Lin操作基础系统 4

第11章bshell编程《Linux操作系统（第5版）》学习目标理解正则表达式的语法，掌握sed、awk及正则表达式的应用理解bshell的特殊字符、位置参数及特殊变量，掌握脚本调用及变量传递机制理解bshell脚本的书写格式，掌握bshell脚本的设计、执行与调试技术章节概述/Summary本章聚焦Bourneshell编程核心技能。首先介绍正则表达式的元字符、字符集及匹配规则。随后讲解流编辑器sed的地址定位、脚本命令及文本转换操作。模式搜索与处理语言awk涵盖记录与域、内置变量、控制语句和函数，适用于格式化数据处理。Bshell编程部分包括：特殊字符、位置参数与特殊变量、变量条件替换、运算符与控制结构、函数定义与调用、命令分组、递归及程序调试方法。还介绍了shift、eval、exec、test、expr等实用命令，并通过综合示例演示实际应用。最后强调脚本书写规范，为自动化运维奠定基础。目录0102正则表达式流编辑(sed）03

模式搜索与处理(awk）04

Bourneshell及其编程正则表达式11.111.1正则表达式

正则表达式是由一个或多个字符或元字符组成的串。普通字符包括大、小写字母和数字，而元字符则是具有特殊意义的字符。支持模式搜索的命令一般都支持正则表达式。正则表达式在不同的系统中的实现可能是不同的。有三种形式的正则表达式：(1）SRE(simpleregularexpression）：传统UNIX支持这种正则表达式；(2）BRE(basicregularexpression）：ISOPOSIX-2支持这种正则表达式；(3）ERE(extendedregularexpression）：ISOPOSIX-2也支持这种正则表达式。ERE与BRE在用法上不尽相同，且ERE比BRE有更丰富的语法，但是ERE不是BRE的超集，一些BRE的表达式若不加修改，则在ERE中可能不能正常使用。正则表达式11.1正则表达式

在UNIX系统中awk，egrep使用ERE，而其他程序（比如，ed，ex，expr，grep，sed和vim等）使用BRE。一个正则表达式包含以下内容。（1）字符集：在指定位置上匹配的一个或多个字符；（2）计数：指定其前面的字符重复的次数，比如“*”、“?”、“+”等；（3）位置字符：特殊字符集，用于标明位置，比如行首、行末等；（4）具有特殊意义的字符。正则表达式元字符是指具有特殊功能的字符，它在正则表达式中不代表自己，而具有特殊的意义。11.1.1字符集元字符元字符意义示例.匹配除换行后以外的其他任意字符a.c匹配abc,adc等*匹配其前面正则表达式的0次或多次出现(ERE）aa*匹配a,aa,aaa,…?匹配其前面正则表达式的0次或1次出现(ERE）bb?匹配b或bb+匹配其前面正则表达式的至少1次出现(ERE）(ab)+匹配ab,abab,…^位置字符表示行首^abc匹配行首为abc的行$位置字符表示行末ter$匹配行末为ter的行[],[^]匹配或不匹配其中的一个字符。如果在选择集中包含[]，则它必须是第一个。^为[]内首字符，表示相反的操作[Bb]y匹配By或by。a[^Bb]c不匹配abc或aBc|从多个选项选择(ERE）((auto)|(dog)matic)匹配automatic或dogmatic\转义字符；将其后面的一个字符变为普通字符\”匹配字符”()BRE组或子表达式。定义在圆括号的字符串以备后用。以后1～9表示前面保存的正则表达式((auto)|(dog)matic)匹配automatic或dogmatic类字符用于表示某一种类型的字符(集），可以用来简化正则表达式的长度。11.1.1字符集类字符类

字

符意

义示

例[:alnum:]字符和数字0～9,a～z,A～Z[:alpha:]字符A～Z,a～z[:blank:]白空格。POSIX只包括空格和tab键空格键、tab键等[:cntrl:]控制字符[:digit:]数字0～9[:xdigit:]十六进制字符0～9,a～f[:graph:]制表符BRE字符集是指用于BRE正则表达式的特殊字符集，或在BRE正则表达式中具有特殊意义的字符集。11.1.1字符集1.继承的概念1.什么是异常BRE使用的字符集元字符意义元字符意义[=,=];[:,:];[.,.]等价类、字符类和联合类\(,\),\#子表达式，后向引用\character(通过\实现）特殊字符*,\{l\},\{l,\},\{l,u\}匹配0个或多个[]括号表达式^,$位置字符ERE字符集是指用于ERE正则表达式的特殊字符集，或在ERE正则表达式中具有特殊意义的字符集。11.1.1字符集1.什么是异常ERE匹配字符集元字符意义元字符意义[=,=];[:,:];[.,.]等价类、字符类和联合类()\#子表达式，后向引用\character(通过\实现）特殊字符*,+,?,{l},{l,}{l,u}匹配0个或多个[]方括号表达式^,$位置字符|多种选择

shell正则表达式和正则表达式在某些方面存在不同。例如case模式匹配的是shell变量，文件内容模式匹配与搜索时，应用程序ex、vim、view、grep、sed、awk等有的用的是BRE，有的用的是ERE，要视具体情况而定。11.1.2shell正则表达式1.继承的概念1.什么是异常shell正则表达式流编辑（sed)11.2sed是个流编辑器，其功能是对它的输入流进行按指定格式的转换。sed使用脚本语言对输入流进行加工，脚本可以在命令行或文件中输入。在工作时它只对输入流处理一遍，但却效率非常高。在sed的命令行中，若没有使用-e或-f指定脚本，则它的第一个非选项变量将作为脚本，而其他的变量将作为输入文件，若无输入文件，则使用标准输入。sed的输出对象为标准输出，若输出到文件可使用输出重定向。用法：sed[options]{scripts}[input-file]…11.2流编辑（sed)1.继承的概念1.什么是异常功能及用法参数描述-n,--quiet,--silent抑制不必要的输出，若不使用-n，则输出操作过程的每一行-escript,--expression=script将命令行参数script加入脚本-fscript-file从指定文件中读入脚本-E,-r,--regexp-extended使用扩展的正则表达式参数与说明11.2.3流编辑（sed）1.继承的概念1．sed的地址形式在编写脚本程序时，要用到地址范围的概念。脚本命令地址范围意义地址范围意义N第N行(N为数字）$最后一行/regexp/与模式regexp匹配的行\cregexpc与模式regexp匹配的行,c为任意字符begin~step从begin开始每step行执行一次L1,L2从L1到L2行L1,~N从L1到行号为N的一个倍数的行L1,+N从L1到L1+N行11.2.3流编辑（sed）1.继承的概念1.什么是异常脚本命令2．sed脚本中的部分命令sed之所以能够处理脚本，是因为它有自己的内部命令命令功能命令功能;脚本命令分隔符#注释{}命令组:lbl标号，设置跳转目标=显示当前行行号d删除指定行(不影响原输入文件）l显示当前行内容q[code]立即退出sed(返回码为code）p显示模式空间内容(一般与-n配合使用）!func不执行fun(func的值有:=,l,d和p等）11.2.3流编辑（sed）脚本命令R/rfile从文件中追加文本/行wfile将当前行内容写入文件fileT/t/b[lbl]跳转到标号lbl，若不指定则跳转到脚本末i\text在指定行前插入text文本a\text在指定行后追加text文本c\text以字符串text取代当前行s/rexp1/replace/[flag]查找rexp1并用replace替换。flag：n-整数，只替换第n次出现；g-全部；p-如果替换则显示；wfile-如果替换则写入文件filey/src/dst/在指定范围内用dst内的字符集对应替代src的对应位置的字符。dst与src的字符个数必须相等11.2.4流编辑（sed）1.继承的概念1.什么是异常sed示例(1）将ifile文件中的所有sysman替换成SystemManager并输出到ofile

$sed-e's/sysman/SystemManager/g'<ifile>ofile(2）计算件文件ifile的行数

$sed-n'$='</etc/passwd(3）删除文件/etc/profile中的空行，并将其他的内容输出到ofile

$sed'/^$/d/^[[:space:]]*$/d'</etc/profile>ofile

##也可写为：

$sed'/^$/d;/^[[:space:]]*$/d'</etc/profile>ofile #或

$sed'/^$/d;/^[[:blank:]]*$/d'</etc/profile>ofile

#其实，/^$/d是多余的，因为/^[[:blank:]]*$/中已经包含了/^$/。11.2.4流编辑（sed）1.继承的概念1.什么是异常sed示例(4）显示ifile文件中的所有注释行/非注释行

$sed-e'/^[[:space:]]*#/!d'<ifile #显示注释行。参见不执行某命令!func

$sed-e'/^[[:space:]]*#/d'<ifile #显示非注释行(5）报告系统中所有(非）root用户的活动$ps-ef|sed-e'/^[[:space:]]*root/!d' #显示系统中root用户进程$ps-ef|sed-e'/^[[:blank:]]*root/d' #显示系统中的非root用户进程11.2.4流编辑（sed）sed示例(6）去除文本文件file.txt中的所有行首和行末的白空格，并删除其中的空行

行首、行末的的白空格和空行可分别表示为^[[:space:]]+、[[:space:]]+$和/^$/，若要实现任

务，删除它们的sed而脚本命令可以依次写为

s/^[[:space:]]+//g

s/[[:space:]]+$//g

/^$/d

放在一行上，就是

s/^[[:space:]]+//g;s/[[:space:]]+$//g;/^$/d

因此，整个命令可写为

sed-r-e's/^[[:space:]]+//g;s/[[:space:]]+$//g;/^$/d'file.txt11.2.4流编辑（sed）sed示例

这条命令的脚本内容有点长，若再长些，放在命令行就不合适了。如果认为脚本内容较多，可以将其存入脚本文件，比如efile.sed中，此时的执行方法为：$sed-r-fefile.sedfile.txt #或$sed-r-fefile.sed<file.txt如果再在efile.sed文件的开始处添加如下一“第一行”：#!/usr/bin/sed-rf使用其内容为：

#!/usr/bin/sed-rf

s/^[[:space:]]+//g

s/[[:space:]]+$//g

/^$/d11.2.4流编辑（sed）sed示例

则可以在为其添加执行权后直接执行之。操作过程如下：$chmod+xefile.sed #为efile.sed添加执行权$./efile.sedfile.txt #直接执行efile.sed， 或$./efile.sed<file.txt模式搜索与处理(awk）11.311.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常功能及用法

awk是一个用于模式搜索和处理的编程语言。它最早的设计目的是针对报表生成的一种小巧且具表达力的语言，因此awk对于格式化结构的文件特别有效。用法：awk[options]-fprogfile[--]file…awk[options][--]programfile…11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常参数说明

awk有很多参数用于工作过程的控制。参数描述参数描述-fprogfile指定awk程序文件-vvar=value定义并指定变量的值-Ffs指定格式化文件的记录中域分隔符--结束选项，其后面的为参数11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常记录和域

awk记录和域的概念与数据库里记录和域的概念类似。在一个格式记录的文件里，它的每一行称为一个记录，而每一个记录又由域分隔符分隔的不同字段组成，这种字段就是记录中的域。在awk中整个记录用$0表示，而组成记录的每个域依次表示为$1,$2,…。11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常变量

在awk中变量是动态定义，只有当它第一次被使用时变量才存在。由于是解释语言，变量可以是任何类型的，这取决于用户如何使用它。在awk中还可以使用数组。在awk中引用自定义变量时不需在其名前面加上标志符“$”。在对变量赋值、操作或处理上awk支持C语言语法。1．内部变量变量说明变量说明ARGC命令行参数的个数ARGV命令行参数数组ARGIND命令行参数数组指针ENVIRON环境变量数组ERRNO文件等操作时出现错误的错误号FILENAMEawk浏览的当前文件名FIELDWIDTHS…指定域宽，不使用域分隔符NF当前文件记录中的域个数FNR当前文件的记录数或号NR当前记录数或号FS域分隔符，默认为白空格RS输入时记录分隔符，默认为回车键OFS输出域分隔符，默认为空格ORS输出记录分隔符，默认为回车键BEGIN定义开始块。只在awk开始时执行END定义结束块。只在awk结束前执行11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念变量2．用户自定义变量在awk中，变量的变量不用声明类型，awk可以从变量在表达式中的上下文推导出它的数据类型。如果变量未被初始化，awk会将字符串变量初始化为空串，将数值变量初始化为0。必要时，awk会将字符型变量转换为数值型变量，或者反向转换。3．域变量域变量是awk中定义用来存储每条记录各域值的变量，每条记录的第一个域用$1表示，第二个域用$2，依次类推。特殊变量$0总是表示整条记录及内容。域变量可以像用户自定义的变量一样使用，唯一的区别是它们引用了域。新的域可以通过赋值来创建。域变量引用的域如果没有值，则被赋值为空串。域的值发生变化时，awk会以内置变量OFS的值作为域分隔符重新计算$0的值。相反地，当$0发生变化时，也会重新计算每一个域变量。

11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常控制语句1．awk的模式awk的模式（pattern）简单说就是正则表达式或常数表达式。awk脚本程序中的表达式是简单表达式或简单表达式的组合。常见模式操作有：/regularexpression/：匹配正则表达式regularexpression(pattern)：组表达式，匹配patternpattern1,pattern2：范围表达式。表示从匹配pattern1到匹配pattern2的行relationalexpression：由&&、||和!组成的关系表达式，比如pattern&&pattern、pattern||pattern、!pattern和pattern?pattern:pattern11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常控制语句2．awk的控制语句（1）if语句：if(condition)statement[elsestatement]（2）while语句：while(condition)statement（3）do语句：dostatementwhile(condition)（4）for语句：for(expr1;expr2;expr3)statement

for(varinarry)statement11.3模式搜索与处理（awk）1.什么是异常控制语句（5）控制转移和退出语句：break,continue,exit（6）语句组：{statements}3．语句块语句块是指用“｛｝”括起来的语句组或复合语句，上面的语句组就是其中之一。经常用到的还有BEGIN块和END块。(1）BEGIN块一般形式为BEGIN后面跟了一个操作块。awk必须在对输入文件进行任何处理之前先执行BEGIN块。实际上，不需要任何输入文件，也能对BEGIN块进行测试，因为awk要在执行完BEGIN操作块后才开始读取输入。BEGIN操作常常被用来修改内置变量(比如OFS、RS、FS等）的值，或为用户自定义变量赋初值。(2）END块一般形式为END后面跟一个操作块。awk在处理完所有输入行之后才处理END块。11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常awk的常用函数awk有很多内部函数，用户也可定义自己的函数。函数功能函数功能gsub(r,s,)在$0中搜索字符串r并用s替代gsub(r,s,t)在字符串t中搜索字符串r并用s替换index(s,t)查找字符串s中t的位置length(s)返回字符串s的长度match(s,t)测试字符串s中是否包含匹配模式t的字符串print显示其变量的内容sub(r,s)在$0中用s替换第一次出现的rsubstr(s,p)返回字符串s中从p开始的子字符串substr(s,p,n)返回字符串s中从p开始的长度为n的子串toupper(s)返回字符串s的大写形式tolower(s)返回字符串s的小写形式atan2(x,y)y/x的反正切sin(x)x的正弦cos(x)x的余弦11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常awk的常用函数exp(x)e^xlog(x)x的自然对数rand()返回一个0～1之间的随机数int(x)x的整数部分and(x,y)x和y的与or(x,y)x和y的或xor(x,y)x和y的异或compl(x)x的补lshift(x,cnt)将x左移cnt位rshift(x,cnt)将x右移cnt位sqrt(x)x的平方根system(cmd)执行shell命令cmd11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常awk程序的执行

awk脚本或程序由模式操作和函数语句序列组成，格式为：pattern{actionstatement}functionfunc_name(param_list){statements}模式操作包括模式和行为对，其中每个模式都是正则表达式。在awk执行时首先从命令行或程序文件中读取程序，然后解释并执行之。在执行过程中，awk读取输入文件或标准输入，按顺序检查其中每一个记录是否能进行模式匹配，若能则执行行为操作。awk把输入文件的数据读入内存，然后操作内存中的输入数据副本，awk不会修改输入文件的内容。awk总是输出到标准输出，如果想让awk输出到文件，可以使用输出重定向。11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常awk程序的执行awk对脚本程序处理的过程如下：（1）如果BEGIN块存在，先执行BEGIN块指定的操作。（2）awk从输入文件中读取一行，称为一条输入记录(若文件省略，将从标准输入读）。（3）awk将读入的记录分隔成域，将第1个域放入变量$1中，第2个域放入$2，依次类推。$0表示整条记录。域分隔符由awk内置变量FS的值来指定。（4）把当前输入记录依次与每一个awk命令中的pattern比较，看是否匹配，如果相匹配，就执行对应的操作。如果不匹配，就跳过对应的操作，直到比较完所有的awk命令。（5）当一条输入记录处理了所有的awk命令后，awk读取输入的下一行，继续重复步骤（3）和（4），这个过程一直持续，直到awk读取到文件结束。（6）当awk读完所有的输入行后，如果存在END，就执行END块。11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常awk使用示例(1）显示系统内root用户进程的进程号和进程名$ps-ef|awk'/root/{print$1,$2,$8}'(2）显示系统中所有非root用户进程，它们是谁的，PID是多少，在干什么$ps-ef|awk'!/root/{print$1,$2,$8}'(3）计算文件infile内数字的和。##假设infile内容为数字串，每行可有任意多个数字串$awk'{for(i=1;i<=NF;i++)s+=$i}END{prints}'ifile(4）显示系统内已经注册(创建）的所有用户名(/etc/passwd内的所有用户）$awk-F:'{print$1}'/etc/passwd#-F:指定域分隔符为":"11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常awk使用示例(5）为文本文件增添等号$awk'{printNR,$0}'ifile(6）对文本文件行中具有某特殊字符串的行执行shell命令##比如，当遇到有date的行执行date命令。$awk'/date/{system("date+%D%t%T")}'ifile(7）实现wc的功能：统计文本文件中的行数、字数和字符数#实现wc的基本功能，可由以下代码来完成：11.3模式搜索与处理（awk）1.继承的概念1.什么是异常awk使用示例由于内容较多，代码较长，写在命令行有所不便，故可将其保存到文件，比如wc.awk，此时执行方法为：$awk-fwc.awk/etc/passwd在为wc.awk增加执行权后，就可直接执行它，方法是：$chmod+xwc.awk$./wc.awk/etc/passwd#!/usr/bin/awk-fBEGIN{w=0;L=0;c=0}#初始化：不必须{w+=NF;L++;c+=length($0)+1}END{printL,w,c}Bourneshell及其编程11.411.4Bourneshell及其编程1.继承的概念1.什么是异常特殊字符shell使用的特殊字符如下：（1）*，？，[]，[!]：通配符（2）<，<<，>，2>，&>，>>，2>>，&>>：I/O重定向符（3）x>&y：标准流间重定向，比如2>&1，将标准错误重定向到标准输出（4）|：管道字符（5）;：命令分隔符（6）&：命令后台执行（7）"，'，`：三种引号（8）\：转义字符（9）$：变量引用前导符（10）{，}，[，]，(，)：三对括号（11）~：波浪号扩展（为用户的家目录），与$HOME相同（12）&&，||：命令的与或结构及条件执行11.4Bourneshell及其编程1.继承的概念1.什么是异常变量与参数

1．位置参数当一个shell程序被调用时，shell隐含地为它建立一系列位置参数。这些参数按它们排列的位置被编号为0，1，…，其中0号参数为命令本身的名字，1号，2号，…等分别为它所携带的第一个参数，第二个参数，…。比如，在命令myprogfirstxyz123中，0号参数为程序名myprog，1号参数为first，2号参数为xyz，3号参数为123。Shell脚本程序的位置变量依次表示为$1，$2，…，而脚本程序名表示为$0。就上例而言，$0=myprog，$1=first，$2=xyz，$3=123，…位置参数可以很多，但能直接访问的只有$0～$910个。对第10个以后位置参数，需要使用${}的办法来处理，比如第11个位置参数为${11}。当命令行参数超过10个时，访问不便，可使用shift进行调整，将后边的前移。11.4Bourneshell及其编程1.继承的概念1.什么是异常变量与参数2．特殊变量变量意义变量意义$#传递给shell程序的变量个数$?上一条命令执行返回值$@“$@”为shell程序的一个个命令行参数；$@为一个个的单词$*“$*”为所有命令行参数由分隔符$IFS连接的单个字符串；$*为一个个单词$n第n个位置参数，n为小于$#的非负整数$-由set设置的参数串$$当前进程的进程号$!最后一次后台执行进程的pid说明：$@与$*的区别主要表现在对“$@”与“$*”的处理上，如果不考虑双引号问题，两者是相同的。11.4Bourneshell及其编程变量与参数3．变量的条件替换由于shell是解释语言，变量不需要声明，也不需要明显的初始化，但应该为变量的初次使用提供某种控制机制，于是就有了变量的条件替换。变量条件替换的形式如下所述。（1）${var:-val}：当变量var未被赋值时而访问时，取默认值val。（2）${var:=val}：当变量var未被赋值时而访问时，取默认值val，并把val赋给var。（3）${var:+val}：当var已赋值时，才取val的值。（4）${var:?message}：当变量已设置且不为空则正常替换，则否将message送到标准输出后退出shell程序。11.4Bourneshell及其编程shell的状态在任意时刻，shell都处于某种状态。这些状态包括各种参数、变量、执行方式和当前工作目录等，可以使用set命令来改变或显示shell的工作状态。1．工作目录及改变shell的工作目录可用cd命令来改变或设置，但在shell程序(包括C等语言）中，cd命令改变的目录只对当前进程及其子shell进程中有效。当子程序退出后，它改变的工作目录将被自动恢复到原来的位置，或者说，当前进程的父进程并不知道目录的改变。2．set与shell状态还有一些与shell程序执行相关的状态，它们可以通过set命令来设置。set的用法为：set[-abefhkmnptuvxBCEHPT][-ooption-name][--][-][arg...]set[+abefhkmnptuvxBCEHPT][+ooption-name][--][-][arg...]11.4Bourneshell及其编程shell的状态参数意义-a设置自动定义环境变量标志，之后定义或修改的变量或函数将作为环境变量-f取消路径通配符扩展-n只读取shell程序的命令做语法等检查而不真正执行，可用于测试shell程序是否正确-v执行过程中显示读入的行，可用于shell程序的跟踪与调试-xshell程序执行过程中，在命令被扩展后、执行前显示该命令及其参数的值，可用于shell程序的跟踪与调试--如果args不存在则取消所有环境变量，否则将args设置为新的环境变量+<参数>取消以-<参数>方式设置的参数11.4Bourneshell及其编程shell程序的调用与变量传递1．调用shell程序调用shell脚本程序，或从一个当前shell程序调用另一个shell程序时，可让被调用者在子shell或当前shell中执行，默认是在子shell执行。方法如下所述。（1）在子shell执行shell_progargs #未带路径，也可指定路径，比如：./shell_progargs（2）在当前shell执行.shell_progargs #使用点命令或sourceshell_progargs11.4Bourneshell及其编程shell程序的调用与变量传递（3）显式解释执行上述方法中调用的子shell程序是具有可执行权的，对于无执行权限且具有可执行内容的shell程序，可用下面方法来实现：shshell_progargs #使用sh或bashshell_progargs11.4Bourneshell及其编程shell程序的调用与变量传递2．向子shell程序传递变量当前shell的环境变量会自动传递给自己的子shell程序，但是自己定义的变量却不能自动传递到下一级，除非子shell程序是在当前shell执行的。若让在当前shell或进程定义的变量传递到下一级，就必须使用export等命令将其设为环境变量。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计1．运算符传统bshell的算术运行符有+、−、\*、/、%，更多的其他运行符参见test和expr。在bash中，可通过$(())使用C语言的语法和运算符。2．常用命令1）:：空命令。什么都不做，只有返回一个值0。2）.shell_prog：在当前shell中执行脚本程序shell_prog。其同效命令为source。3）exit[n]：强迫shell退出[退出码为n]。4）return[n]：函数内强制返回[返回码为n]。5）readonly[arg1…]：将变量arg1等标识为只读，只读变量的值不能再被修改。6）break[n]：从for、while或until循环内跳出，n代表跳出的层数。7）continue[n]：从for、while或until循环的开始处执行，n代表循环的层数。8）times：显示本shell和其所执行的程序在系统和用户态执行的累计时间。9）timecmd[args]：执行命令cmd，并显示其在系统、用户态的执行时间和累计时间。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计10）wait[n]：等待某个进程的结束，并报告它的结束状态。若不指定n，则所有子进程都将被等待。如果n为某个不存在的进程，则wait返回127，其他情况下，wait的返回值与被等待进程的返回值相同。11）dirname,basename：确定文件的路径名和基本名dirname和basename用于确定一个带有路径文件名的路径名和文件名，其用法为：dirnamenamesbasename[-a|-s,--suffix=suffix]namesnames为带有路径的文件名；-a用于多文件名处理，若不使用-a则只处理第一个；-s，--suffix=suffix用于在输出中删除扩展名。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计dirname用于输出带有路径文件名的路径名，若没有路径则输出“.”，表示当前路径。basename用于输出带有路径文件名的纯文件名，若使用了-ssuffix或--suffix=suffix，则只输出文件的主名。示例如下：#dirname/usr/bin//usr/include/stdio.h #输出/usr和/usr/include#basename-a/usr/bin//usr/include/stdio.h #输出bin和stdio.h#basename-a-s.h/usr/bin//usr/include/stdio.h #输出bin和stdio11.4Bourneshell及其编程shell程序设计12）expr：用于对表达式进行运算expr的功能是计算表达式的值，并将结果显示到标准输出上。其用法为：exprEXPRexprOPTION #--help：用于帮助；--version：显示版本信息当expr操作的表达式EXPR既不为空也不为0时，返回0；为空或0时返回1；无效语句返回2，其他错误返回3。expr要求每个参数或运算元素之间必须用空格分隔，且一些操作符需要使用“\”进行转义。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计expr命令的运算符类

型运

算

符功

能算术运算+、-加、减运算符\*、/、%乘、除、求余运算符逻辑运算ARG1|ARG2若ARG1非空亦非0则返回ARG1，否则返回ARG2ARG1&ARG2若ARG1和ARG2均非空亦非0则返回ARG1，否则返回0<<====!=>=>比较运算符。真时返回1，否则返回0，=与==意义相同字符串string:regex在string中匹配正则表达式regexmatchstringregex在string中匹配正则表达式regex*substrstringposlength在string中从pos开始取最多length个字符*indexstringchars在string中查找char的开始位置*lengthstring求string的长度*+token将token作为普通字符串，其中可能含有关键字或运算符*注：表中标有*的项目在早期的版本中不支持。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计expr示例如下：①计算表达式＂50*(40-25)＂的值$expr50\*\(40-25\) #输出750②更新某个变量的值$num=1;num=`expr$num+5` #num的值6③模式匹配$exprabc:'a\(.\)c' #输出b$exprabc:'\(a.c\)' #输出abc$exprindex"WhoisMrShao"Mr #输出8$exprindex"WhoisMrShao"Shao #输出2$expr"$x":"^[[:digit:]]*$" #判断$x中是否全是数字：若是输出x的长度，否则为0$expr"$x":"^[+-]*[[:digit:]]*$" #判断$x是否是"[+-]数字"的形式：输出如上11.4Bourneshell及其编程shell程序设计13）eval[arg…]：从它的参数读内容，并将它们传送到shell执行，而eval再把shell的输出结果作为命令进行执行。例如：$cmd=ls;eval`echo$cmd` #执行ls$eval`id|awk'/uid=0/{print"isroot=T"}'` #动态定义变量isroot，其值为T$evalecho\$$# #输出最后一个命令行参数(若此为shell脚本的一句）$evalecho\$$(($#-1)) #输出倒数第二个命令行参数(若此为shell脚本的一句）11.4Bourneshell及其编程shell程序设计14）exec：在当前shell中执行命令，当前shell将被新的执行程序替换或覆盖。exec的用法为：exec[-cl][-aname][cmd[args]]若没有指定选项，则exec在当前shell内执行命令cmdargs；若指定-l则shell在向cmd传递第0号参数时，在它的前面加上一个“-”号。若指定-aname，则shell在向cmd传递环境变量时将把name作为cmd命令的第0号参数。若指定-c，则shell只是向cmd传递一个空环境。例如：#设有一个二进制可执行程序/usr/bin/DispAllParams专用来显示自己的全部命令行参数$exec-lDispAllParamsa1b2c3 #输出为：-DispAllParamsa1b2c3（窗口或界面被关闭）$exec-axyzDispAllParamsx1y2 #输出为：xyza1x1y2（窗口或界面被关闭）11.4Bourneshell及其编程shell程序设计15）shift：调整位置参数，其用法为：shift[n]shift[n]的功能为将第n+1，n+2，…变量的值变为$1，$2，…，n必须为大于0的整数，默认值为1。若n的值等于0或大于$#，命令执行失败，返回非零值。若执行成功则$#=$#-n。16）test：用于测试条件表达式的值。test命令主要用于测试某条件的返回值，成功或真时为0，不成功或假时为非0，其用法为：testconditiontest可用于以下4种条件的测试：两字符串间的关系；两整数间的关系；文件是否存在及属性；以上几种条件通过“与”或“或”的组合。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计表字符串间关系测试

运算符意义示例str1=str2或str1==str2相等时为真x=abc;y=acd;$x=$y为假str1!=str2不等时为真x=abc;y=acd;$x!=$y为真str非空时为真x=abc;[$x]为真-nstr长度大于0时为真x=abc;-n$x为真-zstr长度等于0时为真x=abc;-z$x为假str1<str2排序后str1在str2前为真x=abc;y=acd;$x<$y为真str1>str2排序后str1在str2后为真x=abc;y=acd;$x>$y为假11.4Bourneshell及其编程shell程序设计②用于两整数间关系的运算符运算符意义示例-eq两数相等时为真x=1;y=2;$x-eq$y为假-ne两数不等时为真x=1;y=2;$x-ne$y为真-gt前数大于后数时为真x=1;y=2;$x-gt$y为假-ge前数大于或等于后数时为真x=1;y=2;$x-eq$y为假-lt前数小于后数时为真x=1;y=2;$x-lt$y为真-le前数小于或等于后数时为真x=1;y=2;$x-le$y为真11.4Bourneshell及其编程11.4.5shell程序设计③有关文件的测试表达式测试符意义测试符意义-rfile可读时为真-wfile可写时为真-xfile可执行时为真-ffile存在且为普通文件时为真-cfile字符设备文件时为真-bfile块设备文件时为真-dfile目录文件时为真-efile文件存在时为真-h/-L符号链接时为真-HfileSemaphore时为真-ufile设置suid时为真-gfile设置sgid时为真-kfile设置sticky时为真-pfile命名pipe时为真-sfile长度>0时为真-Mfile共享内存文件时为真-Gfile存在且被EGID拥有为真-Ofile存在且被EUID拥有为真-SfileSocket为真f1-otf2文件f1比f2旧时为真f1-eff2f1与f2在同设备且i节点号相同时为真f1-ntf2文件f1比f2新为真11.4Bourneshell及其编程shell程序设计④复杂条件测试。当测试语句中的条件不止一个时，可根据实际情况使用逻辑与(-a)、或(-o)、非(!)进行组合。例如：$test-sfile-a-rfile #如果文件长度>0且可读时为真$test$val-lt0-o$val-gt7 #如果变量val的值<0或>7时为真17）[]：另一种执行test命令的方法条件判断是经常用到的，因此test语句在shell程序设计时是非常有用的。但是，采用这种方法操作显得有些不大习惯，于是又引入了另一种既方便又直观的办法。具体做法是把判断条件语句放在一对方括号中，来替代test命令。若表达式中用于测试的条件不止一个，则两个用于测试的式子间要用另一种逻辑运算符来组合，它们是与(&&）、或(||）和非(!）。例如，上面的test测试命令，可以改为：$[-sfile]&&[-rfile] #如果文件长度>0且可读时为真$[$val-lt0]||[$val-gt7] #如果变量val的值<0或>7时为真11.4Bourneshell及其编程shell程序设计3．bash的其他扩展1）参数或变量条件扩展除了${var:-val},${var:=val},${var:+val}和${var:?val}外，bash又增加了下以扩展：${#var}：变量var值的长度。${var:off}、${var:off:len}：var中从off开始长度为len的子串。${var#val}、${var##val}：从var头部去除由模式val匹配的最小、最大部分，返回剩余部分。${var%val}、${var%%val}：从var尾部去除由模式val匹配的最小、最大部分，返回剩余部分。${var/pattern/str}、${var//pattern/str}：pattern为像文件扩展一样被扩展的匹配模式，var也被扩展，且将pattern在var中的最大匹配替换为str。前者仅进行首次匹配替换，后者将进行所有的匹配替换。如果pattern的首字符为#/%，则从行首/尾进行匹配和替换。当str为NULL时，删除匹配的串。如果var为*或@，则替换将在位置参数上依次进行。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计2）“{}”扩展与路径名扩展bash还支持“{}”扩展，比如a{a,b,c,}d将被替换为aad,abd,acd，这种替换常用在命令行参数替换中。比如mkdira{1,2,3}dir将在当前目录内创建a1ddir、a2dir和a3dir目录。3）$'str'和$"str"与字符串扩展形如$'str'结构将会被扩展成一个字符串，其中的转义字符会按照ANSIC的标准被替换。c=$'\a' #\a为响铃，而非字符串'\a'str=$'\n\r' #str为回车换行，而非字符串'\n\r'形如$"str"结构会使字符串str根据当前locale来翻译。事实上，这种替换就可以理解为双引号内的替换11.4Bourneshell及其编程shell程序设计4）“(())”和“[[]]”“((expr))”对算术表达式expr求值，如果这个值不是零，则返回状态是零，否则返回1。比如：x=5;((y=x++));echo"x=$xy=$y" #x=6y=5“[[expr]]”对条件表达式expr求值，并据其结果返回0或者1。在“[[”和“]]”中间的内容不进行文件名扩展，但可进行“~”扩展、参数和变量扩展、算术扩展、命令替换、进程替换。如果使用了“==”或“!=”，则其右边会被看成一个模式，并且按照模式匹配规则进行匹配。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计5）$((expression))：计算表达式expression的值这是一个比expr计算能力更强的工具，在expression中可以包括C语言除指针以外的几乎所有运算符。例如：$x=3;y=4;z=5;r=$((z**2-x*y));echo$r #结果为13$echo$((z**2-(x**2+y**2))) #结果为06）$(cmds)：命令替换的另一种形式$(cmds)是命令替换的另一种形式，且比`cmds`具有更好的表现。等同于#tarcvfj/tmp/`whoami`.tbz2~/* #同上11.4Bourneshell及其编程shell程序设计7）进程替换进程替换的一般形式为：>(command)<(command)前者用于向命令command提供输出，后者用于从command得到输入。说明：在"<"或">"与圆括号“(”之间不能有空格。进程替换经常出现在文件名作为参数的地方。比如：#diff<(ls-a/home/test)<(ls-a/home/test1) #比较/home/test与/home/test1内容的差别#tar-cvf>(bzip2-c>/tmp/`whoami`.tbz2)~/* #将~/*打包备份为/tmp/`whoami`.tbz2，等同于#tarcvfj/tmp/`whoami`.tbz2~/* #同上11.4Bourneshell及其编程shell程序设计4．函数在shell编程时可以使用函数，但在使用之前函数必须是先定义好的，且必须出现在调用语句的前面，函数支持递归调用。函数定义时不必使用形式参数，对函数参数的引用如同在shell中使用位置参数一样。在函数体内的$1代表函数的第一个参数，$i代表函数的第i个参数，$#代表函数参数的个数，$*代表所有参数，$0不代表函数名，而是它所在的shell程序名。函数定义方法为：func_name(){ 函数体}函数调用方法为：func_nameparam1param2...函数被定义以后可以作为命令来使用。现在我们定义函数sysinfo()，如下所示。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计可以像使用shell命令一样使用函数，方法是：$sysinfox1x2x3 #函数的使用。观察参数的内容，并注意输出中的$0$sysinfox1x2x3|wc #函数与shell命令的管道链接sysinfo(){echo"$0has$#param(s),theyare:$*"echo"Ihave$#param(s),andthe1'stparamis:$1"date+"%D%t%T"uname-s}11.4Bourneshell及其编程shell程序设计5．控制结构1）if-then-fi结构if-then-fi结构的语法为：iftest_cmdthen cmd_1 ...... cmd_nfi11.4Bourneshell及其编程shell程序设计在此结构中，if和then是两个语句，若写在同一行则必须用“;”分隔。上述结构可写为：iftest_cmd;thencmd_1;…;cmd_n;fi设计一个程序，带一个（目录）参数，实现功能：（1）首先判断是否带有一个参数，若无，则显示用法信息后报错返回1；（2）若带有参数，则首先判断该参数作为文件是否存在，若不存在，报错返回2；shell程序设计11.4Bourneshell及其编程假设脚本sh01.sh程序编辑完成，执行方法如下（以下各脚本处理方法相似，不再重复）：①直接解释执行#!/usr/bin/sh#让系统调用bshell解释程序，此行不能直接跟在#!/bin/sh的后面if[$#-lt1] #判断是否有参数then #无参数echo-e"Usage:\n$0dir" #显示用法信息exit1 #返回1fiif[!-e"$1"];then #判断是否存在，若不存在返回2echo-e"$1doesn'texist!";exit2fiif[-d"$1"];then #判断是否为目录ls-a$1;exit0; #列目录内容，返回0fiecho"$1isnotadirectory" #警告信息exit3 #返回311.4Bourneshell及其编程shell程序设计假设脚本sh01.sh程序编辑完成，执行方法如下（以下各脚本处理方法相似，不再重复）：①直接解释执行 $bashsh01.sh;echo$? #无参数执行（输出略，下同） $shsh01.sh$HOME;echo$? #家目录为参数②添加执行权后执行 $chmod+xsh01.sh #添加执行权 $./sh01.shsh01.sh;echo$? #文件名为参数11.4Bourneshell及其编程shell程序设计2）if-then-elif-else-fi结构if-then-elif-else-fi结构为： iftest_cmd then statements eliftest_cmd then statements else statements fi采用此结构，sh01.sh可改写为如下所示的sh02.sh：11.4Bourneshell及其编程shell程序设计

#!/usr/bin/bashif[$#-ne1];thenecho-e"Usage:\n$0dir";exit1elif[!-e"$1"];thenecho-e"$1doesn'texist!";exit2elif[-d"$1"];thenls-a$1;exit0elseecho"$1isnotadirectory";exit3fi说明：if-fi结构可以嵌套多层。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计3）case结构case结构的格式为：casevarinval1) cmd11;…;cmd1n1;;val2) cmd21;…;cmd2n2;; ………………*) default_action;;esac注意：esac为case的倒序书写。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计4）while结构while结构的格式如下：whileconditiondo do_list #命令或语句系列done11.4Bourneshell及其编程shell程序设计设计一个菜单程序，循环接收键盘输入，根据所输入的键来执行不同的功能，直到接收到0、q或Q键退出。要求捕获信号2。为了简化设计又能说明问题，这里提供3个功能：func1、func2和Quit。实现func1和func2的功能键分别“1”和“2”，对应函数分别为func1()和func2()；用于退出的功能键为“0”、“q”或“Q”。设程序名为sh03.sh。#!/usr/bin/shfunc1(){ #定义菜单功能函数func1，用于完成功能1 echo"Thisisfunction1!"}func2(){ #定义菜单功能函数func2，用于完成功能2 echo"Thisisfunction2!"}trap""2 #捕获信号2，忽略^C#主程序whiletrue #循环接收用户输入do clear #清屏，然后显示菜单 echo-n"+----------------------------------------------+|1.func12.func20/q/Q.Exit|+----------------------------------------------+Pleasegetachoice:" readx #读键盘 case$xin 1) #处理键1，执行func1 func1;; 2)func2;; #处理键2，执行func2 0|Q|q)exit$?;; #处理0、q或Q：退出并返回上条命令执行结果 *)echo-e"\a";; #响铃表示非法输入 esac #case结构结束；esac为case的倒序书写 read-p"PressEntertocontinue:"x #读键盘暂停，供观察用。回车继续下一轮循环donesh03.sh只接收0、1、2、q和Q，输入其他键时响铃报警。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计5）until结构until结构如下：untilconditiondo do_list #命令或语句系列done设计一个程序，计算前10个正整数的和。设程序名为sh04.sh，代码如下所示。#!/usr//bin/bashx=0;y=1 #x和y分别为和和控制变量，分别被初始化为0和1until[$y-gt10]do x=`expr$x+$y` #x=x+y y=`expr$y+1` #y=y+1doneecho"1+...+10=$x" #输出结果11.4Bourneshell及其编程shell程序设计6）for结构for结构如下：forvarinval1val2…do do_listdone设计一个程序，从命令行接收一些数值参数并计算这些参数的和。设程序名为sh05.sh，代码如下。#!//usr/bin/shif[$#-lt1];thenecho-e"Usage:\n$0Number...\n";exit1;fi#无参数时，显示用法信息x=0 #x为和变量，初始化为0foryin$* #遍历所有命令行参数do #没有判断参数的合法性，因为它们可能是非数值数据 x=`expr$x+$y` #累加x=x+ydone #do结构结束echo"TheSumis:$x" #输出结果11.4Bourneshell及其编程7）从循环中跳出或继续下一个循环从循环中跳出：break[n]继续下一个循环：continue[n]设计程序，计算前n个正整数的和，n由命令行输入。设程序名为sh06.sh，代码如下shell程序设计#!/bin/shif[$#-lt1];thenecho-e"Usage:\n$0Integer\n";exit1;fi#无参数时，显示用法信息x=0;y=1 #x和y分别为和与控制变量，分别被初始化为0和1whiletrue;do x=`expr$x+$y`;y=`expr$y+1` #x=x+y;y=y+1 if[$y-gt$1];thenbreak;fi #$1为命令行参数，要为正整数doneecho"1+...+$1=$x" #输出结果11.4Bourneshell及其编程shell程序设计8）使用与或结构有条件执行命令（1）与结构的使用与结构是用&&连接的命令序列：cmd1&&cmd2&&cmd3…在此结构中的语句是按从前到后的顺序执行的，若执行中某个命令执行失败(返回码不为0），则后面的命令不再执行。（2）或结构的使用或结构是用||连接的命令序列：cmd1||cmd2||cmd3…在此结构中，只有前面的命令执行失败(返回值非0），后面的命令才会得到执行，但若有一条命令执行成功了，后面的命令就不再执行。使用与或结构有条件执行命令的示例：[-fz]&&ls-liz||touchz其功能是，若文件z存在就长格式列出其文件名及属性，否则创建之。9）命令分组在shell中，若干个命令可以放在一个执行单元内组成命令组执行，组成命令组可用以下两种形式。(cmds)：在子shell中执行。子shell执行的结果不影响当前shell程序变量的值。{cmds;}：在当前shell中执行。当前shell中执行的结果将影响当前shell的变量值。命令分组简单示例程序为sh07.sh。

#!/usr/bin/shN=2;printf"Before():N=%d|"$N;(a=2;b=3;N=`expr$a+$b`;printf"In():N=$N|")printf"After():N=$N\n" #结果为2N=2;printf"Before{}:N=%d|"$N;{a=2;b=3;N=`expr$a+$b`;printf"In{}:N=$N|";}printf"After{}:N=$N\n" #结果为511.4Bourneshell及其编程shell程序设计sh07.sh的输出结果如下，根据输出结果，可以比较(cmds)与{cmds;}的区别。Before():N=2|In():N=5|After():N=2Before{}:N=2|In{}:N=5|After{}:N=511.4Bourneshell及其编程shell程序设计10）递归shell支持递归调用。但由于shell程序及函数的返回值只有8位，故不能希望像C语言那样通过函数的返回值来实现递归计算数的阶乘等。如下所示的脚本程序sh08.sh代码为通过递归实现递归列目录的一种方法。#!/bin/shls_r(){forfin$1/*;do ls-d$f if[-d$f];then ls_r$f; #递归调用自己 fidone}if[$#-eq0-o!-e"$1"];thenecho-e"Usage:\n$0dir";exit1;fiif[-d"$1"];thenls_r$1 #列目录及其子目录elsels$1fi11.4Bourneshell及其编程shell程序设计6．shell编程综合示例示例1即时文档使用与系统用户查询使用即时文档编写一个shell程序，要求：①在即时文档内部进行参数或命令替换，显示操作者的用户名，并提示操作者输入一个用户名。②接收用户从键盘读入一个字符串（用户名），首先判断该输入内容是不是系统中已创建的用户，若不是则显示错误“Xisnotauser”并返回2；若是，再判断该用户是否已登录到系统中，若已登录则显示“Xislogined”，并返回0；否则输出“Xnotinsystemnow!”，并返回1（说明：X为用户的输入内容）。11.4Bourneshell及其编程shell程序设计设脚本程序名为sh09.sh。#!/usr/bin/shcat<<! #开始(首次）使用即时文档 Iam"`whoami`",pleasegivemeausername:!readx #读键盘输入的用户名if[-z"$x"];thenecho"Invalidusername";exit3;fi #判断$x是否为空grep-qw"$x"<<EOF #开始(第2次）使用即时文档`cut-d:-f1/etc/passwd` #获取所有用户或使用#`awk-F:'{print$1}'/etc/passwd` #功能同上一行EOFif[$?-ne0];thenecho"\"$x\"isnotauser";exit2;fi#不是一个用户who|awk'{print$1}'|grep"$x">/dev/nullif[$?-eq0];then #正在工作 echo"\"$x\"islogined!";exit0;else #未登录 echo"\"$x\"isnotinsystemnow!";exit1;fi11.4Bourneshell及其编程shell程序设计示例2为chroot做准备设计一个bshell程序，为chroot做准备（参见6.5.3）。具体的，对于chrootnewrootcmds的执行环境做自动化准备。这里，cmds为要切换根目录的命令(可以指定多个），newroot为cm