Linux系統(tǒng)中Shell編程的示例分析

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一. 什么是Shell

       1. 在學(xué)習(xí)Shell編程之前，我們應(yīng)該要先知道什么是Shell

用戶、Shell、Linux內(nèi)核、硬件的關(guān)系如下圖：

Shell是一個(gè)應(yīng)用程序，也可以說是一個(gè)命令解釋器，它是用戶和Linux內(nèi)核之間的橋梁，可以將用戶在圖形界面上的操作或在終端輸入的命令傳遞給Linux內(nèi)核，然后Linux內(nèi)核再調(diào)度各個(gè)硬件及其他資源來完成用戶的操作。

什么是Linux的內(nèi)核？在Linux操作系統(tǒng)中，真正能夠操作計(jì)算機(jī)硬件完成某個(gè)用戶功能的那一部分被稱為Linux系統(tǒng)的內(nèi)核。用戶在使用Linux系統(tǒng)時(shí)，是不可以直接操作內(nèi)核的，而是通過Shell來間接的操作內(nèi)核的。Shell不屬于內(nèi)核的一部分，而是在Linux內(nèi)核之外開發(fā)的應(yīng)用程序，它將接收到的用戶鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作或輸入的命令傳遞給內(nèi)核，而內(nèi)核再去調(diào)度硬件去完成指定的操作。這樣用戶就不需要直接操作內(nèi)核，而是通過Shell間接地操作內(nèi)核，內(nèi)核也不會(huì)被直接的暴露于外部，保障了內(nèi)核的安全性，也簡化了用戶的操作。

Shell這個(gè)應(yīng)用程序是開機(jī)即啟動(dòng)的，我們?cè)诓僮鱈inux系統(tǒng)時(shí)，無時(shí)不刻都在直接或者間接地通過Shell去操作Linux內(nèi)核。其實(shí)，在沒有圖形化界面之前，用戶是通過終端或者控制臺(tái)直接地去調(diào)用Shell這個(gè)應(yīng)用程序，然后通過輸入命令來操作Linux系統(tǒng)的。用戶在控制臺(tái)或者終端上看到的 $ 和 # 其實(shí)就是Shell的命令提示符，這表明用戶已經(jīng)進(jìn)入了Shell這個(gè)程序，只需要輸入命令，即可通過Shell來操作Linux內(nèi)核。只不過root用戶登錄顯示$，而普通用戶登錄顯示#。

另外，Shell在將用戶的操作傳遞給內(nèi)核的過程，就是在調(diào)用內(nèi)核提供的API接口的過程。比如，用戶在圖形界面或者終端命令行做了一個(gè)打開文件的操作，而這個(gè)用戶的操作Shell接收到后，就會(huì)去調(diào)用內(nèi)核提供的相應(yīng)的函數(shù)，然后內(nèi)核再去調(diào)度硬件資源來完成用戶的操作。

       2. 常見的Shell

我們知道，Linux 是一個(gè)開源的操作系統(tǒng)，它是由世界各地的多個(gè)組織機(jī)構(gòu)或個(gè)人共同開發(fā)完成的，每個(gè)組織機(jī)構(gòu)或個(gè)人負(fù)責(zé)一部分功能，最后組合在一起，就構(gòu)成了現(xiàn)在我們使用的 Linux。也正是這個(gè)原因，這些不同的組織機(jī)構(gòu)或者個(gè)人都會(huì)開發(fā)出可以在Linux系統(tǒng)中使用的應(yīng)用程序，而這些應(yīng)用程序的功能可能是類似的，各有優(yōu)缺點(diǎn)，至于使用哪一個(gè)由用戶選擇。而Shell就是這樣的一個(gè)應(yīng)用程序，所以Shell有很多個(gè)版本，目前Linux的大多數(shù)發(fā)行版默認(rèn)使用的Shell是 bash shell。其他常見的Shell版本如下:

(1) sh：sh 的全稱是 Bourne shell，是 UNIX 上的標(biāo)準(zhǔn) shell，很多 UNIX 版本都配有 sh。sh 是第一個(gè)流行的 Shell。

(2) csh：這個(gè) shell 的語法有點(diǎn)類似C語言，所以才得名為 C shell ，簡稱為 csh。

(3) tcsh：tcsh 是 csh 的增強(qiáng)版，加入了命令補(bǔ)全功能，提供了更加強(qiáng)大的語法支持。

(4) ash：一個(gè)輕量級(jí)占用資源少的 Shell，適合運(yùn)行于低內(nèi)存環(huán)境，與 bash shell 完全兼容。

(5) bash：bash shell 由 GNU 組織開發(fā)，保持了對(duì) sh shell 的兼容性，是各種 Linux 發(fā)行版默認(rèn)配置的 shell。

       3. 查看Linux系統(tǒng)的Shell

在Linux系統(tǒng)中，一般默認(rèn)使用的Shell是bash shell。Shell是一個(gè)應(yīng)用程序，一般都是放在/bin或者/user/bin目錄下，而當(dāng)前 Linux 系統(tǒng)可用的 Shell 都記錄在/etc/shells文件中。

(1) 查看系統(tǒng)當(dāng)前可用的Shell，執(zhí)行命令【cat -n /etc/shells】：

(2) 查看系統(tǒng)當(dāng)前默認(rèn)使用的shell，執(zhí)行命令【echo $SHELL】：

(3) 查看各個(gè)用戶使用的Shell，執(zhí)行命令【cat -n /etc/passwd】:

二. 什么是Shell編程

       1. 什么是Shell編程語言

我們已經(jīng)知道，Shell是一個(gè)應(yīng)用程序，而這個(gè)應(yīng)用程序不單單只是可以將用戶的操作命令傳遞給Linux內(nèi)核，它也支持編程。Shell都會(huì)對(duì)應(yīng)一套編程語言的語法，而這套語言就被稱為Shell編程語言或是Shell腳本語言。Shell編程語言和JavaScript語言一樣是一種腳本語言，它不需要編譯，而它的解釋器就是Shell應(yīng)用程序本身。

我們平時(shí)工作中所說的Shell，大多數(shù)情況指的是Shell腳本語言，而不是Shell應(yīng)用程序。

2. 什么是Shell腳本

我們?cè)谑褂肧hell腳本語言時(shí)，可以和Linux系統(tǒng)的其他操作命令結(jié)合使用(如 ls、grep等等)，而我們使用Shell腳本語言和其他命令結(jié)合編寫能夠完成某個(gè)特定功能的擴(kuò)展名為.sh的文本，就叫做Shell腳本程序。

       3. 第一個(gè)Shell腳本

我們已經(jīng)知道，Shell有很多個(gè)版本，而每個(gè)版本支持的Shell腳本語言語法可能是有差異的，而下面的關(guān)于Shell腳本的所有例子都是針對(duì)于Bash Shell這個(gè)版本而言。

（1）在根目錄下新建一個(gè)Hello.sh腳本：【vim Hello.sh】

（2）然后輸入以下內(nèi)容：

#!/bin/bash     
echo "Hello World "

第一行：#! 是一個(gè)約定標(biāo)記，它可以告訴系統(tǒng)這個(gè)腳本要使用哪個(gè)Shell版本作為解釋器，后面緊跟的/bin/bash則是Shell的所在路徑，所以【#!/bin/bash 】表示聲明使用bin目錄下的 bash shell 作為這個(gè)腳本的解釋器；

第二行：【echo "Hello World "】表示輸出文本 Hello World ??；

（3）然后保存退出：【!wq】;

（4）這樣，一個(gè)能夠輸出 Hello World ！的腳本就編寫完成。

補(bǔ)充說明：

     上面我們已經(jīng)說過，Shell程序就是Shell腳本語言的解釋器，而我們?cè)谑褂媒K端時(shí)（例如通過Xshell連接Linux服務(wù)器的終端），其實(shí)就是已經(jīng)進(jìn)入了Shell這個(gè)程序，所以其實(shí)我們是可以在終端直接輸入Shell編程語言的代碼來運(yùn)行的，而不需要寫在腳本里再去運(yùn)行。例如，聲明一個(gè)變量并打印這個(gè)變量的值：

（1）輸入代碼：【name=張三】，表示定義了一個(gè)變量name，它的值為張三；

（2）輸入代碼：【echo $name】，表示打印變量name的值。

當(dāng)然，這種方式只適合去執(zhí)行邏輯簡單只有一兩句代碼的情況，大多數(shù)情況下我們還是將Shell編程代碼寫在.sh腳本中再去執(zhí)行。

        4. 運(yùn)行Shell腳本的方式

上面我們已經(jīng)編寫了一個(gè)能夠輸出 Hello World ！的Shell腳本運(yùn)行，而現(xiàn)在我們就要執(zhí)行 Hello.sh 這個(gè)腳本。而Shell腳本的執(zhí)行方式有兩種：

        第一種：給予.sh文本可執(zhí)行權(quán)限，然后執(zhí)行文本：

（1）先給予Shell腳本可執(zhí)行權(quán)限：【chmod +x Hello.sh】；

（2）直接執(zhí)行：絕對(duì)路徑：【/Hello.sh】 或者   相對(duì)路徑：【./Hello.sh】

注意，這里執(zhí)行時(shí)如果使用的是相對(duì)路徑，必須要以./開頭，表示當(dāng)前目錄，否則系統(tǒng)會(huì)找不到腳本，從而導(dǎo)致執(zhí)行失敗。

        第二種：將 Shell 腳本作為參數(shù)傳遞給 Bash Shell 解釋器：

（1）這里使用Bash Shell來作為解釋器，那么我們直接調(diào)用Bash Shell 這個(gè)程序，然后把Hello.sh這個(gè)腳本作為參數(shù)傳給Shell即可：【/bin/bash Hello.sh】或 【bash Hello.sh】

（2）這里需要注意，使用這種方式執(zhí)行Shell腳本時(shí)，在Shell腳本的第一行中就不需要聲明使用哪個(gè)版本的Shell來作為解釋器，也就是不需要這行代碼【#!/bin/bash】，因?yàn)槲覀冞\(yùn)行腳本的命令中【/bin/bash Hello.sh】，就已經(jīng)指明了使用哪個(gè)版本的Shell作為解釋器。

注意，這種方式執(zhí)行腳本文件時(shí)，如果使用的是相對(duì)路徑，那么【/bin/bash ./Hello.sh】和【/bin/bash Hello.sh】是一樣的，并無使用第一種執(zhí)行方式中的區(qū)別。

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