【Linux】Shell语法

博主： Fivk
发布时间：2022 年 03 月 07 日
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分类： Linux

# 1.概论

shell是我们通过命令行与操作系统沟通的语言。

shell脚本可以直接在命令行中执行，也可以将一套逻辑组织成一个文件，方便复用。
Terminal中的命令行可以看成是一个“**shell脚本在逐行执行**”。

Linux中常见的shell脚本有很多种，常见的有：

- Bourne Shell(`/usr/bin/sh`或`/bin/sh`)
- Bourne Again Shell(`/bin/bash`)
- C Shell(`/usr/bin/csh`)
- K Shell(`/usr/bin/ksh`)
- zsh

Linux系统中一般默认使用bash，所以接下来讲解bash中的语法。
文件开头需要写`#!/bin/bash`，指明bash为脚本解释器。

#### 学习技巧

不要死记硬背，遇到含糊不清的地方，可以在Terminal里实际运行一遍。

#### 脚本演示

新建一个`test.sh`文件，内容如下：

```shell
#! /bin/bash
echo "Hello World!"
```

#### 运行方式

作为可执行文件

```bash
user@fivk_PC:~$ chmod +x test.sh  # 使脚本具有可执行权限
user@fivk_PC:~$ ./test.sh  # 当前路径下执行
Hello World!  # 脚本输出
user@fivk_PC:~$ /home/acs/test.sh  # 绝对路径下执行
Hello World!  # 脚本输出
user@fivk_PC:~$ ~/test.sh  # 家目录路径下执行
Hello World!  # 脚本输出
```

用解释器执行

```bash
user@fivk_PC:~$ bash test.sh
Hello World!  # 脚本输出
```

# 2.注释

#### 单行注释

每行中`#`之后的内容均是注释。

```bash
# 这是一行注释

echo 'Hello World'  #  这也是注释
```

#### 多行注释

多行注释
格式：

```bash
:<<EOF
第一行注释
第二行注释
第三行注释
EOF
```

其中`EOF`可以换成其它任意字符串。例如：

```bash
:<<abc
第一行注释
第二行注释
第三行注释
abc

:<<!
第一行注释
第二行注释
第三行注释
!
```

# 3.变量

#### 定义变量

定义变量，不需要加`$`符号，例如：

```bash
name1='yxc'  # 单引号定义字符串
name2="yxc"  # 双引号定义字符串
name3=yxc    # 也可以不加引号，同样表示字符串
```

#### 使用变量

使用变量，需要加上`$`符号，或者`${}`符号。花括号是可选的，主要为了帮助解释器识别变量边界。

```bash
name=yxc
echo $name  # 输出yxc
echo ${name}  # 输出yxc
echo ${name}acwing  # 输出yxcacwing
```

#### 只读变量

使用`readonly`或者`declare`可以将变量变为只读。

```bash
name=yxc
readonly name
declare -r name  # 两种写法均可

name=abc  # 会报错，因为此时name只读
```

#### 删除变量

`unset`可以删除变量。

```bash
name=yxc
unset name
echo $name  # 输出空行
```

#### 变量类型

自定义变量（局部变量）：子进程不能访问的变量

环境变量（全局变量）：子进程可以访问的变量

</div>

> 自定义变量改成环境变量：

```bash
name=yxc  # 定义变量
export name  # 第一种方法
declare -x name  # 第二种方法
```

> 环境变量改为自定义变量：

```bash
export name=yxc  # 定义环境变量
declare +x name  # 改为自定义变量
```

#### 字符串

字符串可以用单引号，也可以用双引号，也可以不用引号。

单引号与双引号的区别：

- 单引号中的内容会原样输出，不会执行、不会取变量；
- 双引号中的内容可以执行、可以取变量；

```bash
name=yxc  # 不用引号
echo 'hello, $name \"hh\"'  # 单引号字符串，输出 hello, $name \"hh\"
echo "hello, $name \"hh\""  # 双引号字符串，输出 hello, yxc "hh"
```

> 获取字符串长度

```bash
name="yxc"
echo ${#name}  # 输出3
```

> 提取子串

```bash
name="hello, yxc"
echo ${name:0:5}  # 提取从0开始的5个字符
```

# 4.默认变量

#### 文件参数变量

在执行`shell`脚本时，可以向脚本传递参数。`$1`是第一个参数，`$2`是第二个参数，以此类推。特殊的，`$0`是文件名（包含路径）。例如：

创建文件`test.sh`：

```bash
#! /bin/bash

echo "文件名："$0
echo "第一个参数："$1
echo "第二个参数："$2
echo "第三个参数："$3
echo "第四个参数："$4
```

然后执行该脚本：

```bash
user@fivk_PC:~$ chmod +x test.sh 
user@fivk_PC:~$ ./test.sh 1 2 3 4
文件名：./test.sh
第一个参数：1
第二个参数：2
第三个参数：3
第四个参数：4
```

#### 其他参数相关变量

| **参数**     | **说明**                                                                             |
| -------------- | -------------------------------------------------------------------------------------- |
| `$#`         | 代表文件传入的参数个数，如上例中值为4                                                |
| `$*`         | 由所有参数构成的用空格隔开的字符串，如上例中值为`"$1 $2 $3 $4"`                      |
| `$@`         | 每个参数分别用双引号括起来的字符串，如上例中值为`"$1" "$2" "$3" "$4"`                |
| `$$`         | 脚本当前运行的进程ID                                                                 |
| `$?`         | 上一条命令的退出状态（注意不是stdout，而是exit code）。0表示正常退出，其他值表示错误 |
| `$(command)` | 返回`command`这条命令的stdout（可嵌套）                                              |
| `command`    | 返回`command`这条命令的`stdout`（不可嵌套）                                          |

# 5.数组

数组中可以存放多个不同类型的值，只支持一维数组，初始化时不需要指明数组大小。
数组**下标从0开始**。

#### 定义

数组用小括号表示，元素之间用空格隔开。例如：

```bash
array=(1 abc "def" yxc)
```

也可以直接定义数组中某个元素的值：

```bash
array[0]=1
array[1]=abc
array[2]="def"
array[3]=yxc
```

#### 读取数组中某个元素的值

格式：

```bash
${array[index]}
```

例如：

```bash
array=(1 abc "def" yxc)
echo ${array[0]}
echo ${array[1]}
echo ${array[2]}
echo ${array[3]}
```

#### 读取整个数组

格式：

```bash
${array[@]}  # 第一种写法
${array[*]}  # 第二种写法
```

例如：

```bash
array=(1 abc "def" yxc)

echo ${array[@]}  # 第一种写法
echo ${array[*]}  # 第二种写法
```

#### 数组长度

类似于字符串

```bash
${#array[@]}  # 第一种写法
${#array[*]}  # 第二种写法
```

例如：

```bash
array=(1 abc "def" yxc)

echo ${#array[@]}  # 第一种写法
echo ${#array[*]}  # 第二种写法
```

# 6.expr命令

`expr`命令用于求表达式的值，格式为：

```bash
expr 表达式
```

表达式说明：

- 用空格隔开每一项
- 用反斜杠放在shell特定的字符前面（发现表达式运行错误时，可以试试转义）
- 对包含空格和其他特殊字符的字符串要用引号括起来
- expr会在stdout中输出结果。如果为逻辑关系表达式，则结果为真，stdout为1，否则为0。
- expr的exit code：如果为逻辑关系表达式，则结果为真，exit code为0，否则为1。

#### 字符串表达式

- `length STRING`：返回`STRING`的长度
- `index STRING CHARSET`：`CHARSET`中任意单个字符在`STRING`中最前面的字符位置，**下标从1开**始。如果在`STRING`中完全不存在`CHARSET`中的字符，则返回0。
- `substr STRING POSITION LENGTH`：返回`STRING`字符串中从`POSITION`开始，长度最大为LENGTH的子串。如果`POSITION`或`LENGTH`为负数，0或非数值，则返回空字符串。

示例：

```bash
str="Hello World!"

echo `expr length "$str"`  # ``不是单引号，表示执行该命令，输出12
echo `expr index "$str" aWd`  # 输出7，下标从1开始
echo `expr substr "$str" 2 3`  # 输出 ell
```

#### 整数表达式

`expr`支持普通的算术操作，算术表达式优先级低于字符串表达式，高于逻辑关系表达式。

- `+ -`：加减运算。两端参数会转换为整数，如果转换失败则报错。
- `* / %`：乘，除，取模运算。两端参数会转换为整数，如果转换失败则报错。
- `()`：可以该表优先级，但需要用反斜杠转义

示例：

```bash
a=3
b=4

echo `expr $a + $b`  # 输出7
echo `expr $a - $b`  # 输出-1
echo `expr $a \* $b`  # 输出12，*需要转义
echo `expr $a / $b`  # 输出0，整除
echo `expr $a % $b` # 输出3
echo `expr $ $a + 1 $ \* $ $b + 1 $`  # 输出20，值为(a + 1) * (b + 1)
```

- `|`：如果第一个参数非空且非0，则返回第一个参数的值，否则返回第二个参数的值，但要求第二个参数的值也是非空或非0，否则返回0。如果第一个参数是非空或非0时，不会计算第二个参数。
- `&`：如果两个参数都非空且非0，则返回第一个参数，否则返回0。如果第一个参为0或为空，则不会计算第二个参数。
- `< <= = == != >= >`：比较两端的参数，如果为true，则返回1，否则返回0。”==”是”=”的同义词。”expr”首先尝试将两端参数转换为整数，并做算术比较，如果转换失败，则按字符集排序规则做字符比较。
- `()`：可以该表优先级，但需要用反斜杠转义

示例：

```bash
a=3
b=4

echo `expr $a \> $b`  # 输出0，>需要转义
echo `expr $a '<' $b`  # 输出1，也可以将特殊字符用引号引起来
echo `expr $a '>=' $b`  # 输出0
echo `expr $a \<\= $b`  # 输出1

c=0
d=5

echo `expr $c \& $d`  # 输出0
echo `expr $a \& $b`  # 输出3
echo `expr $c \| $d`  # 输出5
echo `expr $a \| $b`  # 输出3
```

# 7.read命令

`read`命令用于从标准输入中读取单行数据。当读到文件结束符时，`exit code`为1，否则为0。

参数说明

- `-p`：后面可以接提示信息
- `-t`：后面跟秒数，定义输入字符的等待时间，超过等待时间后会自动忽略此命令

实例：

```bash
user@fivk_PC:~$ read name  # 读入name的值
acwing yxc  # 标准输入
user@fivk_PC:~$ echo $name  # 输出name的值
acwing yxc  #标准输出
user@fivk_PC:~$ read -p "Please input your name: " -t 30 name  # 读入name的值，等待时间30秒
Please input your name: blog.fivk.cn  # 标准输入
user@fivk_PC:~$ echo $name  # 输出name的值
blog.fivk.cn  # 标准输出
```

# 8.echo命令

`echo`用于输出字符串。命令格式：

```bash
echo STRING
```

#### 显示普通字符串

```bash
echo "Hello AC Terminal"
echo Hello AC Terminal  # 引号可以省略
```

#### 显示转义字符

```bash
echo "\"Hello AC Terminal\""  # 注意只能使用双引号，如果使用单引号，则不转义
echo \"Hello AC Terminal\"  # 也可以省略双引号
```

#### 显示变量

```bash
name=yxc
echo "My name is $name"  # 输出 My name is yxc
```

#### 显示换行

```bash
echo -e "Hi\n"  # -e 开启转义
echo "fivk"
```

输出结果：

```bash
Hi

fivk
```

#### 显示不换行

```bash
echo -e "Hi \c" # -e 开启转义 \c 不换行
echo "fivk"
```

输出结果：

```bash
Hi fivk
```

#### 显示结果定向至文件

```bash
echo "Hello World" > output.txt  # 将内容以覆盖的方式输出到output.txt中
```

#### 原样输出字符串，不进行转义或取变量(用单引号)

```bash
name=acwing
echo '$name\"'
```

输出结果

```bash
$name\"
```

#### 显示命令的执行结果

```bash
echo `date`
```

输出结果：

```bash
Wed Sep 1 11:45:33 CST 2021
```

# 9.printf命令

`printf`命令用于格式化输出，类似于`C/C++`中的`printf`函数。

默认**不会在字符串末尾添加换行符**。

命令格式：

```bash
printf format-string [arguments...]
```

#### 用法示例

脚本内容：

```bash
printf "%10d.\n" 123  # 占10位，右对齐
printf "%-10.2f.\n" 123.123321  # 占10位，保留2位小数，左对齐
printf "My name is %s\n" "yxc"  # 格式化输出字符串
printf "%d * %d = %d\n"  2 3 `expr 2 \* 3` # 表达式的值作为参数
```

输出结果：

```bash
123.
123.12    .
My name is yxc
2 * 3 = 6
```

# 10.test命令与判断符号[]

#### 逻辑运算符&&和||

- `&&` 表示与，`||` 表示或
- 二者具有短路原则：
  `expr1 && expr2`：当`expr1`为假时，直接忽略`expr2`
  `expr1 || expr2`：当`expr1`为真时，直接忽略`expr2`
- 表达式的`exit code`为`0`，表示真；为非零，表示假。（与`C/C++`中的定义相反）

---

#### test命令

在命令行中输入`man test`，可以查看`test`命令的用法。

`test`命令用于判断文件类型，以及对变量做比较。

`test`命令用`exit code`返回结果，而不是使用`stdout`。0表示真，非0表示假。

例如：

```bash
test 2 -lt 3  # 为真，返回值为0
echo $?  # 输出上个命令的返回值，输出0
```

```bash
user@fivk_PC:~$ ls  # 列出当前目录下的所有文件
homework  output.txt  test.sh  tmp
user@fivk_PC:~$ test -e test.sh && echo "exist" || echo "Not exist"
exist  # test.sh 文件存在
user@fivk_PC:~$ test -e test2.sh && echo "exist" || echo "Not exist"
Not exist  # testh2.sh 文件不存在
```

---

#### 文件类型判断

命令格式：

```bash
test -e filename  # 判断文件是否存在
```

| **测试参数** | **代表意义** |
| -------------- | -------------- |
| -e           | 文件是否存在 |
| -f           | 是否为文件   |
| -d           | 是否为目录   |

---

#### 文件权限判断

命令格式：

```bash
test -r filename  # 判断文件是否可读
```

| **测试参数** | **代表意义**   |
| -------------- | ---------------- |
| -r           | 文件是否可读   |
| -w           | 文件是否可写   |
| -x           | 文件是否可执行 |
| -s           | 是否为非空文件 |

---

#### 整数间的比较

命令格式：

```bash
test $a -eq $b  # a是否等于b
```

| **测试参数** | **代表意义**   |
| -------------- | ---------------- |
| -eq          | a是否等于b     |
| -ne          | a是否不等于b   |
| -gt          | a是否大于b     |
| -lt          | a是否小于b     |
| -ge          | a是否大于等于b |
| -le          | a是否小于等于b |

---

#### 字符串比较

| **测试参数**      | **代表意义**                                           |
| ------------------- | -------------------------------------------------------- |
| test -z STRING    | 判断STRING是否为空，如果为空，则返回true               |
| test -n STRING    | 判断STRING是否非空，如果非空，则返回true（-n可以省略） |
| test str1 == str2 | 判断str1是否等于str2                                   |
| test str1 != str2 | 判断str1是否不等于str2                                 |

---

#### 多重条件判定

命令格式：

```bash
test -r filename -a -x filename
```

| **测试参数** | **代表意义**                                        |
| -------------- | ----------------------------------------------------- |
| -a           | 两条件是否同时成立                                  |
| -o           | 两条件是否至少一个成立                              |
| !            | 取反。如 test ! -x file，当file不可执行时，返回true |

#### 判断符号[]

`[]`与`test`用法几乎一模一样，更常用于`if`语句中。另外`[[]]`是`[]`的加强版，支持的特性更多。

例如：

```bash
[ 2 -lt 3 ]  # 为真，返回值为0
echo $?  # 输出上个命令的返回值，输出0
```

```bash
user@fivk_PC:~$ ls  # 列出当前目录下的所有文件
homework  output.txt  test.sh  tmp
user@fivk_PC:~$ [ -e test.sh ] && echo "exist" || echo "Not exist"
exist  # test.sh 文件存在
user@fivk_PC:~$ [ -e test2.sh ] && echo "exist" || echo "Not exist"
Not exist  # testh2.sh 文件不存在
```

注意：

- `[]`内的每一项都要用空格隔开
- 中括号内的变量，最好用双引号括起来
- 中括号内的常数，最好用单或双引号括起来

例如：

```bash
name="acwing yxc"
[ $name == "acwing yxc" ]  # 错误，等价于 [ acwing yxc == "acwing yxc" ]，参数太多
[ "$name" == "acwing yxc" ]  # 正确
```

# 11.判断语句

`if…then`形式
类似于`C/C++`中的`if-else`语句。

#### 单层if

命令格式：

```bash
if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
fi
```

示例：

```bash
a=3
b=4

if [ "$a" -lt "$b" ] && [ "$a" -gt 2 ]
then
    echo ${a}在范围内
fi
```

输出结果：

```bash
3在范围内
```

#### 单层if-else

命令格式

```bash
if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
else
    语句1
    语句2
    ...
fi
```

示例：

```bash
a=3
b=4

if ! [ "$a" -lt "$b" ]
then
    echo ${a}不小于${b}
else
    echo ${a}小于${b}
fi
```

输出结果：

```bash
3小于4
```

#### 多层if-elif-elif-else

命令格式

```bash
if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
elif condition
then
    语句1
    语句2
    ...
elif condition
then
    语句1
    语句2
else
    语句1
    语句2
    ...
fi
```

示例：

```bash
a=4

if [ $a -eq 1 ]
then
    echo ${a}等于1
elif [ $a -eq 2 ]
then
    echo ${a}等于2
elif [ $a -eq 3 ]
then
    echo ${a}等于3
else
    echo 其他
fi
```

输出结果：

```bash
其他
```

#### ase…esac形式

类似于`C/C++`中的`switch`语句。

命令格式

```bash
case $变量名称 in
    值1)
        语句1
        语句2
        ...
        ;;  # 类似于C/C++中的break
    值2)
        语句1
        语句2
        ...
        ;;
    *)  # 类似于C/C++中的default
        语句1
        语句2
        ...
        ;;
esac
```

示例：

```bash
a=4

case $a in
    1)
        echo ${a}等于1
        ;;  
    2)
        echo ${a}等于2
        ;;  
    3)                                
        echo ${a}等于3
        ;;  
    *)
        echo 其他
        ;;  
esac
```

输出结果：

```bash
其他
```

# 12.循环语句

#### for…in…do…done

命令格式：

```bash
for var in val1 val2 val3
do
    语句1
    语句2
    ...
done
```

示例1，输出a 2 cc，每个元素一行：

```bash
for i in a 2 cc
do
    echo $i
done
```

示例2，输出当前路径下的所有文件名，每个文件名一行：

```bash
for file in `ls`
do
    echo $file
done
```

示例3，输出1-10

```bash
for i in $(seq 1 10)
do
    echo $i
done
```

示例4，使用`{1..10}` 或者 `{a..z}`

```bash
for i in {a..z}
do
    echo $i
done
```

#### for ((…;…;…)) do…done

命令格式：

```bash
for ((expression; condition; expression))
do
    语句1
    语句2
done
```

示例，输出1-10，每个数占一行：

```bash
for ((i=1; i<=10; i++))
do
    echo $i
done
```

#### while…do…done循环

命令格式：

```bash
while condition
do
    语句1
    语句2
    ...
done
```

示例，文件结束符为`Ctrl+d`，输入文件结束符后`read`指令返回`false`。

```bash
while read name
do
    echo $name
done
```

#### until…do…done循环

当条件为真时结束。

命令格式：

```bash
until condition
do
    语句1
    语句2
    ...
done
```

示例，当用户输入`yes`或者`YES`时结束，否则一直等待读入。

```bash
until [ "${word}" == "yes" ] || [ "${word}" == "YES" ]
do
    read -p "Please input yes/YES to stop this program: " word
done
```

#### break命令

跳出当前一层循环，注意与`C/C++`不同的是：`break`不能跳出`case`语句。

示例

```bash
while read name
do
    for ((i=1;i<=10;i++))
    do
        case $i in
            8)
                break
                ;;
            *)
                echo $i
                ;;
        esac
    done
done
```

该示例每读入非EOF的字符串，会输出一遍1-7。
该程序可以输入`Ctrl+d`文件结束符来结束，也可以直接用`Ctrl+c`杀掉该进程。

#### continue命令

跳出当前循环。

示例：

```bash
for ((i=1;i<=10;i++))
do
    if [ `expr $i % 2` -eq 0 ]
    then
        continue
    fi
    echo $i
done
```

该程序输出1-10中的所有奇数。

如果Terminal可以打开该程序，则输入`Ctrl+c`即可。

否则可以直接关闭进程：

- 使用`top`命令找到进程的`PID`
- 输入`kill -9 PID`即可关掉此进程

# 13.函数

`bash`中的函数类似于`C/C++`中的函数，但`return`的返回值与`C/C++`不同，返回的是`exit code`，取值为0-255，0表示正常结束。

如果想获取函数的输出结果，可以通过`echo`输出到`stdout`中，然后通过`$(function_name)`来获取`stdout`中的结果。

函数的`return`值可以通过`$?`来获取。

命令格式：

```bash
[function] func_name() {  # function关键字可以省略
    语句1
    语句2
    ...
}
```

#### 不获取 `return`值和`stdout`值

示例

```bash
func() {
    name=fivk
    echo "Hello $name"
}

func
```

输出结果：

```bash
Hello fivk
```

#### 获取 `return`值和`stdout`值

不写`return`时，默认`return 0`。

示例

```bash
func() {
    name=fivk
    echo "Hello $name"

return 123
}

output=$(func)
ret=$?

echo "output = $output"
echo "return = $ret"
```

输出结果：

```bash
output = Hello fivk
return = 123
```

#### 函数的输入参数

在函数内，`$1`表示第一个输入参数，`$2`表示第二个输入参数，依此类推。

注意：函数内的`$0`仍然是文件名，而不是函数名。

示例：

```bash
func() {  # 递归计算 $1 + ($1 - 1) + ($1 - 2) + ... + 0
    word=""
    while [ "${word}" != 'y' ] && [ "${word}" != 'n' ]
    do
        read -p "要进入func($1)函数吗？请输入y/n：" word
    done

if [ "$word" == 'n' ]
    then
        echo 0
        return 0
    fi

if [ $1 -le 0 ] 
    then
        echo 0
        return 0
    fi

sum=$(func $(expr $1 - 1))
    echo $(expr $sum + $1)
}

echo $(func 10)
```

输出结果：

```bash
55
```

#### 函数内的局部变量

可以在函数内定义局部变量，作用范围仅在当前函数内。

可以在递归函数中定义局部变量。

命令格式：

```bash
local 变量名=变量值
```

例如：

```bash
#! /bin/bash

func() {
    local name=fivk
    echo $name
}
func

echo $name
```

输出结果：

```bash
fivk
```

第一行为函数内的name变量，第二行为函数外调用name变量，会发现此时该变量不存在。

# 14.exit命令

`exit`命令用来退出当前`shell`进程，并返回一个退出状态；使用`$?`可以接收这个退出状态。

`exit`命令可以接受一个整数值作为参数，代表退出状态。如果不指定，默认状态值是 0。

`exit`退出状态只能是一个介于 0~255 之间的整数，其中只有 0 表示成功，其它值都表示失败。

---

示例：

创建脚本`test.sh`，内容如下：

```bash
#! /bin/bash

if [ $# -ne 1 ]  # 如果传入参数个数等于1，则正常退出；否则非正常退出。
then
    echo "arguments not valid"
    exit 1
else
    echo "arguments valid"
    exit 0
fi
```

执行该脚本：

```bash
user@fivk_PC:~$ chmod +x test.sh 
user@fivk_PC:~$ ./test.sh acwing
arguments valid
user@fivk_PC:~$ echo $?  # 传入一个参数，则正常退出，exit code为0
0
user@fivk_PC:~$ ./test.sh 
arguments not valid
user@fivk_PC:~$ echo $?  # 传入参数个数不是1，则非正常退出，exit code为1
1
```

# 15.文件重定向

每个进程默认打开3个文件描述符：

- `stdin`标准输入，从命令行读取数据，文件描述符为0
- `stdout`标准输出，向命令行输出数据，文件描述符为1
- `stderr`标准错误输出，向命令行输出数据，文件描述符为2
- 可以用文件重定向将这三个文件重定向到其他文件中。

---

#### 重定向命令列表

| **命令**           | **说明**                                  |
| -------------------- | ------------------------------------------- |
| `command > file`   | 将`stdout`重定向到`file`中                |
| `command < file`   | 将`stdin`重定向到`file`中                 |
| `command >> file`  | 将`stdout`以追加方式重定向到`file`中      |
| `command n> file`  | 将文件描述符`n`重定向到`file`中           |
| `command n>> file` | 将文件描述符`n`以追加方式重定向到`file`中 |

#### 输入和输出重定向

```bash
echo -e "Hello \c" > output.txt  # 将stdout重定向到output.txt中
echo "World" >> output.txt  # 将字符串追加到output.txt中

read str < output.txt  # 从output.txt中读取字符串

echo $str  # 输出结果：Hello World
```

#### 同时重定向stdin和stdout

创建bash脚本：

```bash
#! /bin/bash

read a
read b

echo $(expr "$a" + "$b")
```

创建input.txt，里面的内容为：

```bash
3
4
```

执行命令：

```bash
user@fivk_PC:~$ chmod +x test.sh  # 添加可执行权限
user@fivk_PC:~$ ./test.sh < input.txt > output.txt  # 从input.txt中读取内容，将输出写入output.txt中
user@fivk_PC:~$ cat output.txt  # 查看output.txt中的内容
7
```

# 16.引入外部脚本

类似于`C/C++`中的`include`操作，`bash`也可以引入其他文件中的代码。

语法格式：

```bash
. filename  # 注意点和文件名之间有一个空格

或

source filename
```

#### 示例

创建`test1.sh`，内容为：

```bash
#! /bin/bash

name=fivk  # 定义变量name
```

然后创建`test2.sh`，内容为：

```bash
#! /bin/bash

source test1.sh # 或 . test1.sh

echo My name is: $name  # 可以使用test1.sh中的变量
```

执行命令：

```bash
user@fivk_PC:~$ chmod +x test2.sh 
user@fivk_PC:~$ ./test2.sh 
My name is: fivk
```

最后修改：2022 年 03 月 09 日

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【Linux】Shell语法

Fivk • 2022 年 03 月 07 日

# 1.概论

shell是我们通过命令行与操作系统沟通的语言。

shell脚本可以直接在命令行中执行，也可以将一套逻辑组织成一个文件，方便复用。
Terminal中的命令行可以看成是一个“**shell脚本在逐行执行**”。

Linux中常见的shell脚本有很多种，常见的有：

- Bourne Shell(`/usr/bin/sh`或`/bin/sh`)
- Bourne Again Shell(`/bin/bash`)
- C Shell(`/usr/bin/csh`)
- K Shell(`/usr/bin/ksh`)
- zsh

Linux系统中一般默认使用bash，所以接下来讲解bash中的语法。
文件开头需要写`#!/bin/bash`，指明bash为脚本解释器。

#### 学习技巧

不要死记硬背，遇到含糊不清的地方，可以在Terminal里实际运行一遍。

#### 脚本演示

新建一个`test.sh`文件，内容如下：

```shell
#! /bin/bash
echo "Hello World!"
```

#### 运行方式

作为可执行文件

用解释器执行

```bash
user@fivk_PC:~$ bash test.sh
Hello World!  # 脚本输出
```

# 2.注释

#### 单行注释

每行中`#`之后的内容均是注释。

```bash
# 这是一行注释

echo 'Hello World'  #  这也是注释
```

#### 多行注释

多行注释
格式：

```bash
:<<EOF
第一行注释
第二行注释
第三行注释
EOF
```

其中`EOF`可以换成其它任意字符串。例如：

```bash
:<<abc
第一行注释
第二行注释
第三行注释
abc

:<<!
第一行注释
第二行注释
第三行注释
!
```

# 3.变量

#### 定义变量

定义变量，不需要加`$`符号，例如：

```bash
name1='yxc'  # 单引号定义字符串
name2="yxc"  # 双引号定义字符串
name3=yxc    # 也可以不加引号，同样表示字符串
```

#### 使用变量

使用变量，需要加上`$`符号，或者`${}`符号。花括号是可选的，主要为了帮助解释器识别变量边界。

```bash
name=yxc
echo $name  # 输出yxc
echo ${name}  # 输出yxc
echo ${name}acwing  # 输出yxcacwing
```

#### 只读变量

使用`readonly`或者`declare`可以将变量变为只读。

```bash
name=yxc
readonly name
declare -r name  # 两种写法均可

name=abc  # 会报错，因为此时name只读
```

#### 删除变量

`unset`可以删除变量。

```bash
name=yxc
unset name
echo $name  # 输出空行
```

#### 变量类型

自定义变量（局部变量）：子进程不能访问的变量

环境变量（全局变量）：子进程可以访问的变量

</div>

> 自定义变量改成环境变量：

```bash
name=yxc  # 定义变量
export name  # 第一种方法
declare -x name  # 第二种方法
```

> 环境变量改为自定义变量：

```bash
export name=yxc  # 定义环境变量
declare +x name  # 改为自定义变量
```

#### 字符串

字符串可以用单引号，也可以用双引号，也可以不用引号。

单引号与双引号的区别：

- 单引号中的内容会原样输出，不会执行、不会取变量；
- 双引号中的内容可以执行、可以取变量；

```bash
name=yxc  # 不用引号
echo 'hello, $name \"hh\"'  # 单引号字符串，输出 hello, $name \"hh\"
echo "hello, $name \"hh\""  # 双引号字符串，输出 hello, yxc "hh"
```

> 获取字符串长度

```bash
name="yxc"
echo ${#name}  # 输出3
```

> 提取子串

```bash
name="hello, yxc"
echo ${name:0:5}  # 提取从0开始的5个字符
```

# 4.默认变量

#### 文件参数变量

在执行`shell`脚本时，可以向脚本传递参数。`$1`是第一个参数，`$2`是第二个参数，以此类推。特殊的，`$0`是文件名（包含路径）。例如：

创建文件`test.sh`：

```bash
#! /bin/bash

echo "文件名："$0
echo "第一个参数："$1
echo "第二个参数："$2
echo "第三个参数："$3
echo "第四个参数："$4
```

然后执行该脚本：

```bash
user@fivk_PC:~$ chmod +x test.sh 
user@fivk_PC:~$ ./test.sh 1 2 3 4
文件名：./test.sh
第一个参数：1
第二个参数：2
第三个参数：3
第四个参数：4
```

#### 其他参数相关变量

# 5.数组

数组中可以存放多个不同类型的值，只支持一维数组，初始化时不需要指明数组大小。
数组**下标从0开始**。

#### 定义

数组用小括号表示，元素之间用空格隔开。例如：

```bash
array=(1 abc "def" yxc)
```

也可以直接定义数组中某个元素的值：

```bash
array[0]=1
array[1]=abc
array[2]="def"
array[3]=yxc
```

#### 读取数组中某个元素的值

格式：

```bash
${array[index]}
```

例如：

```bash
array=(1 abc "def" yxc)
echo ${array[0]}
echo ${array[1]}
echo ${array[2]}
echo ${array[3]}
```

#### 读取整个数组

格式：

```bash
${array[@]}  # 第一种写法
${array[*]}  # 第二种写法
```

例如：

```bash
array=(1 abc "def" yxc)

echo ${array[@]}  # 第一种写法
echo ${array[*]}  # 第二种写法
```

#### 数组长度

类似于字符串

```bash
${#array[@]}  # 第一种写法
${#array[*]}  # 第二种写法
```

例如：

```bash
array=(1 abc "def" yxc)

echo ${#array[@]}  # 第一种写法
echo ${#array[*]}  # 第二种写法
```

# 6.expr命令

`expr`命令用于求表达式的值，格式为：

```bash
expr 表达式
```

表达式说明：

#### 字符串表达式

示例：

```bash
str="Hello World!"

echo `expr length "$str"`  # ``不是单引号，表示执行该命令，输出12
echo `expr index "$str" aWd`  # 输出7，下标从1开始
echo `expr substr "$str" 2 3`  # 输出 ell
```

#### 整数表达式

`expr`支持普通的算术操作，算术表达式优先级低于字符串表达式，高于逻辑关系表达式。

示例：

```bash
a=3
b=4

示例：

```bash
a=3
b=4

echo `expr $a \> $b`  # 输出0，>需要转义
echo `expr $a '<' $b`  # 输出1，也可以将特殊字符用引号引起来
echo `expr $a '>=' $b`  # 输出0
echo `expr $a \<\= $b`  # 输出1

c=0
d=5

echo `expr $c \& $d`  # 输出0
echo `expr $a \& $b`  # 输出3
echo `expr $c \| $d`  # 输出5
echo `expr $a \| $b`  # 输出3
```

# 7.read命令

`read`命令用于从标准输入中读取单行数据。当读到文件结束符时，`exit code`为1，否则为0。

参数说明

- `-p`：后面可以接提示信息
- `-t`：后面跟秒数，定义输入字符的等待时间，超过等待时间后会自动忽略此命令

实例：

# 8.echo命令

`echo`用于输出字符串。命令格式：

```bash
echo STRING
```

#### 显示普通字符串

```bash
echo "Hello AC Terminal"
echo Hello AC Terminal  # 引号可以省略
```

#### 显示转义字符

```bash
echo "\"Hello AC Terminal\""  # 注意只能使用双引号，如果使用单引号，则不转义
echo \"Hello AC Terminal\"  # 也可以省略双引号
```

#### 显示变量

```bash
name=yxc
echo "My name is $name"  # 输出 My name is yxc
```

#### 显示换行

```bash
echo -e "Hi\n"  # -e 开启转义
echo "fivk"
```

输出结果：

```bash
Hi

fivk
```

#### 显示不换行

```bash
echo -e "Hi \c" # -e 开启转义 \c 不换行
echo "fivk"
```

输出结果：

```bash
Hi fivk
```

#### 显示结果定向至文件

```bash
echo "Hello World" > output.txt  # 将内容以覆盖的方式输出到output.txt中
```

#### 原样输出字符串，不进行转义或取变量(用单引号)

```bash
name=acwing
echo '$name\"'
```

输出结果

```bash
$name\"
```

#### 显示命令的执行结果

```bash
echo `date`
```

输出结果：

```bash
Wed Sep 1 11:45:33 CST 2021
```

# 9.printf命令

`printf`命令用于格式化输出，类似于`C/C++`中的`printf`函数。

默认**不会在字符串末尾添加换行符**。

命令格式：

```bash
printf format-string [arguments...]
```

#### 用法示例

脚本内容：

输出结果：

```bash
123.
123.12    .
My name is yxc
2 * 3 = 6
```

# 10.test命令与判断符号[]

#### 逻辑运算符&&和||

---

#### test命令

在命令行中输入`man test`，可以查看`test`命令的用法。

`test`命令用于判断文件类型，以及对变量做比较。

`test`命令用`exit code`返回结果，而不是使用`stdout`。0表示真，非0表示假。

例如：

```bash
test 2 -lt 3  # 为真，返回值为0
echo $?  # 输出上个命令的返回值，输出0
```

---

#### 文件类型判断

命令格式：

```bash
test -e filename  # 判断文件是否存在
```

| **测试参数** | **代表意义** |
| -------------- | -------------- |
| -e           | 文件是否存在 |
| -f           | 是否为文件   |
| -d           | 是否为目录   |

---

#### 文件权限判断

命令格式：

```bash
test -r filename  # 判断文件是否可读
```

---

#### 整数间的比较

命令格式：

```bash
test $a -eq $b  # a是否等于b
```

---

#### 字符串比较

---

#### 多重条件判定

命令格式：

```bash
test -r filename -a -x filename
```

#### 判断符号[]

`[]`与`test`用法几乎一模一样，更常用于`if`语句中。另外`[[]]`是`[]`的加强版，支持的特性更多。

例如：

```bash
[ 2 -lt 3 ]  # 为真，返回值为0
echo $?  # 输出上个命令的返回值，输出0
```

注意：

- `[]`内的每一项都要用空格隔开
- 中括号内的变量，最好用双引号括起来
- 中括号内的常数，最好用单或双引号括起来

例如：

```bash
name="acwing yxc"
[ $name == "acwing yxc" ]  # 错误，等价于 [ acwing yxc == "acwing yxc" ]，参数太多
[ "$name" == "acwing yxc" ]  # 正确
```

# 11.判断语句

`if…then`形式
类似于`C/C++`中的`if-else`语句。

#### 单层if

命令格式：

```bash
if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
fi
```

示例：

```bash
a=3
b=4

if [ "$a" -lt "$b" ] && [ "$a" -gt 2 ]
then
    echo ${a}在范围内
fi
```

输出结果：

```bash
3在范围内
```

#### 单层if-else

命令格式

```bash
if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
else
    语句1
    语句2
    ...
fi
```

示例：

```bash
a=3
b=4

if ! [ "$a" -lt "$b" ]
then
    echo ${a}不小于${b}
else
    echo ${a}小于${b}
fi
```

输出结果：

```bash
3小于4
```

#### 多层if-elif-elif-else

命令格式

```bash
if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
elif condition
then
    语句1
    语句2
    ...
elif condition
then
    语句1
    语句2
else
    语句1
    语句2
    ...
fi
```

示例：

```bash
a=4

if [ $a -eq 1 ]
then
    echo ${a}等于1
elif [ $a -eq 2 ]
then
    echo ${a}等于2
elif [ $a -eq 3 ]
then
    echo ${a}等于3
else
    echo 其他
fi
```

输出结果：

```bash
其他
```

#### ase…esac形式

类似于`C/C++`中的`switch`语句。

命令格式

示例：

```bash
a=4

输出结果：

```bash
其他
```

# 12.循环语句

#### for…in…do…done

命令格式：

```bash
for var in val1 val2 val3
do
    语句1
    语句2
    ...
done
```

示例1，输出a 2 cc，每个元素一行：

```bash
for i in a 2 cc
do
    echo $i
done
```

示例2，输出当前路径下的所有文件名，每个文件名一行：

```bash
for file in `ls`
do
    echo $file
done
```

示例3，输出1-10

```bash
for i in $(seq 1 10)
do
    echo $i
done
```

示例4，使用`{1..10}` 或者 `{a..z}`

```bash
for i in {a..z}
do
    echo $i
done
```

#### for ((…;…;…)) do…done

命令格式：

```bash
for ((expression; condition; expression))
do
    语句1
    语句2
done
```

示例，输出1-10，每个数占一行：

```bash
for ((i=1; i<=10; i++))
do
    echo $i
done
```

#### while…do…done循环

命令格式：

```bash
while condition
do
    语句1
    语句2
    ...
done
```

示例，文件结束符为`Ctrl+d`，输入文件结束符后`read`指令返回`false`。

```bash
while read name
do
    echo $name
done
```

#### until…do…done循环

当条件为真时结束。

命令格式：

```bash
until condition
do
    语句1
    语句2
    ...
done
```

示例，当用户输入`yes`或者`YES`时结束，否则一直等待读入。

```bash
until [ "${word}" == "yes" ] || [ "${word}" == "YES" ]
do
    read -p "Please input yes/YES to stop this program: " word
done
```

#### break命令

跳出当前一层循环，注意与`C/C++`不同的是：`break`不能跳出`case`语句。

示例

该示例每读入非EOF的字符串，会输出一遍1-7。
该程序可以输入`Ctrl+d`文件结束符来结束，也可以直接用`Ctrl+c`杀掉该进程。

#### continue命令

跳出当前循环。

示例：

```bash
for ((i=1;i<=10;i++))
do
    if [ `expr $i % 2` -eq 0 ]
    then
        continue
    fi
    echo $i
done
```

该程序输出1-10中的所有奇数。

如果Terminal可以打开该程序，则输入`Ctrl+c`即可。

否则可以直接关闭进程：

- 使用`top`命令找到进程的`PID`
- 输入`kill -9 PID`即可关掉此进程

# 13.函数

`bash`中的函数类似于`C/C++`中的函数，但`return`的返回值与`C/C++`不同，返回的是`exit code`，取值为0-255，0表示正常结束。

如果想获取函数的输出结果，可以通过`echo`输出到`stdout`中，然后通过`$(function_name)`来获取`stdout`中的结果。

函数的`return`值可以通过`$?`来获取。

命令格式：

```bash
[function] func_name() {  # function关键字可以省略
    语句1
    语句2
    ...
}
```

#### 不获取 `return`值和`stdout`值

示例

```bash
func() {
    name=fivk
    echo "Hello $name"
}

func
```

输出结果：

```bash
Hello fivk
```

#### 获取 `return`值和`stdout`值

不写`return`时，默认`return 0`。

示例

```bash
func() {
    name=fivk
    echo "Hello $name"

return 123
}

output=$(func)
ret=$?

echo "output = $output"
echo "return = $ret"
```

输出结果：

```bash
output = Hello fivk
return = 123
```

#### 函数的输入参数

在函数内，`$1`表示第一个输入参数，`$2`表示第二个输入参数，依此类推。

注意：函数内的`$0`仍然是文件名，而不是函数名。

示例：

if [ "$word" == 'n' ]
    then
        echo 0
        return 0
    fi

if [ $1 -le 0 ] 
    then
        echo 0
        return 0
    fi

sum=$(func $(expr $1 - 1))
    echo $(expr $sum + $1)
}

echo $(func 10)
```

输出结果：

```bash
55
```

#### 函数内的局部变量

可以在函数内定义局部变量，作用范围仅在当前函数内。

可以在递归函数中定义局部变量。

命令格式：

```bash
local 变量名=变量值
```

例如：

```bash
#! /bin/bash

func() {
    local name=fivk
    echo $name
}
func

echo $name
```

输出结果：

```bash
fivk
```

第一行为函数内的name变量，第二行为函数外调用name变量，会发现此时该变量不存在。

# 14.exit命令

`exit`命令用来退出当前`shell`进程，并返回一个退出状态；使用`$?`可以接收这个退出状态。

`exit`命令可以接受一个整数值作为参数，代表退出状态。如果不指定，默认状态值是 0。

`exit`退出状态只能是一个介于 0~255 之间的整数，其中只有 0 表示成功，其它值都表示失败。

---

示例：

创建脚本`test.sh`，内容如下：

```bash
#! /bin/bash

if [ $# -ne 1 ]  # 如果传入参数个数等于1，则正常退出；否则非正常退出。
then
    echo "arguments not valid"
    exit 1
else
    echo "arguments valid"
    exit 0
fi
```

执行该脚本：

# 15.文件重定向

每个进程默认打开3个文件描述符：

---

#### 重定向命令列表

#### 输入和输出重定向

```bash
echo -e "Hello \c" > output.txt  # 将stdout重定向到output.txt中
echo "World" >> output.txt  # 将字符串追加到output.txt中

read str < output.txt  # 从output.txt中读取字符串

echo $str  # 输出结果：Hello World
```

#### 同时重定向stdin和stdout

创建bash脚本：

```bash
#! /bin/bash

read a
read b

echo $(expr "$a" + "$b")
```

创建input.txt，里面的内容为：

```bash
3
4
```

执行命令：

# 16.引入外部脚本

类似于`C/C++`中的`include`操作，`bash`也可以引入其他文件中的代码。

语法格式：

```bash
. filename  # 注意点和文件名之间有一个空格

或

source filename
```

#### 示例

创建`test1.sh`，内容为：

```bash
#! /bin/bash

name=fivk  # 定义变量name
```

然后创建`test2.sh`，内容为：

```bash
#! /bin/bash

source test1.sh # 或 . test1.sh

echo My name is: $name  # 可以使用test1.sh中的变量
```

执行命令：

```bash
user@fivk_PC:~$ chmod +x test2.sh 
user@fivk_PC:~$ ./test2.sh 
My name is: fivk
```

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