Shell编程规范与变量命令总结

Posted 2022-02-26 纵拥千晚星

​Shell 脚本概述 ​

在一些复杂的 Linux 维护工作中，大量重复性的输入和交互操作不仅费时费力，而且容易出错，而编写一个恰到好处的 Shell 脚本程序，可以批量处理、自动化地完成一系列维护任务，大大减轻管理员的负担。

​Shell 的作用​

Linux 系统中的 Shell 脚本是一个特殊的应用程序，它介于操作系统内核与用户之间，充当了一个“命令解释器”的角色，负责接收用户输入的操作指令（命令）并进行解释，将需要执行的操作传递给内核执行，并输出执行结果。

创建第一个脚本文件：first.sh

[root@localhost ~]# vim first.sh //新建 first.sh 文件

[root@localhost ~]# chmod +x first.sh //添加可执行权限

[root@localhost ~]# ./first.sh //直接运行脚本文件

[root@localhost ~]# vim first.sh

#!/usr/bin/bash :表示此行以后的语句通过/bin/bash 程序来解释执行

This is my first Shell-Script.

cd /boot

echo "当前的目录位于:" :echo 命令用于输出字符串

Pwd

echo "其中以 vml 开头的文件包括:"

ls -lh vml*

直接通过“./first.sh”的方式执行脚本，要求文件本身具有 x 权限，在某些安全系统中可能无法满足此条件。鉴于此，Linux 操作系统还提供了执行 Shell 脚本的其他方式——指定某个 Shell 来解释脚本语句，或者通过内部命令 source（或点号“.”）来加载文件中的源代码执行。例如，使用“sh first.sh”或“.first.sh”也可以执行 first.sh 脚本中的语句。

[root@localhost ~]# sh first.sh //通过/bin/sh 来解释脚本

[root@localhost ~]# . first.sh //通过点号来加载脚本

​重定向操作​

Linux 系统使用文件来描述各种硬件、设备等资源，如以前学过的硬盘和分区、光盘等设备文件。用户通过操作系统处理信息的过程中，包括以下几类交互设备文件。

Ø 标准输入（STDIN）：默认的设备是键盘，文件编号为 0，命令将从标准输入文件中

读取在执行过程中需要的输入数据。

Ø 标准输出（STDOUT）：默认的设备是显示器，文件编号为 1，命令将执行后的输出

结果发送到标准输出文件。

Ø 标准错误（STDERR）：默认的设备是显示器，文件编号为 2，命令将执行期间的各

种错误信息发送到标准错误文件。

1）​重定向输出​

重定向输出指的是将命令的正常输出结果保存到指定的文件中，而不是直接显示在显示器的屏幕上。重定向输出使用“>”或“>>”操作符号，分别用于覆盖或追加文件。

[root@localhost ~]# uname -p > kernel.txt

[root@localhost ~]# cat kernel.txt

x86_64

当需要保留目标文件原有的内容时，应改用“>”操作符号，以便追加内容而不是全部覆盖。例如，执行以下操作可以将内核版本信息追加到 kernel.txt 文件中。

[root@localhost ~]# uname -r >> kernel.txt

[root@localhost ~]# cat kernel.txt

x86_64

3.10.0-514.el7.x86_64

​重定向输入​

重定向输入指的是将命令中接收输入的途径由默认的键盘改为指定的文件，而不是等待从键盘输入。重定向输入使用“<”操作符。

[root@localhost ~]# vim pass.txt //添加初始mi码串内容"123456"

123456

[root@localhost ~]# passwd --stdin jerry < pass.txt

//从 pass.txt 文件中取mi码

错误重定向

错误重定向指的是将执行命令过程中出现的错误信息（如选项或参数错误等）保存到指定的文件，而不是直接显示在屏幕上。错误重定向使用“2>”操作符，其中“2”是指错误文件的编号（

[root@localhost ~]# tar jcf /nonedir/etc.tgz /etc/ 2> error.log

[root@localhost ~]# cat error.log

tar: Removing leading `/ from member namestar (child): /nonedir/etc.tgz:

在使用标准输出、标准输入重定向时，实际上省略了 1、0 编号）。

使用“2>”操作符时，会像使用“>”操作符一样覆盖目标文件的内容，若要追加内容而不是覆盖文件，则应改用“2>>”操作符。

当命令输出的结果可能既包括标准输出（正常执行）信息，又包括错误输出信息时，可以使用操作符“>” “2>”将两类输出信息分别保存到不同的文件，也可以使用“&>”操作符将两类输出信息保存到同一个文件。例如，在编译源码包的自动化脚本中，若要忽略 make、make install 等操作过程信息，则可以将其定向到空文件/dev/null。

[root@localhost ~]# vim httpd_install.sh

#!/bin/bash

自动编译安装 httpd 服务器的脚本

cd /usr/src/httpd-2.4.25/

./configure --prefix=/usr/local/httpd --enable-so &> /dev/null

make &> /dev/null

make install &> /dev/null

[root@localhost ~]# chmod +x httpd_install.sh

管道操作

管道（pipe）操作为不同命令之间的协同工作提供了一种机制，位于管道符号“|”左侧的命令输出的结果，将作为右侧命令的输入（处理对象），同一行命令中可以使用多个管道。

[root@localhost ~]# grep "/bin/bash$" /etc/passwd //提取之前

root:x:0:0:root:/root:/bin/bash

bdqn:x:1000:1000:bdqn:/home/bdqn:/bin/bash

[root@localhost ~]# grep "/bin/bash$" /etc/passwd | awk -F: print $1,$7

//提取之后

root /bin/bash

[root@localhost ~]# df -hT | grep "/$" | awk print $6

//提取之后其中 grep "/$"表示提取以"/"结尾的行

16%

​Shell 变量的作用、类型 ​

各种 Shell 环境中都使用到了“变量”的概念。Shell 变量用来存放系统和用户需要使用的特定参数（值），而且这些参数可以根据用户的设定或系统环境的变化而相应变化。通过使用变量，Shell 程序能够提供更加灵活的功能，适应性更强。

[root@localhost ~]# Product=Python

[root@localhost ~]# Version=2.7.13

查看和引用变量的值

通过在变量名称前添加前导符号“$”，可以引用一个变量的值。使用 echo 命令可以查看变量，可以在一条 echo 命令中同时查看多个变量值。

[root@localhost ~]# echo $Product

Python

[root@localhost ~]# echo $Product $Version

Python 2.7.13

当变量名称容易和紧跟其后的其他字符相混淆时，需要添加大括号“”将其括起来，否则将无法确定正确的变量名称。对于未定义的变量，将显示为空值。

[root@localhost ~]# echo $Product2.5 //变量 Product2.5 并未定义

.5

[root@localhost ~]# echo $Product2.5

Python2.5

​变量赋值的特殊操作​

​ ​在等号“=”后边直接指定变量内容是为变量赋值的最基本方法，除此之外，还有一些特殊的赋值操作，可以更灵活地为变量赋值，以便适用于各种复杂的管理任务。

1）双引号（”）

双引号主要起界定字符串的作用，特别是当要赋值的内容中包含空格时，必须以双引号括起来；其他情况下双引号通常可以省略。例如，若要将 Python 2.7.13 赋值给变量 PYTHON，

应执行 PYTHON=“Python 2.7.13”操作。

[root@localhost ~]# PYTHON=Python 2.7.13 //错误的赋值

bash: 2.7.13: command not found

[root@localhost ~]# PYTHON="Python 2.7.13" //正确的赋值

[root@localhost ~]# echo $PYTHON

Python 2.7.13

在双引号范围内，使用“$”符号可以引用其他变量的值（变量引用），从而能够直接调用现有变量的值来赋给新的变量。例如，执行以下操作可以调用变量 Version 的值，将其赋给一个新的变量 SQLServer，最终的值为“SQLServer 2016”。

[root@localhost ~]# SQLServer="SQLServer $Version" //以变量的值进行赋值

[root@localhost ~]# echo $SQLServer

SQLServer 2.7.13

2）单引号（‘）

当要赋值的内容中包含$、“、\\等具有特殊含义的字符时，应使用单引号括起来。在单引号的范围内，将无法引用其他变量的值，任何字符均作为普通字符看待。但赋值内容中包

含单引号（‘）时，需使用\\’符号进行转义，以免冲突。

[root@localhost ~]# SQLServer=SQLServer $Version //$符号不能再引用变量

[root@localhost ~]# echo $SQLServer //原样输出字符串

SQLServer $Version

3）反撇号（｀）

反撇号主要用于命令替换，允许将执行某个命令的屏幕输出结果赋值给变量。反撇号括起来的范围内必须是能够执行的命令行，否则将会出错。例如，若要在一行命令中查找useradd 命令程序的位置并列出其详细属性，可以执行以下操作。

[root@localhost ~]# ls -lh ​​​which useradd​​

-rwxr-x---. 1 root root 101K 8 月 2 2011 /usr/sbin/useradd

上述操作相当于连续执行了两条命令——先通过 which useradd 命令查找出 useradd

命令的程序位置，然后根据查找结果列出文件属性。执行过程中，会用 which useradd 命令

的输出结果替换整个反撇号范围。又如，若要提取 vsftpd 服务的禁止登录用户列表，并将其赋值给变量 DenyList，可以执行以下操作。

[root@localhost ~]# DenyList=​​grep -v "^#" /etc/vsftpd/ftpusers​​

[root@localhost ~]# echo $DenyList

root bin daemon adm lp sync shutdown halt mail news uucp operator games nobody

需要注意的是，使用反撇号难以在一行命令中实现嵌套命令替换操作，这时可以改用“$()”来代替反撇号操作，以解决嵌套的问题。例如，若要查询提供 useradd 命令程序的软件包所安装的配置文件位置，可以执行以下操作（从里到外先后执行替换）。

[root@localhost ~]# rpm -qc $(rpm -qf $(which useradd))

/etc/default/useradd

/etc/login.defs

4）read 命令

除了上述赋值操作以外，还可以使用 Bash 的内置命令 read 来给变量赋值。read 命令用来提示用户输入信息，从而实现简单的交互过程。执行时将从标准输入设备（键盘）读入一行内容，并以空格为分隔符，将读入的各字段依次赋值给指定的变量（多余的内容赋值给最后一个变量）。若指定的变量只有一个，则将整行内容赋值给此变量。

例如，执行以下操作将会等待用户输入文字，并将输入的内容赋值给变量 ToDir1。

[root@localhost ~]# read ToDir1

/opt/backup/

[root@localhost ~]# echo $ToDir1

/opt/backup/

为了使交互式操作的界面更加友好，提高易用性，read 命令可以结合“-p”选项来设置提示信息，以便告知用户应该输入什么内容等相关事项。例如，若希望提示用户输入备份文件的存放目录，并将输入的路径信息赋值给变量 ToDir2，可以执行以下操作。

[root@localhost ~]# read -p "请指定备份存放目录:" ToDir2

请指定备份存放目录:/opt/backup

[root@localhost ~]# echo $ToDir2

/opt/backup

设置变量的作用范围

默认情况下，新定义的变量只在当前的 Shell 环境中有效，因此称为局部变量。当进入子程序或新的子 Shell 环境时，局部变量将无法再使用。例如，直接执行 Bash 进入一个新的子 Shell 脚本后，将无法引用父级 Shell 环境中定义的 Product、Version 等变量。

[root@localhost ~]# echo "$Product $Version" //查看当前定义的变量值

Python 2.7.13

[root@localhost ~]# bash //进入子 Shell 环境

[root@localhost ~]# echo "$Product $Version" //无法调用父 Shell 环境中的变量

[root@localhost ~]# exit //返回原有的 Shell 环境

为了使用户定义的变量在所有的子 Shell 环境中能够继续使用，减少重复设置工作，可以通过内部命令 export 将指定的变量导出为全局变量。用户可以同时指定多个变量名称作为参数（无须使用“$”符号），变量名之间以空格分隔。

[root@localhost ~]# echo "$Product $Version" //查看当前定义的变量值

Python 2.7.13

[root@localhost ~]# export Product Version

//将 Product、Version 设为全局变量

[root@localhost ~]# bash //进入子 Shell 环境

[root@localhost ~]# echo "$Product $Version"

Python 2.7.13 //可以调用父 Shell 的全局变量

[root@localhost ~]# exit //返回原有的 Shell 环境

使用 export 导出全局变量的同时，也可以为变量进行赋值，这样在新定义全局变量时就不需要提前进行赋值了。例如，执行以下操作可以直接新建一个名为 FQDN 的全局变量。

[root@localhost ~]# export FQDN="www1.com.cn"

[root@localhost ~]# echo $FQDN

www.1.com.cn

数值变量的运算

Shell 变量的数值运算多用于脚本程序的过程控制（如循环次数、使用量比较等，后续章节会介绍）。在 Bash Shell 环境中，只能进行简单的整数运算，不支持小数运算。整数值的运算主要通过内部命令 expr 进行，基本格式如下所示。需要注意，运算与变量之间必须有至少一个空格。

expr 变量 1 运算符 变量 2 [运算符 变量 3]„

其中，变量 1、变量 2„„对应为需要计算的数值变量（需要以“$”符号调用），常用

的几种运算符如下所述。

Ø +：加法运算。

Ø -：减法运算。

Ø \\*：乘法运算，注意不能仅使用“*”符号，否则将被当成文件通配符。

Ø /：除法运算。

Ø %：求模运算，又称为取余运算，用来计算数值相除后的余数。

以下操作设置了 X（值为 35）、Y（值为 16）两个变量，并依次演示了变量 X、Y 的加、

减、乘、除、取模运算结果。

[root@localhost ~]# X=35

[root@localhost ~]# Y=16

[root@localhost ~]# expr $X + $Y

51

[root@localhost ~]# expr $X - $Y

19

[root@localhost ~]# expr $X \\* $Y

560

[root@localhost ~]# expr $X / $Y

2

[root@localhost ~]# expr $X % $Y

3

若要将运算结果赋值给其他变量，可以结合命令替换操作（使用反撇号）。例如，计算变量 Y 的 3 次方，并将结果赋值给变量 Ycube。

[root@localhost ~]# Ycube=​​expr $Y \\* $Y \\* $Y​​

[root@localhost ~]# echo $Ycube

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特殊的 Shell 变量

除了用户自行定义的 Shell 变量以外，在 Linux 系统和 Bash Shell 环境中还有一系列的特殊变量——环境变量、位置变量、预定义变量。下面分别进行介绍。

1．环境变量

环境变量指的是出于运行需要而由 Linux 系统提前创建的一类变量，主要用于设置用户的工作环境，包括用户宿主目录、命令查找路径、用户当前目录、登录终端等。环境变量的值由 Linux 系统自动维护，会随着用户状态的改变而改变。

使用 env 命令可以查看到当前工作环境下的环境变量，对于常见的一些环境变量应了解其各自的用途。例如，变量 USER 表示用户名称，HOME 表示用户的宿主目录，LANG 表示语言和字符集，PWD 表示当前所在的工作目录，PATH 表示命令搜索路径等。

[root@localhost ~]# env //选取部分内容

XDG_SESSION_ID=135

HOSTNAME=localhost.localdomain

SELINUX_ROLE_REQUESTED=

TERM=xterm

SHELL=/bin/bash

HISTSIZE=1000

SSH_CLIENT=172.16.16.1 65489 22

SELINUX_USE_CURRENT_RANGE=

OLDPWD=/usr/src/httpd-2.4.25

SSH_TTY=/dev/pts/1

USER=root

„„ //省略部分内容

PATH 变量用于设置可执行程序的默认搜索路径，当仅指定文件名称来执行命令程序时，Linux 系统将在 PATH 变量指定的目录范围查找对应的可执行文件，如果找不到则会提示“command not found”。例如，first.sh 脚本位于/root 目录下，若希望能直接通过文件名称来运行脚本，可以修改 PATH 变量以添加搜索路径，或者将 first.sh 脚本复制到现有搜索路径中的某个文件夹下。

[root@localhost ~]# ls -lh /root/first.sh //确认脚本位置

-rwxr-xr-x. 1 root root 27 Jul 4 09:24 /root/first.sh

[root@localhost ~]# echo $PATH //查看当前搜索路径

/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin:/usr/local

/mysql/bin:/root/bin

[root@localhost ~]# first.sh //直接执行时找不到命令

-bash: first.sh: command not found

[root@localhost ~]# PATH="$PATH:/root" //将/root 添加到搜索路径

[root@localhost ~]# echo $PATH //查看修改后的搜索路径

/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin:/usr/local

/mysql/bin:/root/bin:/root

[root@localhost ~]# first.sh //直接以文件名运行脚本

当前的目录位于:

/boot

其中以 vml 开头的文件包括:

-rwxr-xr-x. 1 root root 5.2M Apr 12 13:20

vmlinuz-0-rescue-b15df1eb8205483f9f70c79709810abc

-rwxr-xr-x. 1 root root 5.2M Nov 22 2016 vmlinuz-3.10.0-514.el7.x86_64

在 Linux 系统中，环境变量的全局配置文件为/etc/profile，在此文件中定义的变量作

用于所有用户。除此之外，每个用户还有自己的独立配置文件（～/.bash_profile）。若要长期变更或设置某个环境变量，应在上述文件中进行设置。例如，执行以下操作可以将记录

的历史命令条数改为 200 条（默认为 1000 条），只针对 root 用户。

[root@localhost ~]# vim /root/.bash_profile

„„ //省略部分内容

export HISTSIZE=200

上述修改只有当 root 用户下次登录时才会生效。若希望立即生效，应手动修改环境变量，或者可以加载配置文件执行。

[root@localhost ~]# history | wc -l

356 //已经记录的历史命令条数

[root@localhost ~]# source /root/.bash_profile //读取并执行文件中的设置

[root@localhost ~]# history | wc -l

200 //修改后的历史命令条数

2．位置变量

为了在使用 Shell 脚本程序时，方便通过命令行为程序提供操作参数，Bash 引入了位置变量的概念。当执行命令行操作时，第一个字段表示命令名或脚本程序名，其余的字符串参数按照从左到右的顺序依次赋值给位置变量。

位置变量也称为位置参数，使用$1、$2、$3、„、$9 表示。例如，当执行命令行“ls -lh /boot/”时，其中第 1 个位置变量为“-lh”，以“$1”表示；第 2 个位置变量为“/boot/”，以“$2”表示。命令或脚本本身的名称使用“$0”表示，虽然$0 与位置变量的格式相同，但是$0 属于预定义变量而不是位置变量。

为了说明位置变量的作用，下面编写一个加法运算的小脚本 adder2num.sh，用来计算

两个整数的和。需要计算的两个整数在执行脚本时以位置变量的形式提供。

[root@localhost ~]# vim adder2num.sh

#!/bin/bash

SUM=​​expr $1 + $2​​

echo "$1 + $2 = $SUM"

[root@localhost ~]# chmod +x adder2num.sh

[root@localhost ~]# ./adder2num.sh 12 34 //$1 为 12、$2 为 34 的情况

12 + 34 = 46

[root@localhost ~]# ./adder2num.sh 56 78 //$1 为 56、$2 为 78 的情况

56 + 78 = 134

3．预定义变量

预定义变量是由 Bash 程序预先定义好的一类特殊变量，用户只能使用预定义变量，而不能创建新的预定义变量，也不能直接为预定义变量赋值。预定义变量使用“$”符号和另

一个符号组合表示，较常用的几个预定义变量的含义如下。

Ø $#：表示命令行中位置参数的个数。

Ø $*：表示所有位置参数的内容。

Ø $?：表示前一条命令执行后的返回状态，返回值为 0 表示执行正确，返回任何非 0值均表示执行出现异常。关于$?变量的使用将在下一章介绍。

Ø $0：表示当前执行的脚本或程序的名称。

为了说明预定义变量的作用，下面编写一个备份操作的小脚本，用来打包命令行指定的多个文件或目录，并输出相关信息。其中，新建的压缩包文件名称中嵌入秒刻（从 1970 年1 月 1 日至今经过的秒数），通过“date +%s”命令获取秒刻时间。

[root@localhost ~]# vim mybak.sh

#!/bin/bash

TARFILE=beifen-​​date +%s​​.tgz

tar zcf $TARFILE $* &> /dev/null

echo "已执行 $0 脚本,"

echo "共完成 $# 个对象的备份"

echo "具体内容包括: $*"

[root@localhost ~]# chmod +x mybak.sh

[root@localhost ~]# ./mybak.sh /boot/grub //备份一个对象的情况

已执行 ./mybak.sh 脚本,

共完成 1 个对象的备份

具体包括:/boot/grub

[root@localhost ~]# ./mybak.sh /etc/passwd /etc/shadow

//备份两个对象的情况

已执行 ./mybak.sh 脚本,

共完成 2 个对象的备份

具体包括:/etc/passwd /etc/shadow

[root@localhost ~]# ls -lh beifen-* //确认备份结果

-rw-r--r--. 1 root root 368 Jul 4 09:37 beifen-1499175456.tgz

-rw-r--r--. 1 root root 1.8K Jul 4 09:37 beifen-14991