Linux 編程之Shell編程

在DOS 中，你可能會從事一些例行的重覆性工作，此時你會將這些重覆性的命令寫成批次檔，只要執行這個批次檔就等於執行這些命令。大家會問在UNIX中是否有批次處理這個東東，答案是有的。在UNIX中不只有如DOS 的批次處理，它的功能比起DOS 更強大，相對地也較複雜，已經和一般的高階語言不相上下。在UNIX中大家都不叫做批次檔，而叫做Shell s cript。

一般而言，Shell s cript的地位和其它的可執行檔（或命令）是完全相同的，只不過Shell s cript是以文字檔的方式儲存，而非二進位檔。而執行Shell s cript時，必須有一個程式將其內容轉成一道道的命令執行，而這個程式其實就是Shell ，這也就是為什麽我們叫做Shell s cript的原因（往後我們稱為s cript）。不同Shell 的s cript基本上會有一些差異，所以我們不能將寫給A shell 的s cript用B shell 執行。而在UNIX中大家最常使用Bourne Shell以及C Shell ，所以這堂課就介紹這兩種s cript的寫法。

將文字檔設為可執行的Shell s cript

如果我們已經寫好s cript，如何將其設成可執行檔呢？因為s cript其實是一個可執行檔，所以必須將其存取權設定成可執行。我們可以使用下列命令更改存取權：
chmod u+x filename 只有自己可以執行，其它人不能執行
chmod ug+x filename 只有自己以及同一群可以執行，其它人不能執行
chmod +x filename 所有人都可以執行

而我們如何指定使用那一個Shell 來解釋所寫的s cript呢？幾種基本的指定方式如下所述：
1. 如果s cript的第一個非空白字元不是"#"，則它會使用Bourne Shell。
2. 如果s cript的第一個非空白字元是"#"時，但不以"#!"開頭時，則它會使用C Shell。
3. 如果s cript以"#!"開頭，則"#!"後面所寫的就是所使用的Shell，而且要將整個路徑名稱指出來。

這裡建議使用第三種方式指定Shell ，以確保所執行的就是所要的。Bourne Shell的路徑名稱為/bin/sh ，而C Shell 則為/bin/csh。


1. 使用Bourne Shell
┌——————————┐ ┌——————————┐
│echo enter filename │ │#!/bin/sh │
│ . │ or │ . │
│ . │ │ . │
│ . │ │ . │
└——————————┘ └——————————┘

2. 使用C Shell
┌——————————┐ ┌——————————┐
│# C Shell s cript │ │#!/bin/csh │
│ . │ │ . │
│ . │ │ . │
│ . │ │ . │
└——————————┘ └——————————┘

3. 使用/etc/perl
┌——————————┐
│#! /etc/perl │
│ . │
│ . │
│ . │
└——————————┘

除了在s cript內指定所使用的Shell 外，你也可以在命令列中強制指定。比如你要用C Shell 執行某個s cript，你可以下這個命令：
csh filename

此時的s cript的存取權就不一定要為可執行檔，其內部所指定的Shell 也會無效，詳細的情形後面會討論。

□s cript的基本結構及觀念

s cript是以行為單位，我們所寫的s cript會被分解成一行一行來執行。而每一行可以是命令、註解、或是流程式控制制指令等。如果某一行尚未完成，可以在行末加上"\" ，這個時候下一行的內容就會接到這一行的後面，成為同一行，如下

┌———————————┐
│echo The message is \ │
│too long so we have \ │
│to split it into \ │
│several lines │
└———————————┘

當s cript中出現"#" 時，再它後面的同一行文字即為註解，Shell 不會對其翻譯。

在s cript中要執行一個命令的方法和在命令列中一樣，你可以前景或背景執行，執行命令時也會需要設定一些環境變數。

s cript的流程式控制制和一般高階語言的流程式控制制沒有什麽兩樣，也和高階語言一樣有副程式。這些使得s cript的功能更加強大。

為了達到與高階語言相同的效果，我們也可以在s cript中設定變數，如此使s cript 成為一個名付其實的高階語言。

□Bourne Shell

一、變數

Bourne Shell的變數型態只有字串變數，所以要使用數值運算則必須靠外部命令達 成目的。而其變數種類有下列幾種：

1. 使用者變數

這是最常使用的變數，我們可以任何不包含空白字元的字串來當做變數名稱。 設定變數值時則用下列方式：
var=string

取用變數時則在變數名稱前加上一"$" 號。


┌———————┐
│name=Tom │
│echo name │
│echo $name │
└———————┘
結果如下：
name
Tom

2. 系統變數（環境變數）

和使用者變數相似，只不過此種變數會將其值傳給其所執行的命令。要將一使 用者變數設定為系統變數，只要加上：
export var

┌———————┐
│name=Tom │
│export name │
└———————┘

以下是使用者一進入系統之後就已設定好的系統變數：
$HOME 使用者自己的目錄
$PATH 執行命令時所搜尋的目錄
$TZ 時區
$MAILCHECK 每隔多少秒檢查是否有新的信件
$PS1 在命令列時的提示號
$PS2 當命令尚未打完時，Shell 要求再輸入時的提示號
$MANPATH man 指令的搜尋路徑

3. 唯讀的使用者變數

和使用者變數相似，只不過這些變數不能被改變。要將使用者變數設成唯讀的 ，只要加上：
readonly var

而若只打readonly則會列出所有唯讀的變數。還有一點，系統變數不可以設定 成唯讀的。

┌———————┐
│name=Tom │
│readonly name │
│echo $name │
│name=John │
│readonly │
└———————┘

結果如下：
Tom
name: is read only
readonly name
readonly ......

4. 特殊變數

有些變數是一開始執行s cript時就會設定，並且不以加以修改，但我們不叫它 唯讀的系統變數，而叫它特殊變數（有些書會叫它唯讀的系統變數），因為這 些變數是一執行程式時就有了，況且使用者無法將一般的系統變數設定成唯讀 的。以下是一些等殊變數：
$0 這個程式的執行名字
$n 這個程式的第n個參數值，n=1..9
$* 這個程式的所有參數
$# 這個程式的參數個數
$$ 這個程式的PID
$! 執行上一個背景指令的PID
$? 執行上一個指令的返回值

當你執行這個程式時的參數數目超過9 個時，我們可以使用shift 命令將參數 往前移一格，如此即可使用第10個以後的參數。除此之外，吾人可以用set 命 令改變$n及$*，方法如下：
set string

如此$*的值即為string，而分解後則會放入$n。如果set 命令後面沒有參數， 則會列出所有已經設定的變數以及其值。

檔名：ex1 參數：this is a test

┌———————————┐
│echo Filename: $0 │
│echo Arguments: $* │
│echo No. of args.: $# │
│echo 2nd arg.: $2 │
│shift │
│echo No. of args.: $# │
│echo 2nd arg.: $2 │
│set hello, everyone │
│echo Arguments: $* │
│echo 2nd arg.: $2 │
└———————————┘
結果如下：
Filename: ex1
Arguments: this is a test
No. of args.: 4
2nd arg.: is
No. of args.: 3
2nd arg.: a
Arguments: hello, everyone
2nd arg.: everyone

值得一提的是，當你想從鍵盤輸入一變數值時，你可以使用下面的命令：
read var1 var2.....

這時read會將一個字分給一個變數。如果輸入的字比變數還多，最後一個變數會將剩下的字當成其值。如果輸入的字比變數還少，則後面的變數會設成空字串。 如果需要處理數值運算，我們可以使用expr命令。其參數及輸出列於附錄Ａ。

二、執行命令

在Bourne Shell中有五種方法執行一個命令，而這五種方式所產生的果有些許的不 同。

1. 直接下命令
這個方式和在命令列中直接下命令的效果一樣。

2. 使用sh命令
sh command
這個檔案必須是Bourne Shell的s cript，但這個檔案並不一定要設成可執行。 除此之外和直接下命令的方式一樣。

3. 使用"."命令
. command

這時和使用sh命令相似，只不過它不像sh一般會產生新的process ，相反地， 它會在原有的process 下完成工作。

4. 使用exec命令
exec command
此時這個s cript將會被所執行的命令所取代。當這個命令執行完畢之後，這個 s cript也會隨之結束。

5. 使用命令替換
這是一個相當有用的方法。如果想要使某個命令的輸出成為另一個命令的參數 時，就一定要使用這個方法。我們將命令列於兩個"`" 號之間，而Shell 會以 這個命令執行後的輸出結果代替這個命令以及兩個"`" 符號。

str='Current directory is '`pwd`
echo $str
結果如下：
Current directory is /users/cc/mgtsai
這個意思是pwd 這個命令輸出"/users/cc/mgtsai"，而後整個字串代替原 來的`pwd` 設定str 變數，所以str 變數的內容則會有pwd 命令的輸出。

number=`expr $number + 1`
這就是先前所提要作數值運算的方法，基本上expr命令只將運算式解，而 後輸出到標準輸出上。如果要將某變數設定成其值，非得靠命令替換的方 式不可。這個例子是將number變數的值加1 後再存回number變數。

三、流程式控制制

在介紹流程式控制制之前，我們先來看看test命令。test命令的參數是條件判斷式，當 條件為真時則傳回非零值，而條件為偽時則傳回零。在所有的流程式控制制都必須用到 test命令來判斷真偽。而test命令的使用方法則列於附錄Ｂ。

test $# = 0

如果執行這個程式沒有參數時，會傳回非零值代表"$# = 0"這個條件成立。反 之則會傳回零。

以下介紹各種流程式控制制：

1. if then語法以及流程圖如下

│ FALSE
if (condition) ＜condition＞—┐
then │TRUE │
then-commands then-commands │
fi ├————┘
│


condition 是一個test命令。往後所介紹的各種流程中的condition 都是test 命令。
檔名：chkarg

┌———————————┐
│if (test $# != 0) │
│ then │
│ echo Arg1: $1 │
│fi │
└———————————┘
$ chkarg Hello
Arg1: Hello
$ chkarg
$

2. if then else語法以及流程圖如下

│ FALSE
if (condition) ＜condition＞—————┐
then │TRUE │
then-commands then-commands else-commands
else ├————————┘
else-commands │
fi

3. if then elif語法以及流程圖如下

│ FALSE
if (condition1) ＜condition1＞—┐
then │TRUE │ FALSE
commands1 commands1 ＜condition2＞—┐
elif (condition2) │ │ TRUE │
then │ commands2 commands3
commands2 ├—————┴————┘
else │
commands3

commands3
fi


echo 'word 1: \c'
read word1
echo 'word 2: \c'
read word2
echo 'word 3: \c'
read word3
if (test "$word1" = "$word2" -a "$word2" = "$word3")
then
echo 'Match: words 1, 2, & 3'
elif (test "$word1" = "$word2")
then
echo 'Match: words 1 & 2'
elif (test "$word1" = "$word3")
then
echo 'Match: words 1 & 3'
elif (test "$word2" = "$word3")
then
echo 'Match: words 2 & 3'
else
echo 'No match'
fi

4. for in語法以及流程圖如下

│ FALSE
for var in arg-list ┌—＜arg-list還有東西嗎？＞—┐
do │ │TRUE │
commands │ 從arg-list取得一項 │
done │ 放到變數var │
│ │ │
│ commands │
└——————┘ │
┌———————————┐ ┌—————┘
│for a in xx yy zz │ │
│ do │
│ echo $a │
│done │
└———————————┘
結果如下：
xx
yy

yy
zz

5. for語法以及流程圖如下

│ FALSE
for var ┌—＜參數中還有東西嗎？＞—┐
do │ │TRUE │
commands │ 從參數中取得一項 │
done │ 放到變數var │
│ │ │
│ commands │
└—————┘ │
檔名：lstarg ┌—————┘
┌———————————┐ │
│for a │
│ do │
│ echo $a │
│done │
└———————————┘
$lstarg xx yy zz
xx
yy

yy
zz

6. while 語法以及流程圖如下


│ FALSE
while (condition) ┌—＜condition＞—┐
do │ │TRUE │
commands │ commands │
done └————┘ │
┌————┘
│

┌———————————————┐
│number=0 │
│while (test $number -lt 10) │
│ do │
│ echo "$number\c" │
│ number=`expr $number + 1` │
│done │
│echo │
└———————————————┘
結果如下：
0123456789

7. until語法以及流程圖如下


│ TRUE
until (condition) ┌—＜condition＞—┐
do │ │FALSE │
commands │ commands │
done └————┘ │
┌————┘
│

它和while 的不同只在於while 是在條件為真時執行迴圈，而until 是在條件 為假時執行迴圈。

8. break及continue
這兩者是用於for, while, until 等迴圈控制下。break 會跳至done後方執行 ，而continue會跳至done執行，繼續執行迴圈。

9. case語法以及流程圖如下

│ TRUE
case str in ＜str=pat1＞————commands1—┐
pat1) commands1;; │FALSE TRUE │
pat2) commands2;; ＜str=pat2＞————commands2—┤
pat3) commands3;; │FALSE TRUE │
esac ＜str=pat3＞————commands3—┤
│FALSE │
├————————————┘
│

而pat 除了可以指定一些確定的字串，也可以指定字串的集合，如下
* 任意字串
? 任意字元
[abc] a, b, 或c三字元其中之一
[a-n] 從a到n的任一字元
| 多重選擇

┌———————————————┐
│echo 'Enter A, B, or C: \c' │
│read letter │
│case $letter in │
│ A|a) echo 'You entered A.';;│
│ B|b) echo 'You entered B.';;│
│ C|c) echo 'You entered C.';;│
│ *) echo 'Not A, B, or C';; │
│esac │
└————————

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