Linux网络操作系统教程课件 第7章 Shell编程基础

第7章Shell编程基础【教学目标】理解ShellScript的建立与执行方法。理解Shell变量的种类和作用。掌握Shell运算符的使用方法。掌握ShellScript的运行方式以及程序设计的流程控制。【素质目标】通过Shell编程实践，强调精益求精的工匠精神，鼓励学生在解决实际问题时不断优化脚本、提高效率，培养对工作认真负责的态度。增强学生的网络安全意识，提醒学生在编写脚本过程中遵守安全规范，防止出现因脚本漏洞而引发的信息安全事故。7.1认识ShellScriptShellScript是针对Shell所写的“脚本”。ShellScript是一种利用Shell功能编写的程序，它采用纯文本文件格式，融合了Shell命令、语法、正则表达式以及管道操作和数据流重定向等功能，能够实现预定的处理目标。7.1.1ShellScript简介

简单地说，ShellScript类似于早期的DOS中的批处理命令，其最简单的功能是将许多命令汇总起来，让用户能够轻松地处理复杂的操作。

用户只要运行ShellScript文件，就能够一次运行多个命令。ShellScript能提供数组循环、条件与逻辑判断等重要功能，使得用户可以直接使用Shell来编写程序，而不必使用C语言等传统程序设计语言来编写程序。ShellScript可以被简单地看作批处理文件，也可以被看作一种程序设计语言，且这种程序设计语言是由Shell与相关工具命令组成的，所以不需要编译即可运行。另外，ShellScript具有排错功能，可以帮助系统管理员快速地管理主机系统。7.1.2ShellScript的编写和执行1．ShellScript的编写注意事项（1）命令的执行是从上至下、从左至右进行的。（2）命令、参数与选项间的多个空格都会被忽略。（3）空白行会被忽略，按“Tab”键生成的空白行被视为空格。（4）按“Enter”键后，尝试开始执行该行或该串命令。（5）如果一行的内容太多，则可以使用“\[Enter]”来延伸至下一行。（6）“#”可作为注释，加在“#”后面的数据将全部被视为注释而被忽略。2．执行ShellScript

假设程序文件是/home/script/shell01.sh，执行ShellScript时可以采用以下3种方式。（1）输入脚本的绝对路径或相对路径。（2）执行bash或sh脚本。（3）在脚本路径前加“.”或source。3．编写ShellScript

一个ShellScript通常包括如下几部分。（1）首行。首行表示脚本将要调用的Shell解释器。例如：#!/bin/bash（2）注释。注释符号“#”放在需要注释内容的前面，建议备注ShellScript的功能以防日后忘记。（3）可执行内容。可执行内容是使用的Linux命令或以程序设计语言编写而成的程序。4．编写ShellScript的良好习惯

养成编写ShellScript的良好习惯是很重要的，但初学者在刚开始编写程序的时候，十分容易忽略良好习惯的培养，认为写出的程序只要能够运行即可。其实，程序的注释越清楚，日后维护越方便，对系统管理员的成长有很大帮助。f建议养成编写ShellScript的良好习惯，在每个ShellScript的文件头处包含如下内容。（1）ShellScript的功能。（2）ShellScript的版本信息。（3）ShellScript的制作人与联系方式。（4）ShellScript的版权声明。（5）ShellScript的历史记录。（6）ShellScript内较特殊的命令，使用绝对路径的方式来进行操作。（7）预先声明与设置ShellScript运行时需要的环境变量。5．read命令read命令的格式如下。read[-ers][-a数组][-d分隔符][-i缓冲区文字][-n读取字符数][-N读取字符数][-p提示符][-t超时][-u文件描述符][名称...]7.2编写ShellScript7.2.1Shell变量Shell变量是Shell传递数据的一种方式，是用来代表每个取值的符号名。当ShellScript需要保存信息，如一个文件名或一个数字时，Shell会将其存放在一个Shell变量中。

设置Shell变量的规则如下。（1）变量名称可以由字母、数字和下画线组成，但是不能以数字开头，环境变量名称建议采用大写字母，以便于区分。（2）在bash中，变量的默认类型都是字符串型，如果要进行数值运算，则必须指定变量类型为数值型。（3）变量与值用等号连接，等号两侧不能有空格。（4）如果变量的值包含空格，则需要使用单引号或者双引号将其引起来。Shell中的变量分为环境变量、位置参数变量、预定义变量和用户自定义变量，可以通过set命令查看系统中的所有变量。（1）环境变量用于保存与系统操作环境相关的数据，如HOME、PWD、SHELL、USER等。（2）位置参数变量主要用于向脚本中传递参数或数据，变量名不能自定义，变量的作用固定。（3）预定义变量是bash中已经定义好的，变量名不能自定义，变量的作用固定。（4）用户自定义变量以字母或下画线开头，由字母、数字和下画线组成，大小写字母的含义不同，变量名长度没有限制。1．变量的使用

通常使用大写字母来命名变量，变量名以字母或下画线开头。在使用变量时，要在变量名前面加上“$”。（1）变量的赋值。（2）使用单引号和双引号的区别。（3）列出所有变量。（4）撤销变量。2．环境变量

用户自定义变量只在当前的Shell中生效，而环境变量会在当前Shell及其所有子Shell中生效。如果将环境变量写入相应的配置文件，则这个环境变量会在所有的Shell中生效。3．位置参数变量$n：$0代表命令本身，$1～$9代表接收的第1～9个参数，10及以上的参数需要用{}括起来。例如，${10}代表接收的第10个参数。$*：代表接收所有参数，并将所有参数看作一个整体。$@：代表接收所有参数，对每个参数分别进行处理。$#：代表接收的参数个数。4．预定义变量

预定义变量是在Shell中已经定义的变量，和环境变量有一些类似。不同的是，预定义变量不能重新定义，用户只能根据Shell的定义来使用这些变量。

预定义变量及其功能说明如表7.1所示。预定义变量功能说明$?最后一次执行的命令的返回状态。如果这个变量的值为0，则证明上一条命令执行正确；如果这个变量的值不为0（具体是什么数值由命令来决定），则证明上一条命令执行错误$$当前进程的进程号$!后台运行的最后一个进程的进程号表7.1

预定义变量及其功能说明7.2.2Shell运算符Shell支持很多运算符，包括算术运算符、关系运算符、布尔运算符、字符串运算符、逻辑运算符、文件测试运算符、$(

)和''、${}、[

]、((

))和[[

]]等。1．算术运算符

原生的bash并不支持算术运算，但可以通过其他命令来实现算术运算功能，如awk和expr命令，其中expr命令更为常用。expr命令是一个表达式计算命令，使用它能完成表达式的求值操作。

算术运算符有以下几个。（1）+（加法）：如`expr$X+$Y`。（2）-（减法）：如`expr$X-$Y`。（3）*（乘法）：如`expr$X\*$Y`。（4）/（除法）：如`expr$X/$Y`。（5）%（取余）：如`expr$X%$Y`。（6）=（赋值）：如X=$Y，表示把变量Y的值赋给变量X。（7）==（相等）：用于比较两个数字，相同则返回true，否则返回false。（8）!=（不相等）：用于比较两个数字，不相同则返回true。2．关系运算符

关系运算符只支持数字，不支持字符串，除非字符串是数字形式。

常用的关系运算符如表7.2所示，其中假设变量X为10，变量Y为20。运算符功能说明举例-eq检测两个数是否相等，相等则返回true，否则返回false[$X-eq$Y]返回

false-ne检测两个数是否不相等，不相等则返回true，否则返回false[$X-ne$Y]返回

true-gt检测运算符左侧的数是否大于运算符右侧的数，如果是，则返回true，否则返回false[$X-gt$Y]返回

false-lt检测运算符左侧的数是否小于运算符右侧的数，如果是，则返回true，否则返回false[$X-lt$Y]返回

true-ge检测运算符左侧的数是否大于或等于运算符右侧的数，如果是，则返回true，否则返回false[$X-ge$Y]返回

false-le检测运算符左侧的数是否小于或等于运算符右侧的数，如果是，则返回true，否则返回false[$X-le$Y]返回

true表7.2

常用的关系运算符3．布尔运算符

常用的布尔运算符如表7.3所示，其中假设变量X为10，变量Y为20。运算符功能说明举例-a与运算，两个表达式都为true时才返回true[$X-lt20-a$Y-gt10]返回true-o或运算，只要有一个表达式为true，就返回true，否则返回false[$X-lt20-o$Y-gt10]返回true!非运算，表达式为true时返回false，否则返回true[!false]返回true表7.3

常用的布尔运算符4．字符串运算符

常用的字符串运算符如表7.4所示，其中假设变量X为10，变量Y为20。运算符功能说明举例=检测两个字符串是否相等，相等则返回true，否则返回false[$X=$Y]返回false!=检测两个字符串是否不相等，不相等则返回true，否则返回false[$X!=$Y]返回true-z检测字符串长度是否为0，为0则返回true，否则返回false[-z$X]返回false-n检测字符串长度是否不为0，不为0则返回true，否则返回false[-n"$X"]返回true$检测字符串是否为空，不为空则返回true，否则返回false[$X]返回true表7.4

常用的字符串运算符5．逻辑运算符

常用的逻辑运算符如表7.5所示，其中假设变量X为10，变量Y为20。运算符功能说明举例&&逻辑与运算[$X-lt100&&$Y-gt100]返回false||逻辑或运算[$X-lt100||$Y-gt100]返回true表7.5

常用的逻辑运算符6．文件测试运算符运算符功能说明举例-bfile检测文件是否为块设备文件，如果是，则返回true，否则返回false[-b$file]返回

false-cfile检测文件是否为字符设备文件，如果是，则返回true，否则返回false[-c$file]返回

false-dfile检测文件是否为目录文件，如果是，则返回true，否则返回false[-d$file]返回

false-ffile检测文件是否为普通文件（既不是目录文件，又不是设备文件），如果是，则返回true，否则返回false[-f$file]返回

true-gfile检测文件是否设置了SGID位，如果是，则返回true，否则返回false[-g$file]返回

false-kfile检测文件是否设置了黏着位（StickyBit），如果是，则返回true，否则返回false[-k$file]返回

false-pfile检测文件是否为有名管道，如果是，则返回true，否则返回false[-p$file]返回

false-ufile检测文件是否设置了SUID位，如果是，则返回true，否则返回false[-u$file]返回

false-rfile检测文件是否可读取，如果是，则返回true，否则返回false[-r$file]返回

true-wfile检测文件是否可写入，如果是，则返回true，否则返回false[-w$file]返回

true-xfile检测文件是否可执行，如果是，则返回true，否则返回false[-x$file]返回

true-sfile检测文件是否为空（文件大小是否大于0），如果不为空，则返回true，否则返回false[-s$file]返回

true-efile检测文件（包括目录）是否存在，如果是，则返回true，否则返回false[-e$file]返回

true表7.6

常用的文件测试运算符7．$()和''

在Shell中，$()和''都可用于命令替换。这两种方式都可以得到内核的版本号。其各自的优缺点如下。（1）$()的优缺点。优点：输入直观，不容易输入错误或看错。缺点：不是所有的Shell都支持$()。（2）''的优缺点。优点：''基本上可在全部的LinuxShell中使用，若写成ShellScript，则移植性比较高。缺点：''很容易输入错误或看错。8．${}${}用于变量替换，一般情况下，$VAR与${VAR}并没有什么不同，但是${}能比较精确地限定变量名称的范围。9．$[]和$(())$[]和$(())的作用是一样的，都用于算术运算，支持+、-、*、/、%运算。但要注意的是，bash只能做整数运算，浮点数是被当作字符串处理的。10．[][]为test命令的另一种形式，使用时要注意以下几点。（1）必须在其左括号的右侧和右括号的左侧各加一个空格，否则会报错。（2）test命令使用标准的数学比较符号来表示字符串的比较，而[]使用文本符号来表示数值的比较。（3）大于符号或小于符号必须进行转义，否则会被理解成重定向操作。11．(())和[[]](())和[[]]分别是[]针对数学比较表达式和字符串表达式的加强版。(())不需要将表达式中的大于符号或小于符号转义，其除了可以使用标准的算术运算符外，还增加了a++（后增）、a--（后减）、++a（先增）、--a（先减）、！（逻辑求反）、～（位求反）、**（幂运算）、<<（左位移）、>>（右位移）、&（位布尔与）、|（位布尔或）、&&（逻辑与）、||（逻辑或）等运算符。[[]]增加了模式匹配功能。7.2.3Shell流程控制语句Shell流程控制语句是指改变ShellScript运行顺序的命令，可以是不同位置的命令，也可以在两段或多段程序中选择一个程序运行。Shell流程控制语句一般可以分为以下几种。（1）无条件语句：继续运行位于不同位置的一段命令。（2）条件语句：当特定条件成立时，运行一段命令，如单分支if条件语句、多分支if条件语句、case语句。（3）循环语句：运行一段命令若干次，直到特定条件成立，如for循环语句、while循环语句、until循环语句。（4）跳转语句：运行位于不同位置的一段命令，但完成后仍会继续运行原来要运行的命令。（5）停止程序语句：不运行任何命令（无条件终止）。1．单分支if条件语句

单分支if条件语句的格式如下。if[条件判断]；then

程序fi或者if[条件判断]then

程序fi2．多分支if条件语句

多分支if条件语句格式如下。if[条件判断1]then

当条件判断1成立时，执行程序1elif[条件判断2]then

当条件判断2成立时，执行程序2……else

当所有条件都不成立时，最后执行的程序fi3．case语句case语句相当于一个多分支if条件语句，case变量的值用来匹配value1、value2、value3、…、valueN，匹配之后执行其后的命令，直到遇到双分号（;;）为止。case语句以esac作为终止符。case语句的格式如下。case值invalue1)