【Linux知识】shell编程知识科普

概述

Linux shell脚本文件通常使用.sh作为扩展名，但实际上这不是强制性的，关键在于文件的内容要遵循shell的语法规则。以下是对Linux shell脚本文件格式及语法的详细解释，并为每个语法提供了对应的使用例子。

文件格式

• 扩展名：通常使用.sh，例如script.sh。
• 执行权限：通过chmod +x script.sh赋予执行权限。
• Shebang：文件的第一行通常是#!/bin/bash或#!/usr/bin/env bash，指定了脚本的解释器。

语法及例子

1. 变量

#!/bin/bash
# 定义变量
myvar="Hello, World!"
# 使用变量
echo $myvar

2. 特殊变量

#!/bin/bash
# 脚本名
echo "Script name: $0"
# 位置参数
echo "First argument: $1"
echo "Second argument: $2"
# 参数个数
echo "Number of arguments: $#"
# 所有参数
echo "All arguments: $@"

运行此脚本时，可以传递参数，如./script.sh arg1 arg2。

3. 运算符

算术运算符

#!/bin/bash
# 算术运算
a=5
b=3
sum=$((a + b))
echo "Sum: $sum"

字符串运算符

#!/bin/bash
# 字符串比较
str1="hello"
str2="world"
if [ "$str1" != "$str2" ]; thenecho "Strings are not equal"
fi

文件测试运算符

#!/bin/bash
# 文件测试
file="testfile.txt"
if [ -e "$file" ]; thenecho "File exists"
elseecho "File does not exist"
fi

4. 条件语句
   if语句

#!/bin/bash
# if语句
num=10
if [ $num -gt 5 ]; thenecho "Number is greater than 5"
fi

case语句

#!/bin/bash
# case语句
var="apple"
case $var inapple)echo "Fruit";;carrot)echo "Vegetable";;*)echo "Unknown";;
esac

5. 循环语句
   for循环

#!/bin/bash
# for循环
for i in 1 2 3 4 5; doecho "Number: $i"
done

或使用C风格的for循环

#!/bin/bash
# C风格for循环
for ((i=1; i<=5; i++)); doecho "Number: $i"
done

while循环

#!/bin/bash
# while循环
counter=1
while [ $counter -le 5 ]; doecho "Counter: $counter"((counter++))
done

until循环

#!/bin/bash
# until循环
counter=1
until [ $counter -gt 5 ]; doecho "Counter: $counter"((counter++))
done

6. 函数

#!/bin/bash
# 定义函数
myfunc() {echo "This is a function"
}# 调用函数
myfunc

7. 输入与输出

echo

#!/bin/bash
# 输出文本
echo "Hello, World!"

read

#!/bin/bash
# 读取输入
echo "Enter your name: "
read name
echo "Hello, $name!"

重定向

#!/bin/bash
# 重定向输出到文件
echo "This will be written to a file" > output.txt# 追加输出到文件
echo "This will be appended to the file" >> output.txt

8. 引号
   单引号

#!/bin/bash
# 单引号，不解释变量
str='This is a string with $variable which will not be interpreted'
echo $str

双引号

#!/bin/bash
# 双引号，解释变量
str="This is a string with $variable which will be interpreted"
variable="a variable"
echo $str

反引号（或$(command)）

#!/bin/bash
# 命令替换
date=`date`
echo "Current date and time: $date"# 或者使用$()
current_date=$(date)
echo "Current date and time using $(): $current_date"

9. 注释

#!/bin/bash
# 这是一个单行注释:<<'EOF'
这是一个多行注释块，
虽然它实际上是通过使用:命令和here document语法
来创建的，但它看起来像一个多行注释。
EOF
echo "This is not part of the comment block"

请注意，上面的多行注释方法并不是shell的标准特性，而是利用了:命令（它是一个空操作，通常用作占位符或用于忽略命令的输出）和here document语法。在某些shell中，这种方法可能不起作用或行为不同。对于真正的多行注释，通常建议使用单行注释逐行注释掉代码。

文件读写

Shell脚本中的文件读写是一项基础而重要的功能，它允许脚本从文件中读取数据，或者将数据写入文件中。以下是对Shell文件读写的详细介绍，并附有具体例子。

文件读取

Shell脚本读取文件内容通常包括打开文件、读取内容、关闭文件等步骤。可以使用内置的read命令或者重定向操作符来打开并读取文件。

1. 使用read命令读取文件

read命令可以从标准输入或者指定的文件描述符读取一行数据，并将其分配给变量。如果文件包含多行数据，可以将read命令放在循环中，以便逐行读取。

例子：

#!/bin/bash
# 逐行读取文件内容
while IFS= read -r line; doecho "Line: $line"
done < filename.txt

在这个例子中，IFS=确保行首和行尾的空白字符被保留，-r选项防止反斜杠转义。每次迭代，变量line都会被赋予文件中的下一行内容。

2. 使用cat命令读取文件

cat命令可以将文件内容输出到终端，或者使用重定向操作符将内容输出到变量或另一个文件中。

例子：

#!/bin/bash
# 使用cat命令读取文件内容到变量
file_content=$(cat filename.txt)
echo "$file_content"

或者将文件内容输出到另一个文件：

#!/bin/bash
# 使用cat命令将文件内容输出到另一个文件
cat filename.txt > anotherfile.txt

3. 使用while循环和cat命令结合读取文件

可以通过管道将cat命令的输出传递给while循环，并使用read命令逐行读取。

例子：

#!/bin/bash
# 使用while循环和cat命令结合读取文件
cat filename.txt | while read line; doecho "Line: $line"
done

文件写入

Shell脚本写入文件操作涉及到数据的输出。要进行文件写入，首先需要打开文件。如果文件不存在，可以使用>操作符创建一个新文件；如果文件已存在，则会清空原有内容。使用>>操作符可以在文件末尾追加内容。

1. 覆盖写入文件

例子：

#!/bin/bash
# 覆盖写入文件
echo "This will overwrite the file." > filename.txt

在这个例子中，如果filename.txt文件存在，它的内容将被"This will overwrite the file."替换。如果文件不存在，将创建一个新文件。

2. 追加写入文件
   例子：

#!/bin/bash
# 追加写入文件
echo "This will be appended to the file." >> filename.txt

在这个例子中，如果filename.txt文件存在，"This will be appended to the file."将被追加到文件的末尾。如果文件不存在，将创建一个新文件并写入内容。

3. 使用文件描述符写入文件

可以通过exec命令创建文件描述符，并使用该描述符进行文件写入。

例子：

#!/bin/bash
# 使用文件描述符写入文件
exec 4>filename.txt
echo "This will be written to the file using file descriptor 4." >&4
exec 4>&-  # 关闭文件描述符

在这个例子中，exec 4>filename.txt创建了一个文件描述符4，并将其与filename.txt文件关联。然后，使用>&4将内容写入该文件。最后，使用exec 4>&-关闭文件描述符。

错误处理

在进行文件读写操作时，应当考虑到可能出现的错误，如文件不存在、没有读写权限等。可以使用if语句结合命令的执行状态码来检查并处理这些错误。

例子：

#!/bin/bash
# 检查文件是否存在并具有读权限
if [ ! -r filename.txt ]; thenecho "Error: File does not exist or read permission is denied." >&2exit 1
fi# 检查文件是否存在并具有写权限（覆盖写入）
if [ ! -w filename.txt ] || [ -e filename.txt && -n "$(cat filename.txt)" ]; thenecho "Error: File does not exist or write permission is denied, or file is not empty (for overwrite check)." >&2exit 1
fi# 读取和写入操作（省略具体实现）

在这个例子中，首先检查文件是否存在并具有读权限，然后检查文件是否存在并具有写权限（对于覆盖写入的情况，还检查文件是否为空）。如果任何检查失败，脚本将输出错误信息并退出。

后台执行shell

在 Linux 中，有多种方法可以将一个 Shell 脚本或命令在后台执行。以下是一些常用的方法：

1. 使用 & 符号

在命令的末尾添加 & 符号，可以将该命令放到后台执行。例如：

my_script.sh &

或者：

sleep 60 &

2. 使用 nohup 命令

nohup 命令用于在用户注销后继续运行命令。通常与 & 符号结合使用，以便将输出重定向到一个文件中（如果不希望输出显示在终端上）。例如：

nohup my_script.sh > output.log 2>&1 &

这里，> output.log 将标准输出重定向到 output.log 文件，2>&1 将标准错误也重定向到标准输出（即 output.log 文件）。

3. 使用 screen 或 tmux

screen 和 tmux 是两个强大的终端复用器，允许你在一个单独的终端会话中运行多个窗口或面板，并且可以在断开连接后重新连接到这些会话。

使用 screen

1. 启动一个新的 screen 会话：

   screen -S mysession
   

2. 在 screen 会话中运行你的脚本或命令。
3. 按 Ctrl-a 然后按 d 键来分离（detach）会话。
4. 使用以下命令重新连接到会话：

   screen -r mysession
   

使用 tmux

1. 启动一个新的 tmux 会话：

   tmux new -s mysession
   

2. 在 tmux 会话中运行你的脚本或命令。
3. 按 Ctrl-b 然后按 d 键来分离（detach）会话。
4. 使用以下命令重新连接到会话：

   tmux attach -t mysession
   

4. 使用 disown 命令

如果你已经在前台启动了一个命令，然后希望将其放到后台并使其不受当前 Shell 会话的影响，可以使用 Ctrl-z 暂停命令，然后使用 bg 将其放到后台，最后使用 disown 命令。例如：

my_script.sh
# 按 Ctrl-z 暂停命令
bg
# 获取后台作业的作业号（假设为 %1）
disown %1

5. 使用系统服务管理器（如 systemd）

对于需要长期运行的任务，可以考虑将其配置为 systemd 服务。创建一个服务单元文件（例如 /etc/systemd/system/my_service.service），然后启用并启动该服务。

服务单元文件示例：

[Unit]
Description=My Long Running Script[Service]
ExecStart=/path/to/my_script.sh
Restart=always
User=your_username[Install]
WantedBy=multi-user.target

启用并启动服务：

sudo systemctl enable my_service.service
sudo systemctl start my_service.service

以上方法可以根据具体需求选择使用。如果只是临时运行一些命令或脚本，& 和 nohup 通常就足够了。如果需要更复杂的会话管理或长期运行的任务管理，可以考虑使用 screen、tmux 或 systemd。