:
if [ -f "$filen" ]; then
echo "mv $filen $filen.1"
mv $filen $filen.1
fi
echo touch $filen
touch $filen
這個腳本是如何工作的呢？在檢測用戶提供了一個文件名以後，我們進行一個9到1的循環。文件9被命名為10，文件8重命名為9等等。循環完成之後，我們將原始文件命名為文件1同時建立一個與原始文件同名的空文件。
調試
最簡單的調試命令當然是使用echo命令。您可以使用echo在任何懷疑出錯的地方打印任何變量值。這也是絕大多數的shell程序員要花費80%的時間來調試程序的原因。Shell程序的好處在於不需要重新編譯，插入一個echo命令也不需要多少時間。
shell也有一個真實的調試模式。如果在腳本"strangescript" 中有錯誤，您可以這樣來進行調試：
sh -x strangescript
這將執行該腳本並顯示所有變量的值。
shell還有一個不需要執行腳本只是檢查語法的模式。可以這樣使用：
sh -n your_script
這將返回所有語法錯誤。
我們希望您現在可以開始寫您自己的shell腳本，希望您玩得開心。
done
# rename the original file:
if [ -f "$filen" ]; then
echo "mv $filen $filen.1"
mv $filen $filen.1
fi
echo touch $filen
touch $filen
這個腳本是如何工作的呢？在檢測用戶提供了一個文件名以後，我們進行一個9到1的循環。文件9被命名為10，文件8重命名為9等等。循環完成之後，我們將原始文件命名為文件1同時建立一個與原始文件同名的空文件。
調試
最簡單的調試命令當然是使用echo命令。您可以使用echo在任何懷疑出錯的地方打印任何變量值。這也是絕大多數的shell程序員要花費80%的時間來調試程序的原因。Shell程序的好處在於不需要重新編譯，插入一個echo命令也不需要多少時間。
shell也有一個真實的調試模式。如果在腳本"strangescript" 中有錯誤，您可以這樣來進行調試：
sh -x strangescript
這將執行該腳本並顯示所有變量的值。
shell還有一個不需要執行腳本只是檢查語法的模式。可以這樣使用：
sh -n your_script
這將返回所有語法錯誤。
我們希望您現在可以開始寫您自己的shell腳本，希望您玩得開心。
