第三讲 shell 程序设计

1. 第三讲 shell 程序设计

2. 3.1 概述 shell是UNIX系统用用户与操作系统交互的最基本工具，实际上shell除了有命令解释执行的功能外，还具备有其他的功能，如： 系统环境的设置 输入输出的重新定向 shell程序语言的设计等。

3. 3.1概述 在UNIX系统中使用shell程序设计，可以完成比较复杂并且自动执行的任务。UNIX系统上的shell程序在本质上是一种解释执行的脚本语言，使用的元素是UNIX系统的命令集，它与windows系统中的bat批处理文件原理相同，但是比批处理文件更强大，也更灵活。

4. 举例 3.1 概述 # append.sh case $# in 1 ) cat >> data.txt;; 2 ) cat $1 >> $2 ;; * ) echo “Incorrect usage ! ” ;; esac

5. 举例 3.1 概述 cd $HOME for dir in cc work do echo “…. In $dir….” cd $dir for file in *.[c] do ls –l $file done cd done

6. 3.2 Shell程序的执行方式 Shell程序有多种执行方式，比如，我们建立一个比较简单的shell程序脚本，文件保存命名为 test.sh，内容如下： date who ps 执行这个test.sh可以有多种方式。 1）将test.sh作为shell命令的执行参数来完成该shell的执行： $ sh test.sh 2）利用输入输出的重定向方式 $ sh <test.sh 3）直接执行该shell程序，但首先要保证该shell程序具备可执行的权限，可以用chmod来修改： chmod a+x test.sh， 之后在命令行执行它 $ test.sh

7. 3.3 Shell程序的变量 • 如果shell程序只能简单地执行一些命令，那shell的功能无疑是非常弱的，幸运的是，shell程序被设计为可以支持变量的使用，比如定义变量，应用变量的值等等。这使得shell程序具有异常强大的功能。需要注意的是，shell的变量只有字符串型，在shell程序中出现的数值计算都是基于字符串类型来完成的。 • Shell有以下几种基本类型的变量： • shell定义的环境变量 • 用户定义的变量 • 位置参数 • 预定义变量

8. 3.3 Shell程序的变量:变量赋值 1）shell中的变量和变量赋值 shell 变量定义由字母开始，可以包含数字，字母和下划线，例如var1, username,pass_word等。 变量的赋值可以在程序运行中进行，也可以在变量定义时进行，例如UNIX=“SYSTEM V”,如果字符串中间没有空格和制表符，则可以不要双引号。 值得注意的是B-shell中等号＝的两边是不允许有空格的。

9. 3.3 Shell程序的变量：变量访问 2）shell中变量的访问和参数替换 在shell程序中，或者是shell命令中，使用操作符$来对shell变量进行访问。例如，要显示某个变量时，可以输入： $ echo $UNIX （系统将会显示SYSTEM V ） 在某些场合下，为了明确表示对shell变量的引用，可以用花括弧{ }或者双引号将变量括起来，例如： $ echo ${UNIX} $ echo ${UNIX}Aaaaaa $ echo “$UNIX” is very good SYSTEM V SYSTEM VAaaaaa SYSTEM V is very good

10. 3）shell中引号的说明: 单引号‘’、 双引号“”、 反引号` （a）单引号’ ：使用单引号时，shell将一对单引号之间的内容看成是纯粹的字符串信息，一对单引号之间可以包含更多的单引号。 you＝”kkk” echo ‘this is just a ‘test’, can $you tell me the time ?’ 将会显示this is just a ‘test’, can $you tell me the time ?， 它不会将$you替换成“kkk“， 同时‘test’也是作为字符串内容来处理的。 （b）双引号“ ： 它将双引号之间的特殊字符作为shell中的含义来解释。 $ file=unixshell $ echo “the content of ‘date’ is in $file” 这个例子将会显示 the content of wed Aug 16 16:20:12 is in unixshell，这个例子中，’date’被解释成了当前时间的返回值，$file被解释成了unixshell字符串。 （c）反引号`用它来赋值时，表示变量中保存的是执行对应命令的结果。 name=`whoami` echo $name 这个时候显示的不是字符串whoami，而是执行字符串whoami的返回结果，当然，要先保证字符串是一个合法的命令。

11. 4）变量的定义域 同其他的编程语言如C，pascal一样，shell的变量也有局部变量和全局变量的区别。通常在一个shell程序中，通过形如var1=abc方式定义的都是局部变量，只能在该shell程序的进程中起作用，要定义全局变量，需要在局部变量定义之后使用export 命令来将这个变量声明为全局的: export $var1 以下面的例子var.sh，我们来说明全局变量和局部变量的区别和使用 $ var1=csu $ echo $var1 $ sh $ echo $var1 $ exit $ echo $var1 $ export $var1 $ sh $ echo $var1 第一个echo显示的是 csu，这是通常的用法 第三行，调用sh进入一个新的shell进程 第四行的echo显示为空，因为var在这个进程中并没有进行定义 第五行，调用exit退出新建的shell回到原来shell的进程中 第六行的echo又能够正常显示了 第七行调用export，将var1定义为全局的，这样在新建的shell中，var1也能访问， 最后一行显示出csu

12. 3.3 Shell程序的变量：环境变量 5）环境变量 shell在开始执行时就已经定义了一些和系统的工作环境有关的变量，这些变量用户还可以重新定义，常用的shell环境变量有：

13. 3.3 Shell程序的变量：环境变量 HOME：用于保存注册目录的完全路径名。 PATH：用于保存用冒号分隔的目录路径名，shell将按PATH变量中给出的顺序搜索这些目录，找到的第一个与命令名称一致的可执行文件将被执行。 TERM：终端的类型。 UID：当前用户的标识符，取值是由数字构成的字符串。 PWD：当前工作目录的绝对路径名，该变量的取值随cd命令的使用而变化。 PS1：主提示符，在特权用户下，缺省的主提示符是“#”，在普通用户下，缺省的主提示符是“$”。 PS2：在shell接收用户输入命令的过程中，如果用户在输入行的末尾输入“\”然后回车，或者当用户按回车键时shell判断出用户输入的命令没有结束时，显示这个辅助提示符，提示用户继续输入命令的其余部分，缺省的辅助提示符是“>”。

14. 3.3 Shell程序的变量：位置变量 6）Shell中命令的位置变量 位置参数是一种在调用shell程序的命令行中按照各自的位置决定的变量，是在程序名之后输入的参数。位置参数之间用空格分隔，shell取第一个位置参数替换程序文件中的$1，第二个替换$2，依次类推。$0是一个特殊的变量，它的内容是当前这个shell程序的文件名，所以，$0不是一个位置参数，在显示当前所有的位置参数时是不包括$0的。 #listargs.shargv1 argv2 argv3 argv4 $0 $1 $2 $3 $4

15. 3.3 Shell程序的变量：预定义变量 预定义变量和环境变量相类似，也是在shell一开始时就定义了的变量，所不同的是，用户只能根据shell的定义来使用这些变量，而不能重定义它。所有预定义变量都是由$符和另一个符号组成的，常用的shell预定义变量有：

16. 3.3 Shell程序的变量：变量替换 7）．Shell中的变量替换 在shell编程中，有时候会遇到这种情况，一个变量在尚未赋值的时候，就被程序进行了输出处理，这样输出的变量将会得到一个空字符串的结果。为了避免这种情况的发生，shell中引入了变量替换的概念，在变量没有赋值的时候可以用一个预先定义的字符串来替换。 替换的形式有三种，列举如下： $ {var:-word}表示如果var已经被赋值，则取它的值，否则取word的值，但var不改变。 $ {var:=word} 表示如果var已经被赋值，则取它的值，否则取word的值，同时将word赋给 var。 $ {var:+word} 表示如果var已经被赋值，则取它的值，否则var变量置为空。

17. 3.4 test命令的使用 在shell中经常要对某些变量的值进行判断来决定分支程序的走向，如同C中使用 if( a == 0) 一样。Shell中通过test命令来完成这个功能。 test的格式表示为： test expre 或者 test [expre] test命令的执行结果是，如果表达式为真，则返回真值0，否则返回非0的假值。 test命令可以对文件，字符串内容，整数n等变量进行测试。

18. 3.4 test命令的使用 1）对文件特性的测试 语法： test [-dfrwxs] file -e文件名：如果文件存在则为真 -r文件名：如果文件存在且可读则为真 -w文件名：如果文件存在且可写则为真 -x文件名：如果文件存在且可执行则为真 -s文件名：如果文件存在且至少有一个字符则为真 -d文件名：如果文件存在且为目录则为真 -f文件名：如果文件存在且为普通文件则为真 -c文件名：如果文件存在且为字符型特殊文件则为真 -b文件名：如果文件存在且为块特殊文件则为真

19. 3.4 test命令的使用 例如： $ test –d /home/user && echo “directory exists” 判断/home/user 是否为一个目录文件，如果为真（&&）则执行echo进行显示 $ test –x /home/user/sh1.sh || echo “sh1.sh dos not exist or is not runnable !” 判断文件/home/user/sh1.sh是否可执行，如果为假（||）则执行echo进行显示

20. 3.4 test命令的使用 2）对字符串内容的测试 语法: test s（字符串s为有值时返回真，为空则返回假） test -zs与test s 相反，为空时返回真，不空则返回假 test s1 = s2当字符串s1和s2相等时返回真，不相当则返回假 test s1 != s2与test s1=s2相反。 例 x1=“005” x2 =5，进行字符串测试 #test “$x1” = “$x2” #echo $? 系统将显示0, 结果为假值，表示x1和x2不相等

21. 3.4 test命令的使用 3）对于整数n的的测试 格式 test n1 [-eq/ne/it/ie/gt/ge] n2 它们分别表示n1和n2之间 相等 /不相等 /n1<n2/n1<=n2 /n1>n2 /n1>=n2 时返回真值。 例 x1=“005” x2 =5，进行数字式测试 #test “$x1” -eq “$x2” #echo $? 系统将显示1, 结果为真值，表示数字x1和数字x2相等

22. 3.5 条件控制语句 在结构化的程序设计中，三种基本的语句结构是顺序结构，分支结构，循环结构。其中的分支结构，在shell中常用if和case语句来实现。 1）if语句 if语句的分支可以有 无分支条件语句，二分支条件语句，多分支条件语句。 无分支条件语句格式如下： if [condition] then 命令1 命令2 … 命令n fi 当条件condition为真时，执行then后面的所有命令，condition为假则执行fi后面的语句。

23. 3.5 条件控制语句 1）if语句 例：edit.sh if [ $#=1 ] then cp $1 $HOME/user1 fi vi $1 exit 0

24. 3.5 条件控制语句 多分支结构：分支大于2的条件语句。 if [condition1] then elif [contition2] then elif [condition3] then … else command_n fi 二分支条件语句： 格式为 if then else 结构 if [condition] then 命令1 命令2 else. 命令n fi

25. 3.5 条件控制语句 例：假设一个连续运行系统，将建立错误记录文件errorfile 并不断写入错误信息。现在要求编写一个shell程序来产生定时错误日志文件datelog,能在datelog 中体现每个时间段中的错误信息 # checkerr.sh To check error information with time stamp !!! date >> datelog if test –r errorfile then cat errorfile >> datelog rm errorfile else echo “No error occurs during this hour!“ >> datelog fi

26. 3.5 条件控制语句 2)case语句 可以实现多选一的控制结构 case语句的语法为： case word in 模式1 ） 命令 ；； 模式2 ） 命令 ；； 模式3 ） 命令 ；； esac 注意，在case中，每个命名命令的结束用；；表示模式匹配已经完成，不再匹配其他的模式，相当于C中的break。

27. 3.5 条件控制语句 例：编写一段shell程序，根据执行时获取的当前时间显示不同的问候信息 • # hello.sh • hour = `date +%H` • case $hour in • 0[1-9] | 1[01] ) echo “Good morining !!” ;; • 1[234567] ) echo “Good afternoon !!” ;; • ) echo “Good evening !! ” ;; • esac

28. 例：利用shell的位置变量参数编写一个shell，当只有一个参数时，从键盘输入文本保存到data.txt中，当有两个参数时，将参数1代表的文件内容添加到参数2表示的文件，其他情况则给出错误提示信息例：利用shell的位置变量参数编写一个shell，当只有一个参数时，从键盘输入文本保存到data.txt中，当有两个参数时，将参数1代表的文件内容添加到参数2表示的文件，其他情况则给出错误提示信息 3.5 条件控制语句 # append.sh case $# in 1 ) cat >> data.txt;; 2 ) cat $1 >> $2 ;; * ) echo “Incorrect usage ! ” ;; esac

29. 3.6 循环语句 shell中的循环有for和while两种循环方式。 1）for的语法格式为： for var in list-of-vars do command1 command2 … commandn done for的语法说明为：shell程序扫描变量列表list-of-vars，将其中的每一个字依次存放在var中，并执行do和done之间的语句。如果list-of-vars中有n个字，则这个for循环将执行n次。

30. 3.6 循环语句 在需要的时候，也可以进行for循环的嵌套。 见下面的例子： cd $HOME for dir in cc work do echo “…. In $dir….” cd $dir for file in *.[c] do ls –l $file done cd done

31. 3.6 循环语句 2）while循环 while － do － done结构 while循环中，只要循环条件为真就一直循环下去。 格式： while [condition] do command1 command2 ….. done

32. 3）until循环 until－do－done until循环和while循环类似，所不同的是until循环只要循环条件为假，就一直执行循环体。 格式： until [condition] do command1 commandn done 如果第一次执行时，循环条件condition就为真，那循环体将得不到执行。 同时还要注意，必须在程序中设置条件condition为真的因素，否则循环将一直进行下去，从而进入了死循环。 3.6 循环语句

33. 3.6 循环语句 例：编写shell程序一次性创建若干个新文件，如file1, file2, file3. . . . . . file10 两个相关命令 touch 命令，改变文件的访问和修改时间 格式： touch [option][time] filename [option] -a 只修改文件的访问时间 -m 只修改文件的修改时间 当指定文件filename不存在，则创建一个具有默认权限和当前时间的新文件

34. 3.6 循环语句 例：编写shell程序一次性创建若干个新文件，如file1, file2, file3. . . . . . file10 两个相关命令 expr 命令，对shell变量进行算术运算的操作,因为shell变量都是字符型，进行算术运算必须使用expr命令 shell中错误的算术运算： #count = 9 #count = $count + 11 #echo count shell中正确的算术运算： #count = 9 #count = `expr $count + 11` #echo count 系统将显示：9+11 系统将显示：20

35. 3.6 循环语句 例：编写shell程序一次性创建若干个新文件，如file1, file2, file3. . . . . . file10 # genfiles.sh NUMBER = 1 While [ $NUMBER –lt 11] do touch file$NUMBER NUMBER = `expr $NUMBER + 1` done

36. break用于立即终止当前循环的执行，而contiune用于不执行循环中后面的语句而立即开始下一个循环的执行。这两个语句只有放在do和done之间才有效。break用于立即终止当前循环的执行，而contiune用于不执行循环中后面的语句而立即开始下一个循环的执行。这两个语句只有放在do和done之间才有效。 3.7无条件控制语句break和continue

37. 在shell中还可以定义函数。函数实际上也是由若干条shell命令组成的，因此它与shell程序形式上是相似的，不同的是它不是一个单独的进程，而是shell程序的一部分。函数定义的基本格式为：在shell中还可以定义函数。函数实际上也是由若干条shell命令组成的，因此它与shell程序形式上是相似的，不同的是它不是一个单独的进程，而是shell程序的一部分。函数定义的基本格式为： functionname { 　　 若干命令行 } 3.8 函数

38. 函数使用：1、调用函数之前，必须先定义函数。2、函数的参数的传递：functionname para1 para2 ….  3、在函数内部参数的读取： $0-$9 , $@（所有参数） $#（参数总个数）4、函数的返回值：可能使用return命令返回数字值；要返回字符串值，可以字符串保存在一个全局性的变量中，该变量在函数结束后能被外界使用；如果没有使用return命令，则函数返回值是函数中最后执行的一条命令的退出状态码。5、变量使用：函数内部声明的变量默认为全局变量，使用local关键字声明的变量为局部变量（如 local var=“var”）。如果局部变量与全局变量同名，则在函数内部局部变量覆盖全局变量。6、返回值的获取，当执行完函数后，函数的返回值被存放在$?中，可以通过它来获取函数的返回值。 3.8函数

39. 举例 #HELLO.sh function hello( ) {     echo “hi” } hello echo $? 执行结果如下:# sh hello.shhi 3.8 函数

40. 举例 #This is a example for testing the return value of function function fun() { return 10} fun echo $? exit 0 3.8 函数 执行结果如下:# sh fun.sh10

41. 举例 #funsample1.sh function add( ) {     declare -i sum     sum=$1+$2     return $sum} add 10 20 echo $? 执行结果如下:# sh funsample1.sh30 3.8 函数

42. 举例 function find_file(){        if [ $# -lt 1 ];then                return 1;        fi       if [ find -name $1 –print２>/dev/null ]        then    :        else                echo "File $1 not found"        fi} 3.8 函数

43. 举例 #_MAIN_        if [ $# -lt 1 ];then                echo "Usage: $0 filename"                return 1;        fi        for loop in $@        do                find_file $loop        done 3.8 函数

44. 举例 #_MAIN_        if [ $# -lt 1 ];then                echo "Usage: $0 filename"                return 1;        fi        for loop in $@        do                find_file $loop        done 3.8 函数

45. 举例 #test1.sh function hello() { echo “hi” } #test.sh #注意.后面要有一个空格 . test1.sh hello 执行结果： hi 3.8 函数

46. 在shell中有两种命令分组的方法：“()”和“{}”，前者当shell执行()中的命令时将再创建一个新的子进程，然后这个子进程去执行圆括弧中的命令。当用户在执行某个命令时不想让命令运行时对状态集合(如位置参数、环境变量、当前工作目录等)的改变影响到下面语句的执行时，就应该把这些命令放在圆括弧中，这样就能保证所有的改变只对子进程产生影响，而父进程不受任何干扰；{}用于将顺序执行的命令的输出结果用于另一个命令的输入(管道方式)。当我们要真正使用圆括弧和花括弧时(如计算表达式的优先级)，则需要在其前面加上转义符(\)以便让shell知道它们不是用于命令执行的控制所用。在shell中有两种命令分组的方法：“()”和“{}”，前者当shell执行()中的命令时将再创建一个新的子进程，然后这个子进程去执行圆括弧中的命令。当用户在执行某个命令时不想让命令运行时对状态集合(如位置参数、环境变量、当前工作目录等)的改变影响到下面语句的执行时，就应该把这些命令放在圆括弧中，这样就能保证所有的改变只对子进程产生影响，而父进程不受任何干扰；{}用于将顺序执行的命令的输出结果用于另一个命令的输入(管道方式)。当我们要真正使用圆括弧和花括弧时(如计算表达式的优先级)，则需要在其前面加上转义符(\)以便让shell知道它们不是用于命令执行的控制所用。 3.9 命令分组

47. shell程序是一种解释性语言，它的执行是逐行进行的，程序中是否有语法错误，不执行到那一行系统是无法知道的。C，pascal等高级语言是有编译过程的，程序中的语法错误在编译阶段就能检测出来，因此比shell更容易调试 shell程序通常有三种调试方法： 3.10 Shell程序调试 1）交互式调试 shell程序中使用的命令都能在命令行中运行，所以对于一些不很熟悉的命令和语法可以先用命令进行验证，然后再编写到shell程序中，这种调试方法称为交互式调试，也是最简单的一种调试方法。

48. 2）在编辑过程中不断调试执行所编辑的shell程序2）在编辑过程中不断调试执行所编辑的shell程序 在UNIX系统中可以打开多个工作窗口。我们可以在一个窗口中用vi等编辑器进行编辑，然后在另一个连接窗口中执行该shell程序，这样可以随时观察到已经编写的部分是否正确。最终完成这个shell程序的编写。 3.9 Shell程序调试 3）用shell程序提供的跟踪功能进行调试 shell程序可以使用 -v -x 选项对shell程序进行跟踪 -v：当读入shell输入行时把它们显示出来，完成详细跟踪。Shell程序在完成这段程序执行时首先逐行读入执行的命令，并在标准输出上显示该命令要执行的实际内容，然后执行该命令。如果没有语法错误，执行将一直进行下去直到完成shell的执行。 -x：执行命令前先把命令和它们的参数显示出来

49. 假设有这么一个简单的shell，叫test1.sh date echo $PATH 我们用-v参数来调试, 执行sh -v test1.sh那么输出就应该是： date Mon Sep 8 9:55:01 Linux9 2003 echo $PATH /usr/bin:/usr/ucb/bin:/home/user1 shell在执行date前先显示该命令然后显示date的执行结果，接着显示echo $PATH以及它的执行结果。 3.9 Shell程序调试 如果用-x参数来执行这个shell，执行 sh -x test1.sh则系统的输出将是： +date Mon Sep 8 9:55:01 Linux9 2003 +echo /usr/bin:/usr/ucb/bin:/home/user1 /usr/bin:/usr/ucb/bin:/home/user1 date这一行没有参数，所以只显示命令 echo这一行有参数$path，被直接替换成了参数的值。

50. 3.9 Shell程序调试 在调试一个比较大的shell时，没有必要对整个shell程序都进行跟踪，可以只对其中较为负责的部分进行跟踪，这时可以通过 set –v ……… set +v或者set –x …………set +x来把需要跟踪的部分包含进来。