Shell编程-03-Shell脚本初步入门

什么是Shell

    简单来说Shell其实就是一个命令解释器，而它的作用就是解释并执行用户输入的命令及程序。用户每输入一条命令，Shell就解释执行一次。这种方式很容易让大家想起在Windows环境中使用的command命令，我们在cmd窗口输入一条命令，按下Enter键，则执行相应的命令和结果。
    Shell位于操作系统的最外层，对外提供与用户交互式的对话并返回相应的执行结果，对内则是将用户输入的命令解释给操作系统。Shell在操作系统中所处的位置如下图所示：

3-1 Shell在操作系统的位置.jpg

Shell在英文中的意思就是外壳、贝壳等，从图中也可以看出，Shell就像壳一样包住了系统的核心（Kernel）

Shell命令与Command命令对比

3-2 Shell命令与Command命令_c2i.jpg

什么是Shell脚本

    在理解了Shell之后，我们再来看看Shell脚本。当命令或程序语句不是在命令行中执行时，而是通过程序文件来执行时，该程序就称之为Shell脚本，我依然拿Windows来做比例。当我们需要执行比较少的命令时，我们可以一个一个命令的进行手动输入，如果需要执行成百上千的命令时，你会怎么办？聪明的你肯定会脱口而出，用批处理（扩展名一般为bat或cmd）。其实Shell脚本就类似于批处理，通过在脚本中定义变量、执行命令、调用函数和逻辑判断、循环等形成一个有机的整体，便形成一个功能强大、自动化程度较高的脚本。

• 在Windows通过批处理获取系统信息保存为txt文件，而后自动打开该文件，代码如下：

@echo off
set date=%date:~0,4%-%date:~5,2%-%date:~8,2%
echo "当前时间为："%date%
cd /d "D:\"
mkdir SystemInfo
cd /d "SystemInfo"
systeminfo>systeminfo%date%.txt
start systeminfo%date%.txt
pause

• Shell脚本判断当前登录用户是否为root

# !/bin/bash
currentName=`whoami`
echo $currentName
if [ "$currentName" = "root" ]
  then
    echo "Current Login User is root"
else
  echo "Current Login User is :"$currentName
fi

Shell脚本语言的种类

    Shell 脚本语言是弱类型语言，即无须定义变量类型即可使用。在UNIX/Linux中主要有两大类Shell:Bourne Shell和C Shell。

Bourne Shell

    Bourne Shell包括Bourne Shell（sh）、Korn Shell(ksh)、Bourne Again Shell(bash)三种类型。

• Bourne Shell
    由AT&T的Steve Bourne开发，是标准的UNIX Shell，很多UNIX系统都配有sh。

• Korn Shell(ksh)
    由David Korn开发，是Bournd Shell(sh)的超集合并且添加了csh引入的新功能，是目前很多UNIX系统标配的Shell，这些系统上的/bin/sh往往指向/bin/ksh的符号链接

• Bourne Again Shell(bash)
    由GNU项目组开发，主要目标是与POSIX标准操持一致，同时兼容sh。bash从csh和ksh借鉴了很多功能，是各种Linux发行版本默认配置的Shell。Linux系统上的/bin/sh往往是指向/bin/bash的符号链接。但bash和sh还是有很多不同之处，虽然bash扩展了一些命令和参数，但bash并不完全兼容sh，两者之间有些行为并不一致。在大多数情况下区别不太大，有时还可以使用bash替代sh。

C Shell

    C Shell包括csh和tcsh两种。csh由Berkeley大学开发，随之BSD UNIX发布，它的流程控制语句很像C语言，支持很多Bourne Shell所不支持的功能，如作业控制、别名、系统算术、命令历史、命令行编辑等。tcsh是csh的增强版，加入了命令补全等功能，在FreeBSD、Mac OS X等系统上代替了csh。
    以上介绍的这些Shell中，较为通用的是标准的Bourne Shell（sh）和C Shell(csh)，而其中Bourne Shell(sh)已经被Bourne Again Shell（bash）所取代。可通过以下命令查看CentOS 7.3系统Shell的支持情况。

[admin@CentOS7 tmp]$ cat /etc/shells
/bin/sh             #Linux常用的Shell,指向/bin/bash
/bin/bash           #Linux常用的Shell,也是默认使用的Shell
/sbin/nologin       #Linux常用的Shell，用于禁止用户登录
/usr/bin/sh
/usr/bin/bash
/usr/sbin/nologin
/bin/tcsh
/bin/csh

Linux系统中主流的Shell是bash，而bash是由Bourne Shell（sh）发展而来，同时bash还包含了csh和ksh的特色。因此大多数脚本都可以不做修改即可在sh运行，如果使用sh后结果与预期有差异，可以尝试用bash代替sh.

常用操作系统默认Shell

    在常用的操作系统中，Linux中默认的Shell是Bourne Again Shell(bash)，Solaris和FreeBSD下默认的是Bourne Shell（sh），AIX下默认的是Korn Shell（ksh）。那么问题来了，我们该如何查看所使用系统的Shell？以CentOS为例查看系统默认的Shell：

• 方法一：

[admin@CentOS7 tmp]$ echo $SHELL
/bin/bash

• 方法二：

[admin@CentOS7 tmp]$ grep root /etc/passwd
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
operator:x:11:0:operator:/root:/sbin/nologin

root用户结尾的/bin/bash就是用户登录后的Shell解释器。后续文章中重点讲解的是Bourne Again Shell(bash)。

Shell 脚本的建立和执行

Shell脚本的建立

    在Linux系统中，Shell脚本通常是在编辑器vi/vim中进行编写。可由UNIX/Linux命令、bash shell命令、程序结构控制语句、注释等组成，推荐使用vim。

• Shell脚本开头（第一行）
    一个规范标准的Shell脚本会在第一行指出由哪个解释器来执行脚本中的内容，一般如下所示：

#!/bin/bash
或
#!/bin/sh

注意事项：

1、第一行一般要求小于255个字符。
2、#!/bin/bash不是注释，在执行脚本时，内核会根据#!后的解释器确定使用哪个解释器来执行脚本的内容。
3、这一行必须位于每个脚本顶端的第一行，如果不是第一行则是代表注释

#!/bin/bash
echo "bash test"
#!/bin/bash #代表该行是注释
#!/bin/sh   #代表该行是注释

• bash和sh的区别
    早期的bash与sh稍有不同，bash包含csh和ksh的特色，但大多数的脚本都可以直接在sh上运行。

  
  3-3 bash和sh区别.jpg

从上图可以看到sh为bash的软链接，大多数情况下，脚本开头使用#!/bin/bash和#!/bin/sh是没有区别的。但还是建议采用#!/bin/bash。

  一般情况下，安装完Linux系统之后会自动安装好bash软件，查看bash版本如下所示：

[admin@CentOS7 etc]$ cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.3.1611 (Core) #当前系统版本
[admin@CentOS7 etc]$ bash --version
GNU bash, version 4.2.46(1)-release (x86_64-redhat-linux-gnu) # bash 版本，后续省略自由软件提示信息

如果想体验更高版本的bash，升级方法如下所示：

yum -y update bash #在线升级
rpm -qa bash  #查看bash安装包
bash-4.2.46-20.el7_2.x86_64

  以下是常用脚本开头的写法，不同语言的脚本在开头一般都要加上如下标识内容：

#!/bin/sh
#!/bin/bash
#!/usr/bin/awk
#!/bin/sed
#!/usr/bin/tcsh
#!/usr/bin/perl

    CentOS中默认的Shell均为bash。因此即在脚本中未加#!/bin/bash，它也会使用bash去解释。如果不希望使用系统默认的Shell解释器，就需要自行指定解释器。建议大家一开始就养成好习惯，遵循Shell编程规范，在开头第一行指定所使用的解释器
    如果在开头未指定解释器，要使用对应的解释器来执行脚本时，可以使用如下方法：

Shell脚本： bash test.sh或sh test.sh
Python脚本：python test.py

• 脚本注释

    在很多编程语言中，都会支持单行和多行注释，方便阅读和维护，在Shell中，使用#对所在行进行注释，注释的内容并不会当作命令执行。注释可单独一行也可以紧跟在命令后面。建议在写脚本添加必要的注释，方便自己也方便后续维护者或使用者。

注释中尽量不要使用中文，脚本中也尽量不要使用中文。

Shell脚本的执行

• Shell脚本的执行流程
      当脚本运行时，它会先查找系统环境变量ENV，该变量指定了环境文件（加载顺序通常是/etc/profile、~/.bash_profile、~/.bashrc、/etc/bashrc等），在加载了上述环境变量文件后，Shell开始执行Shell脚本中的内容。
      Shell脚本执行的顺序是从上到下，从左到右依次执行每一行的命令及语句。如果Shell中存在脚本嵌套（子脚本）时，就会执行嵌套脚本的内容，完成后再返回父脚本继续执行父脚本内后续的命令和语句。通常情况下，执行Shell脚本时，会向系统内核启动一个新的进程，以便在该进程中执行脚本的命令和子脚本，其流程图如下所示：
  

  3-4 Shell脚本执行基本流程图_c2i.jpg

• Shell脚本的执行方式

【1】bash script-name或sh script-name
    这种方式是当脚本文件本身没有可执行权限（即文件属性没有x占位符）时常使用的方式或脚本文件没有指定解释器时常用的方法。

3-5 Shell执行方式-1.jpg

【2】path/script-name或./script-name
    这种方式是指在当前路径下执行脚本，前提是脚本必须有可执行权限，具体方法为chmod +x script-name。然后通过相对路径或绝对路径执行脚本。

3-6 Shell执行方式-2.jpg

【3】source script-name或. script-name
    这种方法通常使用source或" . "读入或加载指定的Shell脚本，如son.sh，然后依次执行指定的Shell脚本文件son.sh中的所有语句。这些语句将在当前父Shell脚本father.sh中运行（其他几种模式都会启动新的进程执行子脚本）。

使用source或" . "可以将son.sh自身脚本中的变量值或函数等的返回值传递到当前父Shell脚本father.sh中使用，这是和其他两种方法最大的区别，因此需要特别注意。

3-7 Shell执行方式-3_c2i.jpg

**【4】sh<script-name或cat script-name | sh **
    这种方法同样适用于bash，这种方法并不常见，了解知道即可。其原理就是利用了管道技术。

3-8 Shell执行方式-4.jpg

• 示例

大家可以看看以下脚本的正确答案是哪一个？

3-9 Shell执行示例-1.jpg

参考的答案选项如下所示：

• [ ] 当前用户
• [ ] admin
• [ ] 无内容输入

正确答案是无内容输入。原因可查看Shell脚本的几种执行方式。

通过这个示例我们可以得出如下结论：

• 子Shell脚本会直接继承父Shell的变量、函数等，如儿子继承父亲基因。
• 如果希望父Shell继承子Shell的变量，就要使用source或" . "

3-10 Shell执行示例-2.jpg

脚本规范

    每种语言都有自己的开发规范，虽然不是强制遵守，但有规范的代码不便方便阅读、维护、多人协同开发，同时也能减少出现Bug的概率。主要的规范如下所示：

• 【1】Shell脚本的第一行指定脚本解释器

#!/bin/bash
或
#!/bin/sh

• 【2】Shell脚本的开关添加版本、版权、作者等

#Date:2017-11-29 22:50
#Author:Surpassme
#Description:This is sample shell scripts
#Version:1.5

• 【3】Shell脚本中尽量不要使用中文
    虽说Linux也能兼容中文，但还是存在切换系统环境后中文出现乱码的问题。如果非要用中文，可对系统进行字符集调整。如export LANG="zh_CN.UTF-8"，并在脚本中重新定义字符集设置和系统保持一致。

• 【4】Shell脚本尽量添加扩展名.sh

• 【5】养成良好的脚本书写习惯

1、成对的符号尽量一次性写全，防止遗漏
2、中括号（[]）两端至少要保留一个空格。
3、流程控制语句，应一次性将格式写完，再添加内容
4、良好的代码缩进，方便阅读
5、脚本的各个符号必须为英文状态下的符号
6、常规变量的字符串定义时应加双引号（""）并且等号前后均不能有空格，需要强引用（指所见即所得的字符串引用），则使用单引号（''），如果是命令引用，则用反引号（``）