第21章 Shell编程.ppt

1、第21章 Shell编程,无法想象没有Shell的Linux会是什么样子。从一开始，Linux就是黑客们的玩具，在Linux的世界里，没有什么是不可控的。如果想要成为一名高级Linux用户，那么Shell编程是必须跨过的一道坎。本章将从正则表达式开始，逐步介绍Shell编程的基本知识。这些内容对于没有任何编程经验的读者可能有点困难，不过想一想将要接触到的激动人心的技术，请打起精神来！,21.1 正则表达式,正则表达式广泛地应用在各种脚本编程语言中，包括Perl、PHP、Ruby等等。Linux的各种编程工具也大量采用了正则表达式。可以说，有字符串处理的地方，就有正则表达式的身影。本节简要介绍正

2、则表达式的基本语法。在开始之前，首先关心一下正则表达式的“定义”。,21.1.1 什么是正则表达式？,“正则表达式（regexps）”这个词背后的历史似乎很难考证。一直以来，这个说法被人们广泛应用，没有人关心或许也没有必要关心它是怎么来的。在很多时候，“正则表达式”又被称作“模式”，所以千万别被这两件不同的外衣搞糊涂了，至少在Linux中，“模式”和“正则表达式”讲的是一回事情。 那么究竟什么是正则表达式？简单地说，这是一组对正在查找的文本的描述。考虑一个生活中的例子，老师对调皮捣蛋的学生说：“把单词表中a开头、t结尾的单词抄写10遍交给我。”那么对于正在抄写单词的学生而言，“a开头、t结尾的

3、单词”就是“对正在查找的文本的描述”。同样可以告诉Shell，“把当前目录下所有以e结尾的文件名列出来”，这是正则表达式擅长做的事情。,21.1.2 不同风格的正则表达式,正则表达式是一种概念。在此基础上，人们充分发挥想象力，发明了各种风格的正则表达式。在这个领域，至今没有什么标准可言，不同的软件和编程语言支持不同风格的表达式写法，也难怪刚刚接触正则表达式的用户会因此感到困惑。 目前在GNU/Linux中，有两套库可用于正则表达式编程：POSIX库和PCRE库。前者是Linux自带的正则表达式库；后者是Perl的正则表达式库。从功能上看，PCRE风格的正则表达式更强大一些，但也更难掌握一些。本

4、节选择POSIX风格的正则表达式作为讨论对象，POSIX库不需要额外安装，直接使用即可。在工具方面，本节所有的示例都在egrep工具中测试通过，参考5.5.8节了解egrep的详细信息。,21.1.3 快速上手：在字典中查找单词,现在来考虑本节开始的那个例子。老师要求抄写单词表中“a开头、t结尾”的单词，学生现在很想知道他究竟要花多少时间在这个作业上。/usr/share/dict/words中包含了多达98568个单词，看起来无论老师所说的“单词表”是什么，Linux给出的估算只多不少： $ egrep a.*t$ /usr/share/dict/words#列出单词表中a开头t结尾的所有单

5、词 abaft abandonment abasement abatement abbot abduct aberrant abet abhorrent,21.1.4 字符集和单词,在正则表达式中，句点“.”用于匹配除换行符之外的任意一个字符。下面这条正则表达式可以匹配诸如“cat”、“sat”、“bat”这样的字符串： .at “.”能够匹配的字符范围是最大的。上面这个正则表达式还能够匹配“#at”、“at”、“_at”这样的字符串。很多时候，需要缩小选择范围使匹配更为精确。为了限定“at”前的那个字符只能是小写字母，可以这样写正则表达式： a-zat,21.1.5 字符类,除了字符集，PO

6、SIX风格的正则表达式还提供了预定义字符类来匹配某些特定的字符。例如，下面的命令列出文件中所有以大写字母开头，以小写t结尾的行： $ egrep :upper:t$ words At It Lt Mt Pt St,21.1.6 位置匹配,字符“”和“$”分别用于匹配行首和行尾。下面这条正则表达式用于匹配所有以“a”开头、“t”结尾、“a”和“t”之间包含一个小写字母的行： aa-zt$ “”和“$”不必同时使用，下面这条表达式匹配所有以数字开头的行： 0-9 可以想见，“$”这样的写法将匹配空行。而“$”则是没有意义的，系统不会对这个表达式报错，但也不会输出任何东西。,21.1.7 字符转义,

7、读者可能已经有了这样的疑问：既然句点“.”在正则表达式中表示“除换行符之外的任意一个字符”，那么如何匹配句点“.”本身呢？这就需要用到转义字符“”。“”可以取消所有元字符的特殊含义，例如“.”匹配句点“.”，“”匹配左方括号“”而为了匹配“”，就要用“”来指定。例如下面这条正则表达式匹配“”： ,21.1.8 重复,用户有时候希望某个字符能够不只一次地出现。正则表达式中的星号“*”表示在它前面的模式应该重复0次或者多次。下面这条正则表达式用于匹配所有以“a”开头、以“t”结尾的行： a.*t$ 简单地讲解一下这条表达式：“a”匹配以“a”开头的行；“.”匹配一个字符（除了换行符）；“*”指定之

8、前的那个字符（由“.”匹配）可以重复0次或多次；“t$”匹配以“t”结尾的行。 与此相类似的两个元字符是“+”和“?”。“+”指定重复1次或更多次；“?”指定重复0次或1次。下面这条正则表达式匹配所有在单词“hi”后面隔了一个或几个字符后出现单词“Jerry”的行： .+,21.1.9 子表达式,“子表达式”也被称为“分组”，这不是什么新的概念。小学生都知道，为了计算1+3的和与4的乘积，必须用括号把1+3括起来。正则表达式也一样，请看下面这个例子： $ egrep (or)2, /usr/share/dict/words sororities sorority sororitys,21.1.

9、10 反义,很多时候用户想说的是“除了这个字符，其他什么都可以”，这就需要用到“反义”。下面这条正则表达式匹配除了字母y的任何字符： y 与此相似的是，下面这条正则表达式匹配除了字母a、e、i、o、u的所有字符： aeiou 注意到“”在表示行首和反义时在位置上的区别。下面的例子匹配所有不以字母y开头的行： y,21.1.11 分支,读者已经看到，正则表达式对用户提交的信息简单地执行“与”的组合。举例来说，下面的这条语句匹配所有以字母h开头，“并且”以字母t结尾的行： ht$ 那么，如何匹配以字母h开头，“或者”以字母t结尾的行？分支（以竖线“|”表示）就用来完成“或”的组合。下面这条正则表达

10、式用于匹配以字母h开头，“或者”以字母t结尾的行： h|t$ 再看一个稍微复杂一些的例子。下面这一长串正则表达式可以匹配1到12月的英文写法，包括完整拼写和缩写形式： Jan(uary| |.)|Feb(uary| |.)|Mar(ch| |.)|Apr(il| |.)|May( |.)|Jun(e| |.)|Jul(y| |.)|Aug(ust| |.)|Sep(tember| |.)|Oct(ober| |.)|Nov(ember| |.)|Dec(ember| |.) 如果合在一起很难看清楚的话，下面以一月份为例分析这个正则表达式的写法： Jan(uary| |.),21.1.12 逆向

11、引用,在子表达式（分组）中捕获的内容可以在正则表达式中的其他地方再次使用，用户可以使用反斜杠（）加上子表达式的编号来指代该分组匹配到的内容。这样的说法看上去有点不知所云，不妨来看几个例子： ().?( )*1,21.2 Shell脚本编程,这一节将正式开始介绍Shell脚本编程，严格地说是BASH Shell编程，这个“外壳”程序将贯穿于整本书。本节将尽可能多而清晰地向读者展现Shell编程的魅力，但也只是“尽可能多”而已。的确，要在这样一个小节内讲述Shell编程的全部细节是不现实的，很多介绍Shell编程的努力最终都变成了厚厚的一本书。读者如果希望了解更多这方面的内容，那么介绍UNIX S

12、hell编程的经典书籍都是值得推荐的资料。一再强调的是，这一节的内容只适合入门。,21.2.1 我需要什么工具？,写Shell脚本不需要编译器（和所有的脚本语言一样）、也不需要什么集成开发环境（也许有吧，但至少笔者还没有见到过）。所有的工具只是一个文本编辑器。Vim和Emacs无疑是Shell编程的首选工具，这是大部分主流程序员的选择。图形化的gedit和kate也是不错的选择，它们都支持对Shell脚本的语法加亮。 笔者的建议是，不必陷入编程工具优劣的争论。Vim、Emacs、gedit、kate抑或是其他文本编辑器都是不错的编写Shell脚本的工具，只要用的顺手就可以。如果找不到足够的理由

13、学习Vim和Emacs，那么就先放在一边吧。工具永远只是工具，使用工具做出些什么才是真正重要和值得去关心的。,21.2.2 第一个程序：Hello World!,这是最古老、最经典的入门程序，用于在屏幕上打印一行字符串“Hello World!”。借用这个程序，来看一看一个基本的Shell程序的构成。使用文本编辑器建立一个名为hello的文件，包含以下内容： #! /bin/bash #Display a line echo Hello World! 要执行这个Shell脚本，首先应该要为它加上可执行权限。完成这个操作后，就可以运行脚本了： $ chmod +x hello#为脚本加上可执行权

14、限，后文讲解时将省略这一步 $ ./hello Hello World!,21.2.3 变量和运算符,这一节介绍变量和运算符的使用。变量是任何一种编程语言所必备的元素，运算符也是。通过将一些信息保存在变量中，可以留作以后使用。通过这一节的学习，读者将学会如何操作变量和使用运算符。 1变量的赋值和使用 2变量替换 3位置变量 4BASH Shell引号规则 5运算符,21.2.4 表达式求值,之所以单独列出这一节，因为这是让很多初学者感到困惑的地方。Shell中进行表达式求值有和其他编程语言不同的地方。首先来看一个例子，这个例子可以“帮助”读者产生困惑。 $ num=1 $ num=$num+2

15、 $ echo $num 1+2,21.2.5 脚本执行命令和控制语句,本节将介绍Shell脚本中的执行命令以及控制语句。在正常情况下，Shell按顺序执行每一条语句，直至碰到文件尾。但在多数情况下，需要根据情况选择相应的语句执行，或者对一段程序循环执行。这些都是通过控制语句实现的。 1if选择结构 2case多选结构,21.2.6 条件测试,几乎所有初学Shell编程的人都会对这部分内容感到由衷的困惑。Shell和其他编程语言在条件测试上的表现非常不同，读者在C/C+积累的经验甚至可能会帮倒忙。理解这一节对顺利进行Shell编程至关重要，因此如果读者是第一次接触的话请耐心地读完这冗长的一节。

16、 1if判断的依据 2test命令和空格的使用,21.2.7 循环结构,循环结构用于反复执行一段语句，这也是程序设计中的基本结构之一。Shell中的循环结构有3种：while、until和for，下面逐一介绍这三种循环语句。 1while语句 2until语句 3for语句,21.2.8 读取用户输入,Shell程序并不经常和用户进行大量的交互，但一些时候接受用户的输入仍然是必须的。read命令提供了这样一个功能，从标准输入接受一行信息。在前面的几节中，读者已经在一些程序中使用了read命令，这里将进一步解释其中的细节。 read命令接受一个变量名作为参数，把从标准输入接收到的信息存放在这个变

17、量中。如果没有提供变量名，那么读取的信息将存放在变量REPLY中。下面的例子说明了这一点： $ read Hello World! $ echo $REPLY Hello World!,21.2.9 脚本执行命令,下面介绍另两条用于控制脚本行为的命令：exit和trap，前者退出脚本并返回一个特定的值，后者用于捕获信号。合理地使用这两条命令，可以使脚本的表现更为灵活高效。 1exit命令 2trap命令,21.2.10 创建命令表,21.2.6节（条件测试）中已经提到，test命令的-a和-o参数执行第二条测试命令的情况是不同的，这一点同样适用于Shell内建的“&”和“|”。事实上，“&”和

18、“|”更多地被用来创建命令表，命令表可以利用一个命令的退出值来控制是否执行另一条命令。下面这条命令取自系统的rc脚本： -d /etc/rc.boot & run-parts /etc/rc.boot,21.2.11 其他有用的Shell编程工具,这一节介绍一些有用的Shell工具。这些工具在之前的章节中没有出现，但是可能对从事Shell编程的用户会很有用。其中一些和脚本编程密切相关，另一些则是关于文件操作的。 1cut命令 2diff命令 3sort命令 4uniq命令 5tr命令 6wc命令 7substr命令 8seq命令,21.2.12 定制工具：安全的delete命令,系统的rm命令

19、常常导致一些不愉快的事情。默认情况下rm不会在删除文件前提示用户是否真的想这么做，删除后也不能再从系统中恢复。这意味着用户不得不为自己的一时糊涂付出惨痛的代价。Shell编程总是能帮助用户摆脱类似的烦恼：系统没有的，就自己动手创造。这一节将设计一个相对“安全”的delete命令来替代rm。好吧，废话少说，首先来看一下究竟有哪些事情需要去做： 在用户的主目录中添加目录.trash用作“回收站”； 在每次删除文件和目录前向用户确认； 将需要“删除”的文件和目录移动到/.trash中。,21.3 Shell定制,本节介绍如何在Shell中设置环境变量，以及如何使用别名。到目前为止，读者已经掌握了足够

20、多的和Shell有关的知识，这部分的内容将帮助读者定制自己的Shell。创建一个足够顺手的工作环境总会让人心情愉快。,21.3.1 修改环境变量,“环境变量”是一些和当前Shell有关的变量，用于定义特定的Shell行为。餐厅的服务员必须依照菜单给顾客上菜，Shell也一样。使用printenv命令可以查看当前Shell环境中所有的环境变量： $ printenv#显示环境变量 GPG_AGENT_INFO=/tmp/seahorse-O0kojq/S.gpg-agent:7473:1 SHELL=/bin/bash TERM=xterm DESKTOP_STARTUP_ID= XDG_SES

21、SION_COOKIE=655ca7009509be1906041979490c7421-1231999675.14837-1239878042 GTK_RC_FILES=/etc/gtk/gtkrc:/home/lewis/.gtkrc-1.2-gnome2 WINDOWID=79691867 USER=lewis http_proxy=01:6666/ PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games DISPLAY=:0.0 GTK_IM_MODUL

22、E=scim-bridge LESSCLOSE=/usr/bin/lesspipe %s %s COLORTERM=gnome-terminal,21.3.2 设置别名,别名是BASH Shell的一个特性，使用别名可以简化命令的输入。如果正在使用openSUSE，可以试试下面这个命令： $ l#字母“l” drwxr-xr-x 2 lewis lewis 4096 2008-11-08 08:57 account drwx- 2 root root 4096 2008-11-04 21:39 Desktop lrwxrwxrwx 1 lewis lewis 26 2008-11-01 23:19 Examples - /usr/share/example-content -rw-r-r- 1 lewis lewis 27504640 2008-11-07 15:50 linux_book_bak.tar drwxr-xr-x 2 lewis lewis 4096 2008-11-08 16:02 shell -rw-r-r- 1 lewis lewis 1306 2008-11-02 00:0