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Shell（二）：变量、数据重定向和管道

2015-05-21  本文已影响7798人  Sam_Lau

在上一篇博客Shell（一）：功能、配置和插件中，介绍了为什么要使用shell，shell有哪些功能，如何使用oh my zsh来提高效率等，本篇重点介绍，shell中的变量的如何设置和读取数据，读取之后如何使用变量？每个程序一般都有输入和输出，让我们看看数据重定向如何处理输入和输出的？还有，Unix/Linux系统提供丰富的工具，我们如何将这些工具通过管道来组合成更加强大的宏工具呢？下面，由我来逐一详细介绍变量、数据重定向和管道。

Variable & Redirection & Pipe.png

变量

变量的作用

变量与其他程序设计语言一样，都是存储数据，然后被程序引用。相比于不使用变量，而是直接使用数据，存在两个问题：

  1. 当数据改变时，直接使用数据的时候却不能灵活地根据数据改变而随着改变，而使用变量却不同，它能够做到这点。
  2. 当数据发生变化时，如果想保证数据一致性，必须查找所有引用该数据的所有地方，然后将它修改，当下一次再需要修改时，也是像这种情况一样，是多么繁琐的事，而变量却不用，只需要修改变量值即可。

因此，变量具有可变性和易于修改的两个特点。

变量的分类

在shell中，大概分为两种变量：环境变量和局部变量，主要区别在于它们的使用范围不同，环境变量可以在父进程与子进程之间共享，而自定义变量只在本进程使用。举一个简单的例子来说明：

no share variable.png
我首先设置一个shell变量devname=sam，然后输入bash打开一个新的shell，而这个shell是子进程，然后echo $devname输出变量值，变量值为空，最后exit退出子进程。
share variable.png
但使用export devname设置环境变量后，再次进入输入bash进入子进程之后，echo $devname输出变量值，这次变量值是sam
查看环境变量env和set

如果想查看系统中以及自定义有哪些环境变量，可以使用env命令：

env command.png
而set命令不仅能查看环境变量，还可以查看与shell接口有关的变量，下面只截取一部分变量：
set command.png

变量有哪些操作

显示echo $variable

如果你想显示某个变量的值，例如PATH，你只需要输入：

echo $PATH
echo command.png
注意上面一条命令，需要在变量名前加上一个符号$，这样才能访问变量
设置variable=value和取消unset

如果你想设置某个变量的值，只需在变量名和变量值之间用符号=连接就行了，例如：

set variable.png
由上面的输入命令echo $devname，显示结果为空。由此可知，一开始如果没有设置某个变量时，它的是为空。另外，设置变量的规则还需要几点注意：

  1. 在命名变量名时，变量名称只能是英文字母和数字，而且首字母不能是数字。下面演示一个错误的例子：


    wrong variable name.png

  2. 等号=两边不能有空格

    blank can't exist.png

  3. 如果变量值有空格，可用双引号" "或单引号' '来包围变量值，但两者是有区别：
    双引号" "内的一些特殊字符，可以保持原有的特性，例如：

    double quotation marks.png
    而单引号' '内的一些特殊字符，仅为一般字符，即纯文本，例如：
    single quotation marks.png

  4. 如果想显示一些特殊字符（$、空格、!等），在字符前面加上用转义字符\

  5. 有些时候，变量的值可能来源于一些命令，这时你可以使用反单引号 命令 或$(命令)，例如：
    使用反单引号 命令 的方式

    get information from comand 1.png
    使用$(命令)的方式
    get information from comand 2.png

  6. 如果变量想增加变量的值，可以使用$variable累加

    append variable value.png

  7. 如果变量需要在其他子进程使用，用export关键字来设置变量为环境变量

export VARIABLE

  1. 系统环境变量一般都是字母全部大写，例如：PATH，HOME，SHELL等

  2. 如果想取消设置变量的值，使用unset variable命令。注意，变量之前是没有符号$

    unset variable.png

环境配置文件

之前那些设置的环境变量，一旦退出系统后，就不能再次使用，如果想再次使用，必须重新再设置才行。如果想就算退出系统，也能重新使用自定义的环境变量，那怎么办呢？

不用怕，系统提供一些环境配置文件：/etc/profile和~/.bash_profile。/etc/profile是系统整体的设置，每个用户共享，最好不要修改；而~/.bash_profile属于单个用户的设置，每个用户设置后，互不影响和共享。但因为我使用oh my zsh，之前~/.bash_profile设置一些配置都不生效了，但它提供一个环境配置文件.zshrc，所以如果想设置环境变量TEST，只需将export TEST=test添加.zshrc即可。

export variable in zshrc file.png

但在.zshrc文件设置好环境变量TEST后，echo $TEST为空，原因是还没使用source命令来读取环境配置文件。使用source .zshrc命令之后，设置环境变量TEST生效了

source command.png

数据重定向

含义

当输入命令行时，一般都有输入参数(standard input)，而命令行处理完之后，一般都有输出结果，结果有可能成功(standard output)，也有可能失败(standard error)，而这些结果一般都会输出到屏幕上，如果你想控制结果输出到文件或以文件作为输入的话，你需要了解数据重定向的分类和符号操作。


Redirection.png

分类

数据重定向主要分为三类：

使用

stdout

当你输入ls命令，屏幕会显示当前目录有哪些文件和目录；而当你使用符号>时，输出结果将重定向到dir.txt文件，而不显示在屏幕上

stdin demo.png
而符号>与符号>>有什么区别呢？>表示当文件存在时，将文件内容清空，然后stdout结果存放到文件中。而>>表示当文件存在时，文件内容并没有清空，而是将stdout结果追加到文件尾部。

当你再次输入命令ls > dir.txt时，文件内容并没有改变，因为之前文件内容被清空，然后stdout结果存放在dir.txt文件

stdin demo 1.png

而你这次使用符号ls >> dir.txt的话，文件内容被追加到dir.txt文件

stdin demo 2.png
stderr

这次我输入命令ls test显示一个不存在的文件，会显示错误信息。然后将错误信息输出到文件error.txt。

stderr demo 1.png
如果你想追加错误信息，可以使用2>>符号
stderr demo 2.png
stdout & stderr
stdin

一般输入一些简单的数据的方式都是通过键盘，但是如果要输入大量的数据，最好还是通过文件的方式。举一个简单例子：
首先输入cat > test命令之后，你就可以输入内容，那些内容最终会存放在test文件

stdin demo 1.png
但如果有大量数据从一个文件导入到test文件时，此时需要用到<符号
stdin demo 2.png
还一个符号<<需要解释，符号<<表示输入时的结束符号。输入cat > test << "eof"命令之后，你就可以输入内容，那些内容最终会存放在test文件，输入完内容后可以输入eof来结束输入
stdin demo 3.png

管道

在Unix设计哲学中，有一个重要设计原则--KISS(Keep it Simple, Stupid)，大概意思就是只关注如何做好一件事，并把它做到极致。每个程序都有各自的功能，那么有没有一样东西将不同功能的程序互相连通，自由组合成更为强大的宏工具呢？此时，管道出现了，它能够让程序实现了高内聚，低耦合。

How Pipe works.png
如果我想查看文件是否存在某个关键字，此时我可以使用管道
Pipe Demo.png
命令cat README.md | grep 'pod'的处理过程分为两步：
  1. cat README.md查看文件内容
  2. 然后将cat README.md输出的内容作为grep 'pod'命令的输入，再进行处理。

上面一个很关键的符号|，就是管道，它能够将前一个命令处理完的stdout作为下一条命令stdin。下面我们逐一看一下有哪些命令是支持管道的：

选取命令

排序命令

分割文件命令

参数代换

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