Linux系統程式設計（12）——shell基礎

 

Shell的作用是解釋執行使用者的命令，使用者輸入一條命令，Shell就解釋執行一條，這種方式稱為互動式（Interactive），Shell還有一種執行命令的方式稱為批處理（Batch），使用者事先寫一個Shell指令碼（Script），其中有很多條命令，讓Shell一次把這些命令執行完，而不必一條一條地敲命令。Shell指令碼和程式語言很相似，也有變數和流程控制語句，但Shell指令碼是解釋執行的，不需要編譯，Shell程式從指令碼中一行一行讀取並執行這些命令，相當於一個使用者把指令碼中的命令一行一行敲到Shell提示符下執行。

 

由於歷史原因，UNIX系統上有很多種Shell：

sh（Bourne Shell）：由SteveBourne開發，各種UNIX系統都配有sh。

csh（C Shell）：由Bill Joy開發，隨BSD UNIX釋出，它的流程控制語句很像C語言，支援很多BourneShell所不支援的功能：作業控制，命令歷史，命令列編輯。

ksh（Korn Shell）：由David Korn開發，向後相容sh的功能，並且新增了csh引入的新功能，是目前很多UNIX系統標準配置的Shell，在這些系統上/bin/sh往往是指向/bin/ksh的符號連結。

tcsh（TENEX C Shell）：是csh的增強版本，引入了命令補全等功能，在FreeBSD、Mac OS X等系統上替代了csh。

bash（Bourne Again Shell）：由GNU開發的Shell，主要目標是與POSIX標準保持一致，同時兼顧對sh的相容，bash從csh和ksh借鑑了很多功能，是各種Linux發行版標準配置的Shell，在Linux系統上/bin/sh往往是指向/bin/bash的符號連結[36]。雖然如此，bash和sh還是有很多不同的，一方面，bash擴充套件了一些命令和引數，另一方面，bash並不完全和sh相容，有些行為並不一致，所以bash需要模擬sh的行為：當我們通過sh這個程式名啟動bash時，bash可以假裝自己是sh，不認擴充套件的命令，並且行為與sh保持一致。

 

使用者在命令列輸入命令後，一般情況下Shell會fork並exec該命令，但是Shell的內建命令例外，執行內建命令相當於呼叫Shell程式中的一個函式，並不建立新的程式。以前學過的cd、alias、umask、exit等命令即是內建命令，凡是用which命令查不到程式檔案所在位置的命令都是內建命令，內建命令沒有單獨的man手冊，要在man手冊中檢視內建命令，應該

$ man bash-builtins

 

內建命令雖然不建立新的程式，但也會有Exit Status，通常也用0表示成功非零表示失敗，雖然內建命令不建立新的程式，但執行結束後也會有一個狀態碼，也可以用特殊變數$?讀出。

 

首先編寫一個簡單的指令碼，儲存為script.sh：

#! /bin/sh
 
cd ..
ls

Shell指令碼中用#表示註釋，相當於C語言的//註釋。但如果#位於第一行開頭，並且是#!（稱為Shebang）則例外，它表示該指令碼使用後面指定的直譯器/bin/sh解釋執行。如果把這個指令碼檔案加上可執行許可權然後執行：

 

$ chmod +x script.sh
$ ./script.sh

 

Shell會fork一個子程式並呼叫exec執行./script.sh這個程式，exec系統呼叫應該把子程式的程式碼段替換成./script.sh程式的程式碼段，並從它的_start開始執行。然而script.sh是個文字檔案，根本沒有程式碼段和_start函式，怎麼辦呢？其實exec還有另外一種機制，如果要執行的是一個文字檔案，並且第一行用Shebang指定了直譯器，則用直譯器程式的程式碼段替換當前程式，並且從直譯器的_start開始執行，而這個文字檔案被當作命令列引數傳給直譯器。因此，執行上述指令碼相當於執行程式

 

$ /bin/sh ./script.sh

 

以這種方式執行不需要script.sh檔案具有可執行許可權。再舉個例子，比如某個sed指令碼的檔名是script，它的開頭是

 

#! /bin/sed -f

執行./script相當於執行程式

 

$ /bin/sed -f ./script.sh

以上介紹了兩種執行Shell指令碼的方法：

$ ./script.sh
$ sh ./script.sh

 

這兩種方法本質上是一樣的，執行上述指令碼的步驟為：

 

 

1、互動Shell（bash）fork/exec一個子Shell（sh）用於執行指令碼，父程式bash等待子程式sh終止。

2、sh讀取指令碼中的cd ..命令，呼叫相應的函式執行內建命令，改變當前工作目錄為上一級目錄。

3、sh讀取指令碼中的ls命令，fork/exec這個程式，列出當前工作目錄下的檔案，sh等待ls終止。

4、ls終止後，sh繼續執行，讀到指令碼檔案末尾，sh終止。

5、sh終止後，bash繼續執行，列印提示符等待使用者輸入。

 

 

如果將命令列下輸入的命令用()括號括起來，那麼也會fork出一個子Shell執行小括號中的命令，一行中可以輸入由分號;隔開的多個命令，比如：

$ (cd ..;ls -l)

和上面兩種方法執行Shell指令碼的效果是相同的，cd ..命令改變的是子Shell的PWD，而不會影響到互動式Shell。然而命令

 

$ cd ..;ls –l

則有不同的效果，cd ..命令是直接在互動式Shell下執行的，改變互動式Shell的PWD，然而這種方式相當於這樣執行Shell指令碼：

 
$ source ./script.sh

或者

 
$ . ./script.sh

source或者.命令是Shell的內建命令，這種方式也不會建立子Shell，而是直接在互動式Shell下逐行執行指令碼中的命令。