从 shell 眼中看世界

Posted 2020-10-05 悄然拔尖

(字符) 展开
每一次你输入一个命令，然后按下 enter 键，在 bash 执行你的命令之前， bash 会对输入的
字符完成几个步骤处理。我们已经知道两三个案例，怎样一个简单的字符序列，例如 “*”, 对
shell 来说，有很多的涵义。使这个发生的过程叫做（字符）展开。通过展开，你输入的字符，
在 shell 对它起作用之前，会展开成为别的字符。为了说明我们所要表达的意思，让我们看一
看 echo 命令。echo 是一个 shell 内部命令，来完成非常简单的认为。它在标准输出中打印出它
的文本参数。

那么刚才发生了什么事情呢？为什么 echo 不打印 “*” 呢？随着你回想起我们所学过的关于
通配符的内容，这个 “*” 字符意味着匹配文件名中的任意字符，但是在原先的讨论中我们却不
知道 shell 是怎样实现这个功能的。最简单的答案就是 shell 把 “*” 展开成了另外的东西（在这
种情况下，就是在当前工作目录下的文件名字），在 echo 命令被执行前。当回车键被按下时，
shell 在命令被执行前在命令行上自动展开任何符合条件的字符，所以 echo 命令从不会发现
“*”, 只把它展开成结果。知道了这个以后，我们能看到 echo 执行的结果和我们想象的一样。

路径名展开
这种通配符工作机制叫做路径名展开。如果我们试一下在之前的章节中使用的技巧，我们
会看到它们真是要展开的字符。给出一个主目录，它看起来像这样：

查看主目录之外的目录：

隐藏文件路径名展开
正如我们知道的，以圆点字符开头的文件名是隐藏文件。路径名展开也尊重这
种行为。像这样的展开：
echo *
不会显示隐藏文件
要是展开模式以一个圆点开头，我们就能够在展开模式中包含隐藏文件，而且
隐藏文件可能会出现在第一位置，就像这样：
echo .*
它几乎是起作用了。然而，如果我们仔细检查一下输出结果，我们会看到名字
“.” 和 “..” 也出现在结果中。因为这些名字是指当前工作目录和它的父目录，使用这
种模式可能会产生不正确的结果。我们能看到这样的结果，如果我们试一下这个命
令：
ls -d .* | less
为了在这种情况下正确地完成路径名展开，我们应该雇佣一个更精确些的模式。
这个模式会正确地工作：
ls -d .[!.]?*
这种模式展开成为文件名，每个文件名以圆点开头，第二个字符不包含圆点，
再包含至少一个字符，并且这个字符之后紧接着任意多个字符。这将列出大多数的
隐藏文件（但仍将不能包含以多个圆点开头的文件名）这个带有 -A 选项（“几乎所
有”）的 ls 命令能够提供一份正确的隐藏文件清单：
ls -A

正则表达式的东西在之后的随笔讲解。

波浪线展开
可能你从我们对 cd 命令的介绍中回想起来，波浪线字符 (“∼”) 有特殊的意思。当它用在一
个单词的开头时，它会展开成指定用户的主目录名，如果没有指定用户名，则是当前用户的主
目录：

算术表达式展开
shell 允许算术表达式通过展开来执行。这允许我们把 shell 提示当作计算器来使用：

（以上括号中的）表达式是指算术表达式，它由数值和算术操作符组成。
算术表达式只支持整数（全部是数字，不带小数点），但是能执行很多不同的操作。这里是
一些它支持的操作符：

 

 花括号展开
可能最奇怪的展开是花括号展开。通过它，你可以从一个包含花括号的模式中创建多个文
本字符串。这是一个例子：

 

花括号展开模式可能包含一个开头部分叫做报头，一个结尾部分叫做附言。花括号表达式
本身可能包含一个由逗号分开的字符串列表，或者一系列整数，或者单个的字符串。这种模式
可能不包括嵌入的空白。这个例题使用了一系列整数：

那么这对什么有好处呢？最普遍的应用是，创建一系列的文件或目录列表。例如，如果我
们是摄影师，有大量的相片。我们想把这些相片按年月先后组织起来。首先，我们要创建一系
列以数值 “年－月” 形式命名的目录。通过这种方式，目录名按照年代顺序排列。我们可以键
入整个目录列表，但是工作量太大了，并且易于出错。反而，我们可以这样做：

 参数展开
在这一章我们将会简单地介绍参数展开，只是皮毛而已。后续章节我们会广泛地讨论参数
展开。这个特性在 shell 脚本中比直接在命令行中更有用。它的许多性能和系统存储小块数据，
并给每块数据命名的能力有关系。许多像这样的小块数据，更适当些应叫做变量，可以方便地
检查它们。例如，叫做 “USER” 的变量包含你的用户名。唤醒参数展开，揭示 USER 中的内
容，可以这样做：

 

命令替换
命令替换允许我们把一个命令的输出作为一个展开模式来使用：

这里我们把 which cp 的执行结果作为一个参数传递给 ls 命令，因此要想得到 cp 程序的输
出列表，不必知道它完整的路径名。我们不只限制于简单命令。也可以使用整个管道线（只展
示部分输出）：

引用
我们已经知道 shell 有许多方式可以完成展开，现在是时候学习怎样来控制展开了。以下面
例子来说明：

双引号
我们将要看一下引用的第一种类型，双引号。如果你把文本放在双引号中， shell 使用的特
殊字符，除了 $， \\ (反斜杠），和 ‘（倒引号）之外，则失去它们的特殊含义，被当作普通字符
来看待。这意味着单词分割，路径名展开，波浪线展开，和花括号展开都被禁止，然而参数展
开，算术展开，和命令替换仍然执行。使用双引号，我们可以处理包含空格的文件名。比方说
我们是不幸的名为 two words.txt 文件的受害者。如果我们试图在命令行中使用这个文件，单词
分割机制会导致这个文件名被看作两个独自的参数，而不是所期望的单个参数：

单词分割被禁止，内嵌的空格也不会被当作界定符，它们成为参数的一部分。一旦加上双引号，我们的命令行就包含一个带有一个参数的命令。
事实上，单词分割机制把换行符看作界定符，对命令替换产生了一个，虽然微妙，但有趣的影响。考虑下面的例子： 

单引号
如果需要禁止所有的展开，我们使用单引号。以下例子是无引用，双引号，和单引号的比
较结果：

转义字符
有时候我们只想引用单个字符。我们可以在字符之前加上一个反斜杠，在这个上下文中叫
做转义字符。经常在双引号中使用转义字符，来有选择地阻止展开。

为了允许反斜杠字符出现，输入 “\\” 来转义。注意在单引号中，反斜杠失去它的特殊含义，它被看作普通字符。 
echo 命令带上 “-e” 选项，能够解释转义序列。你可以把转义序列放在 $  ’  ‘  里
面。以下例子，使用 sleep 命令，一个简单的程序，它会等待指定的秒数，然后退
出。我们可以创建一个简单的倒数计数器：
sleep 10; echo -e “Time’s up\\a”
我们也可以这样做：
sleep 10; echo “Time’s up” $’\\a’