Linux下的shell简介(三) 原

一、什么是shell

        shell的本意是“壳”的意思,其实已经很形象地说明了shell在Linux系统中的作用。shell就是围绕在Linux内核之外的一个“壳”程序,

用户在操作系统上完成的所有任务都是通过shell与Linux系统内核的交互来实现的。

我们应该熟悉DOS系统中command.com程序,shell的功能与此类似,但是shell的功能更加强大,更加好用。

 各种操作系统都有自己的shell。以DOS为例,它的shell就是command.com程序。DOS下还出现了很多第三方命令解释程序,例如4DOS、NDOS等,这些命令解释程序完全可以取代标准的command.com程序。同样,Linux下除了默认的Bourne again shell(bash),还有很多其他的shell,例如C shell(csh)、Korn shell(ksh)、Bourne shell(sh)和Tenex C shell(tcsh)等。每个版本的shell功能基本相同,但各有千秋,现在的Linux系统发行版一般都以bash作为默认的shell。

        shell本身是一个C语言编写的程序,是用户和操作系统内核之间通信的桥梁。shell既是一种命令解释程序,又是一种功能强大的解释型程序设计语言。作为命令解释程序,shell解释用户输入的命令,然后提交到内核处理,最后把结果返回给用户。

        为了加快命令的运行,同时更有效地定制shell程序,shell中定义了一些内置的命令,一般我们把shell自身解释执行的命令称为内置命令

例如下面我们将要讲到的cd、exit和echo等命令,都是属于bash的内置命令。

当用户登录系统后,shell以及内置命令就被系统载入到内存,并且一直运行,直到用户退出系统为止

        除了内置命令,Linux系统上还有很多可执行文件。可执行文件类似于Windows下的.exe文件,这些可执行文件也可以作为shell命令来执行。其实Linux上很多命令都不是shell的内置命令,例如ls就是一个可执行文件,存放在/bin/ls中。这些命令与shell内置命令不同,只有当它们被调用时,才由系统装入内存执行。

        当用户登录系统后,如果是登录字符界面,将出现shell命令提示符。“#”表示登录的用户是系统超级用户,“$”表示登录到系统的是普通用户。

shell执行命令解释的具体过程为:用户在命令行输入命令提交后,shell程序首先检测是否为内置命令,如果是,就通过shell内部的解释器将命令解释为系统调用,然后提交给内核执行;如果不是shell内置的命令,那么shell会按照用户给出的路径或者根据系统环境变量的配置信息在硬盘寻找对应的命令,然后将其调入内存,最后再将其解释为系统调用,提交给内核执行。

        最后shell还是强大的解释型程序设计语言,它定义了各种选项和变量,几乎支持高级程序语言的所有程序结构,例如变量、函数、表达式和循环等。利用shell可以编写shell脚本程序,类似于Windows/DOS下的批处理文件,但是shell功能更加完善,更加强大。

二、shell命令的语法分析

        Linux下的各种shell的主要区别在于命令行的语法。对于一些普通的命令,各个shell版本的语法基本相同,只有在编写一个shell脚本或者使用一些shell高级特性的时候,各个版本shell的差异才会显示出来。

        shell语法分析是指shell的对命令的扫描处理过程,也就是把命令或者用户输入的内容分解成要处理的各个部分的操作。在Linux系统下,shell语法分析包含很多的内容,例如重定向、文件名扩展和管道等。

        本节以bash为例,介绍shell命令的语法分析。

        1.shell的命令格式

        用户登录系统后,shell命令行启动。shell遵循一定的语法格式将用户输入的命令进行分析解释并传递给系统内核。

        shell命令的一般格式为:

command    [-options]    parameter1 parameter2 ...

        其中,

  •   command:表示命令的名称,例如变换路径的指令为cd等等;
  •   options:表示命令的选项,方括号[] 并不存在实际的指令中,而加入参数设定时,通常为 - 号,有时候完整名称会输入 -- 符号;
  •   parameter1 parameter2 ...:表示命令的参数,为依附在options后面的参数,或者是command的参数;
  •   中间以空格来区分,不论空几格shell都视为一格
  •   指令太长的时候,可以使用 \ 符号来【Enter】,使指令连续到下一行。

    根据习惯,我们一般把具有以上格式的字符串称为命令行。命令行是用户与shell之间对话的基本单位。

    在命令行中,选项是包含一个或多个字母的代码,主要用于改变命令的执行方式。一般选前前面有一个"-" 符号,用于区别参数

例如:

[root@server ~]#ls -a

ls命令加上-a选项后,列出当前目录下的所有文件(包含隐藏文件)。如果ls不加“-a”选项,则仅仅显示当前目录下的文件名和目录(不显示隐藏文件)。

一般命令都有很多选项,可以单独列出它们,也可以在“-”后面把需要的选项都列出来,例如,

ls –a –l也可以写成:ls –al

很多命令都可以接受参数。参数就是在选项后面紧跟的一个或多个字符串,这些字符串指定了命令的操作对象,如文件或者目录。

例如,要显示/etc目录下的所有文件及信息,可用以下命令:

[root@Server ~]#ls –al  /etc

特殊情况下,有些命令可以不带参数,例如ls命令,而有些必须带参数。当参数不够时,shell就会给出错误提示。例如,mv命令至少需要两个参数。

[root@Server ~]#mv  mylinux1.txt  mylinux.txt

在shell的一个命令行中,还可以输入多个命令,用分号 ; 将各个命令分开,例如:

[root@Server ~]#ls –al;cp mylinux1.txt  mylinux2.txt

相反也可以在多行中输入一个命令,用“\”将一个命令持续到下一行

[root@Server ~]#cp –i \

>mylinux1.txt \

> mylinux2.txt

        2.shell的通配符

                    通配符主要是为了方便用户对文件或者目录的描述,例如用户仅仅需要以“.sh”结尾的文件时,使用通配符就能很方便地实现。各个版本的shell都有通配符,这些通配符是一些特殊的字符,用户可以在命令行的参数中使用这些字符,进行文件名或者路径名的匹配。shell将把与命令行中指定的匹配规则符合的所有文件名或者路径名作为命令的参数,然后执行这个命令。

bash中常用的通配符有“*”、“?”、“[]”。

(a)“*”——匹配任意一个或多个字符

例如:

[root@Server ~]#ls *.txt

这个命令是列出当前目录中所有以“.txt”结尾的文件(除去以“.”开头的文件)。

[root@Server ~]#cp doc/* /opt

表示将doc目录下的所有文件(除去以“.”开头的文件)拷贝到/opt目录下。

(b)“?”——匹配任意单一字符

例如:

[root@Server ~]#ls ab?.txt

将列出当前目录下以ab开头,随后一个字母是任意字符,接着以“.txt”结尾的文件。

[root@Server ~]#ls ab??.txt

将列出当前目录下以ab开头,随后的两个字母是任意字符,接着以“.txt”结尾的文件。

(c)“[]”——匹配任何包含在方括号内的单字符

例如:

[root@Server ~]#ls /dev/sda[12345]

/dev/sda1  /dev/sda2  /dev/sda3  /dev/sda4  /dev/sda5

上面列出了在/dev目录下以sda开头,第4个字符是1、2、3、4或5的所有文件。

[root@Server ~]#ls /dev/sda[1-5]

在方括号中“1-5”给出了匹配的范围,与上面一条命令完全等效。

(d)通配符的组合使用

在Linux下,通配符也可以组合使用,例如:

[root@Server ~]#ls [0-9]?.conf

列出当前目录下以数字开头,随后一个是任意字符,接着以“.conf”结尾的所有文件。

[root@Server ~]#ls [xyz]*.txt

列出当前目录下以x、y或z开头,最后以“.txt”结尾的文件。

        3.shell的重定向

Linux下系统打开3个文件,即标准输入、标准输出和标准错误输出。用户的shell将键盘设为默认的标准输入,默认的标准输出和标准错误输出为屏幕。也就是用户从键盘输入命令,然后将结果和错误信息输出到屏幕。

所谓的重定向,就是不使用系统默认的标准输入输出,而是重新指定,因此重定向分为输入重定向、输出重定向和错误输出重定向。

        4.shell的管道

    管道可以把很多命令连接起来,可以把第1个命令的输入当作第2个命令的输出,第2个命令的输出当作第3个命令的输入,依此类推。因此,管道的作用就是把一个命令的输出当作下一个命令的输入,而不经过任何中间文件。

    通过 管道符 “|”  可以建立管道连接。

例如:列一个目录下的文件,由于内容太多,我们应该学会用more来分页显示。这得和管道 | 结合起来 。(每页显示5个文件信息,按 Ctrl+F 或者 空格键 将会显示下5条文件信息)

按 【空格键】

        5.shell中的引用

在bash中有很多特殊字符,这些字符本身就具有特殊含义。如果在shell的参数中使用它们,就会出现问题。Linux中使用了“引用”技术来忽略这些字符的特殊含义

引用技术就是通知shell将这些特殊字符当作普通字符处理。

shell中用于引用的字符有转义字符“\”、单引号“'”、双引号“" "”

1)转义字符“\”

如果将“\”放到特殊字符前面,shell就忽略这些特殊字符的原有含义,当作普通字符对待,例如:

[root@Server ~]#ls

abc?*  C:\backup

[root@Server ~]#mv abc\?\*  abc

[root@Server ~]#mv C\:\\backup backup

上面是将abc?*重命令为abc,将C:\backup重命名为backup。因为文件名中含有特殊字符,所有都使用了转义字符“\”。

2)单引号“'”

将字符串放到一对单引号之间,那么字符串中所有字符的特殊含义将被忽略,例如:

[root@Server ~]#mv C\:\\backup backup

[root@Server ~]#mv 'C:\backup'  backup

上面两条命令完全等效。

3)双引号“" "”

双引号的引用与单引号基本相同,包含在双引号内的大部分特殊字符可以当作普通字符处理,但是仍有一些特殊字符即使用双引号括起来,也仍然保留自己的特殊含义,比如“$”、“\”和“`”。

[root@Server ~]#str="The \$SHELL Current shell is $SHELL"

[root@Server ~]#str1="\$$SHELL"

[root@Server ~]#echo $str

The $SHELL Current shell is /bin/bash

[root@Server ~]#echo $str1

$/bin/bash

从上面输出可以看出,“$”和“\”在双引号内仍然保留了特殊含义。

[root@Server ~]# str="This hostname is `hostname`"

[root@Server ~]# echo $str

This hostname is Server

上面的输出中,字符“`”在双引号中也保留了自己特殊含义。

        6.shell的自动补齐命令行

自动补齐命令行是bash一个简单而且实用的功能,自动补齐命令行也就是在输入命令时不必把命令输全,shell就能智能判断用户所要输入的命令。

当用户输入某个命令的一部分后,按下“Tab”键,shell就会根据系统环境变量信息提示出与用户输入命令相似的所有命令和文件,例如:

[root@Server ~]# if <按Tab键>

if    ifcfg    ifconfig   ifdown    ifenslave  ifnames    ifrename   ifup

可以从上面看到,用户输入“if”后按“Tab”键,即可显示以“if”为前缀的所有命令和文件。如果需要的是ifconfig命令,那么只需再次输入“co”,然后按“Tab”键,shell就能补全命令。

三、Shell有两种执行命令的方式:

  • 交互式(Interactive):解释执行用户的命令,用户输入一条命令,Shell就解释执行一条。
  • 批处理(Batch):用户事先写一个Shell脚本(Script),其中有很多条命令,让Shell一次把这些命令执行完,而不必一条一条地敲命令。

Shell脚本和编程语言很相似,也有变量和流程控制语句,但Shell脚本是解释执行的,不需要编译,Shell程序从脚本中一行一行读取并执行这些命令,相当于一个用户把脚本中的命令一行一行敲到Shell提示符下执行。

四、几种常见的Shell

hell是一种脚本语言,那么,就必须有解释器来执行这些脚本。 Unix/Linux上常见的Shell脚本解释器有bash、sh、csh、ksh等,习惯上把它们称作一种Shell。我们常说有多少种Shell,其实说的是Shell脚本解释器。

bash

bash是Linux标准默认的shell。bash由Brian Fox和Chet Ramey共同完成,是BourneAgain Shell的缩写,内部命令一共有40个。 Linux使用它作为默认的shell是因为它有诸如以下的特色:

· 可以使用类似DOS下面的doskey的功能,用方向键查阅和快速输入并修改命令。

· 自动通过查找匹配的方式给出以某字符串开头的命令。

· 包含了自身的帮助功能,你只要在提示符下面键入help就可以得到相关的帮助。

sh

sh 由Steve Bourne开发,是Bourne Shell的缩写,sh 是Unix 标准默认的shell。

ash

ash shell 是由Kenneth Almquist编写的,Linux中占用系统资源最少的一个小shell,它只包含24个内部命令,因而使用起来很不方便。

csh

csh 是Linux比较大的内核,它由以William Joy为代表的共计47位作者编成,共有52个内部命令。该shell其实是指向/bin/tcsh这样的一个shell,也就是说,csh其实就是tcsh。

ksh

ksh 是Korn shell的缩写,由Eric Gisin编写,共有42条内部命令。该shell最大的优点是几乎和商业发行版的ksh完全兼容,这样就可以在不用花钱购买商业版本的情况下尝试商业版本的性能了。 注意:bash是 Bourne Again Shell 的缩写,是linux标准的默认shell ,它基于Bourne shell,吸收了C shell和Korn shell的一些特性。bash完全兼容sh,也就是说,用sh写的脚本可以不加修改的在bash中执行。

五、Shell脚本语言与编译型语言的差异

大体上,可以将程序设计语言可以分为两类:编译型语言解释型语言

编译型语言

很多传统的程序设计语言,例如Fortran、Ada、Pascal、C、C++和Java,都是编译型语言。这类语言需要预先将我们写好的源代码(source code)转换成目标代码(object code),这个过程被称作“编译”。 运行程序时,直接读取目标代码(object code)。由于编译后的目标代码(object code)非常接近计算机底层,因此执行效率很高,这是编译型语言的优点。 但是,由于编译型语言多半运作于底层,所处理的是字节、整数、浮点数或是其他机器层级的对象,往往实现一个简单的功能需要大量复杂的代码。例如,在C++里,就很难进行“将一个目录里所有的文件复制到另一个目录中”之类的简单操作。

解释型语言

解释型语言也被称作“脚本语言”。执行这类程序时,解释器(interpreter)需要读取我们编写的源代码(source code),并将其转换成目标代码(object code),再由计算机运行。因为每次执行程序都多了编译的过程,因此效率有所下降。 使用脚本编程语言的好处是,它们多半运行在比编译型语言还高的层级,能够轻易处理文件与目录之类的对象;缺点是它们的效率通常不如编译型语言。不过权衡之下,通常使用脚本编程还是值得的:花一个小时写成的简单脚本,同样的功能用C或C++来编写实现,可能需要两天,而且一般来说,脚本执行的速度已经够快了,快到足以让人忽略它性能上的问题。脚本编程语言的例子有awk、Perl、Python、Ruby与Shell。

六、什么时候使用Shell

因为Shell似乎是各UNIX系统之间通用的功能,并且经过了POSIX的标准化。因此,Shell脚本只要“用心写”一次,即可应用到很多系统上。因此,之所以要使用Shell脚本是基于:

简单性:Shell是一个高级语言;通过它,你可以简洁地表达复杂的操作。

可移植性:使用POSIX所定义的功能,可以做到脚本无须修改就可在不同的系统上执行。

开发容易:可以在短时间内完成一个功能强大又妤用的脚本。

但是,考虑到Shell脚本的命令限制和效率问题,下列情况一般不使用Shell:

1. 资源密集型的任务,尤其在需要考虑效率时(比如,排序,hash等等)。

2. 需要处理大任务的数学操作,尤其是浮点运算,精确运算,或者复杂的算术运算(这种情况一般使用C++或FORTRAN 来处理)。

3. 有跨平台(操作系统)移植需求(一般使用C 或Java)。

4. 复杂的应用,在必须使用结构化编程的时候(需要变量的类型检查,函数原型,等等)。

5. 对于影响系统全局性的关键任务应用。

6. 对于安全有很高要求的任务,比如你需要一个健壮的系统来防止入侵、破解、恶意破坏等等。

7. 项目由连串的依赖的各个部分组成。

8. 需要大规模的文件操作。

9. 需要多维数组的支持。

10. 需要数据结构的支持,比如链表或数等数据结构。

11. 需要产生或操作图形化界面 GUI。

12. 需要直接操作系统硬件。

13. 需要 I/O 或socket 接口。

14. 需要使用库或者遗留下来的老代码的接口。

15. 私人的、闭源的应用(shell 脚本把代码就放在文本文件中,全世界都能看到)。

如果你的应用符合上边的任意一条,那么就考虑一下更强大的语言吧——或许是Perl、Tcl、Python、Ruby——或者是更高层次的编译语言比如C/C++,或者是Java。即使如此,你会发现,使用shell来原型开发你的应用,在开发步骤中也是非常有用的。

七、第一个Shell脚本

打开文本编辑器,新建一个文件,扩展名为sh(sh代表shell),扩展名并不影响脚本执行,见名知意就好,如果你用php写shell 脚本,扩展名就用php好了。 输入一些代码:

 #!/bin/bash

 echo "Hello World !"

#!” 是一个约定的标记,它告诉系统这个脚本需要什么解释器来执行,即使用哪一种Shell。echo命令用于向窗口输出文本。 运行Shell脚本有两种方法。

作为可执行程序

将上面的代码保存为test.sh,并 cd 到相应目录:

chmod +x ./test.sh  #使脚本具有执行权限

./test.sh  #执行脚本

注意,一定要写成./test.sh,而不是test.sh。运行其它二进制的程序也一样,直接写test.sh,linux系统会去PATH里寻找有没有叫test.sh的,而只有/bin, /sbin, /usr/bin,/usr/sbin等在PATH里,你的当前目录通常不在PATH里,所以写成test.sh是会找不到命令的,要用./test.sh告诉系统说,就在当前目录找。 通过这种方式运行bash脚本,第一行一定要写对,好让系统查找到正确的解释器。 这里的"系统",其实就是shell这个应用程序(想象一下Windows Explorer),但我故意写成系统,是方便理解,既然这个系统就是指shell,那么一个使用/bin/sh作为解释器的脚本是不是可以省去第一行呢?是的。

作为解释器参数

这种运行方式是,直接运行解释器,其参数就是shell脚本的文件名,如:

/bin/sh test.sh

/bin/php test.php

这种方式运行的脚本,不需要在第一行指定解释器信息,写了也没用。 再看一个例子。下面的脚本使用 read 命令从 stdin 获取输入并赋值给 PERSON 变量,最后在 stdout 上输出:

1. #!/bin/bash

2. 

3. # Author : mozhiyan

4. # Copyright (c) http://see.xidian.edu.cn/cpp/linux/

5. # Script follows here:

6. 

7. echo "What is your name?"

8. read PERSON

9. echo "Hello, $PERSON"

运行脚本:

chmod +x ./test.sh

$./test.sh

What is your name?

mozhiyan

Hello, mozhiyan

$

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