Shell指令碼程式設計初體驗

通常，當人們提到“shell指令碼語言”時，浮現在他們腦海中是bash，ksh，sh或者其它相類似的linux/unix指令碼語言。指令碼語言是與計算機交流的另外一種途徑。使用圖形化視窗介面（不管是windows還是linux都無所謂）使用者可以移動滑鼠並點選各種物件，比如按鈕、列表、選框等等。但這種方式在每次使用者想要計算機/伺服器完成相同任務時（比如說批量轉換照片，或者下載新的電影、mp3等）卻是十分不方便。要想讓所有這些事情變得簡單並且自動化，我們可以使用shell指令碼。

某些程式語言，像pascal、foxpro、C、java之類，在執行前需要先進行編譯。它們需要合適的編譯器來讓我們的程式碼完成某個任務。

而其它一些程式語言，像php、javascript、visualbasic之類，則不需要編譯器，因此它們需要直譯器，而我們不需要編譯程式碼就可以執行程式。

shell指令碼也像直譯器一樣，但它通常用於呼叫外部已編譯的程式。然後，它會捕獲輸出結果、退出程式碼並根據情況進行處理。

Linux世界中最為流行的shell指令碼語言之一，就是bash。而我認為（這是我自己的看法）原因在於，預設情況下bash shell可以讓使用者便捷地通過歷史命令（先前執行過的）導航，與之相反的是，ksh則要求對.profile進行一些調整，或者記住一些“魔術”組合鍵來查閱歷史並修正命令。

好了，我想這些介紹已經足夠了，剩下來哪個環境最適合你，就留給你自己去判斷吧。從現在開始，我將只講bash及其指令碼。在下面的例子中，我將使用CentOS 6.6和bash-4.1.2。請確保你有相同版本，或者更高版本。

Shell指令碼流

shell指令碼語言就跟和幾個人聊天類似。你只需把所有命令想象成能幫你做事的那些人，只要你用正確的方式來請求他們去做。比如說，你想要寫文件。首先，你需要紙。然後，你需要把內容說給某個人聽，讓他幫你寫。最後，你想要把它存放到某個地方。或者說，你想要造一所房子，因而你需要請合適的人來清空場地。在他們說“事情幹完了”，那麼另外一些工程師就可以幫你來砌牆。最後，當這些工程師們也告訴你“事情幹完了”的時候，你就可以叫油漆工來給房子粉飾了。如果你讓油漆工在牆砌好前就來粉飾，會發生什麼呢？我想，他們會開始發牢騷了。幾乎所有這些像人一樣的命令都會說話，如果它們完成了工作而沒有發生什麼問題，那麼它們就會告訴“標準輸出”。如果它們不能做你叫它們做的事——它們會告訴“標準錯誤”。這樣，最後，所有的命令都通過“標準輸入”來聽你的話。

快速例項——當你開啟linux終端並寫一些文字時——你正通過“標準輸入”和bash說話。那麼，讓我們來問問bash shell who am i（我是誰？）吧。

root@localhost ~]# who am i                                <--- 你通過標準輸入對 bash shell 說
root     pts/0        2015-04-22 20:17 (192.168.1.123)     <--- bash shell通過標準輸出回答你

現在，讓我們說一些bash聽不懂的問題：

[root@localhost ~]# blablabla           <--- 哈，你又在和標準輸入說話了
-bash: blablabla: command not found     <--- bash通過標準錯誤在發牢騷了

“:”之前的第一個單詞通常是向你發牢騷的命令。實際上，這些流中的每一個都有它們自己的索引號（LCTT 譯註：檔案控制程式碼號）：

• 標準輸入（stdin） – 0
• 標準輸出（stdout） – 1
• 標準錯誤（stderr） – 2

如果你真的想要知道哪個輸出命令說了些什麼——你需要將那次發言重定向到（在命令後使用大於號“>”和流索引）檔案：

[root@localhost ~]# blablabla 1> output.txt
-bash: blablabla: command not found

在本例中，我們試著重定向流1（stdout）到名為output.txt的檔案。讓我們來看對該檔案內容所做的事情吧，使用cat命令可以做這事：

[root@localhost ~]# cat output.txt
[root@localhost ~]#

看起來似乎是空的。好吧，現在讓我們來重定向流2（stderr）：

[root@localhost ~]# blablabla 2> error.txt
[root@localhost ~]#

好吧，我們看到牢騷話沒了。讓我們檢查一下那個檔案：

[root@localhost ~]# cat error.txt
-bash: blablabla: command not found
[root@localhost ~]#

果然如此！我們看到，所有牢騷話都被記錄到errors.txt檔案裡頭去了。

有時候，命令會同時產生stdout和stderr。要重定向它們到不同的檔案，我們可以使用以下語句：

command 1>out.txt 2>err.txt

要縮短一點語句，我們可以忽略“1”，因為預設情況下stdout會被重定向：

command >out.txt 2>err.txt

好吧，讓我們試試做些“壞事”。讓我們用rm命令把file1和folder1給刪了吧：

[root@localhost ~]# rm -vf folder1 file1 > out.txt 2>err.txt

現在來檢查以下輸出檔案：

[root@localhost ~]# cat out.txt
removed `file1'
[root@localhost ~]# cat err.txt
rm: cannot remove `folder1': Is a directory
[root@localhost ~]#

正如我們所看到的，不同的流被分離到了不同的檔案。有時候，這也不是很方便，因為我們想要檢視出現錯誤時，在某些操作前面或後面所連續發生的事情。要實現這一目的，我們可以重定向兩個流到同一個檔案：

command >>out_err.txt 2>>out_err.txt

注意：請注意，我使用“>>”替代了“>”。它允許我們附加到檔案，而不是覆蓋檔案。

我們也可以重定向一個流到另一個：

command >out_err.txt 2>&1

讓我來解釋一下吧。所有命令的標準輸出將被重定向到out_err.txt，錯誤輸出將被重定向到流1（上面已經解釋過了），而該流會被重定向到同一個檔案。讓我們看這個例項：

[root@localhost ~]# rm -fv folder2 file2 >out_err.txt 2>&1
[root@localhost ~]# cat out_err.txt
rm: cannot remove `folder2': Is a directory
removed `file2'
[root@localhost ~]#

看著這些組合的輸出，我們可以將其說明為：首先，rm命令試著將folder2刪除，而它不會成功，因為linux要求-r鍵來允許rm命令刪除資料夾，而第二個file2會被刪除。通過為rm提供-v（詳情）鍵，我們讓rm命令告訴我們每個被刪除的檔案或資料夾。

這些就是你需要知道的，關於重定向的幾乎所有內容了。我是說幾乎，因為還有一個更為重要的重定向工具，它稱之為“管道”。通過使用|（管道）符號，我們通常重定向stdout流。

比如說，我們有這樣一個文字檔案：

[root@localhost ~]# cat text_file.txt
This line does not contain H e l l o  word
This lilne contains Hello
This also containd Hello
This one no due to HELLO all capital
Hello bash world!

而我們需要找到其中某些帶有“Hello”的行，Linux中有個grep命令可以完成該工作：

[root@localhost ~]# grep Hello text_file.txt
This lilne contains Hello
This also containd Hello
Hello bash world!
[root@localhost ~]#

當我們有個檔案，想要在裡頭搜尋的時候，這用起來很不錯。當如果我們需要在另一個命令的輸出中查詢某些東西，這又該怎麼辦呢？是的，當然，我們可以重定向輸出到檔案，然後再在檔案裡頭查詢：

[root@localhost ~]# fdisk -l>fdisk.out
[root@localhost ~]# grep "Disk /dev" fdisk.out
Disk /dev/sda: 8589 MB, 8589934592 bytes
Disk /dev/mapper/VolGroup-lv_root: 7205 MB, 7205814272 bytes
Disk /dev/mapper/VolGroup-lv_swap: 855 MB, 855638016 bytes
[root@localhost ~]#

如果你打算grep一些雙引號引起來帶有空格的內容呢！

注意：fdisk命令顯示關於Linux作業系統磁碟驅動器的資訊。

就像我們看到的，這種方式很不方便，因為我們不一會兒就把臨時檔案空間給搞亂了。要完成該任務，我們可以使用管道。它們允許我們重定向一個命令的stdout到另一個命令的stdin流：

[root@localhost ~]# fdisk -l | grep "Disk /dev"
Disk /dev/sda: 8589 MB, 8589934592 bytes
Disk /dev/mapper/VolGroup-lv_root: 7205 MB, 7205814272 bytes
Disk /dev/mapper/VolGroup-lv_swap: 855 MB, 855638016 bytes
[root@localhost ~]#

如你所見，我們不需要任何臨時檔案就獲得了相同的結果。我們把fdisk stdout重定向到了grep stdin。

注意 ： 管道重定向總是從左至右的。

還有幾個其它重定向，但是我們將把它們放在後面講。

在shell中顯示自定義資訊

正如我們所知道的，通常，與shell的交流以及shell內的交流是以對話的方式進行的。因此，讓我們建立一些真正的指令碼吧，這些指令碼也會和我們講話。這會讓你學到一些簡單的命令，並對指令碼的概念有一個更好的理解。

假設我們是某個公司的總服務檯經理，我們想要建立某個shell指令碼來註冊呼叫資訊：電話號碼、使用者名稱以及問題的簡要描述。我們打算把這些資訊儲存到普通文字檔案data.txt中，以便今後統計。指令碼它自己就是以對話的方式工作，這會讓總服務檯的工作人員的小日子過得輕鬆點。那麼，首先我們需要顯示提問。對於顯示資訊，我們可以用echo和printf命令。這兩個都是用來顯示資訊的，但是printf更為強大，因為我們可以通過它很好地格式化輸出，我們可以讓它右對齊、左對齊或者為資訊留出專門的空間。讓我們從一個簡單的例子開始吧。要建立檔案，請使用你慣用的文字編輯器（kate，nano，vi，……），然後建立名為note.sh的檔案，裡面寫入這些命令：

echo "Phone number ?"

如何執行/執行指令碼？

在儲存檔案後，我們可以使用bash命令來執行，把我們的檔案作為它的引數：

[root@localhost ~]# bash note.sh
Phone number ?

實際上，這樣來執行指令碼是很不方便的。如果不使用bash命令作為字首來執行，會更舒服一些。要讓指令碼可執行，我們可以使用chmod命令：

[root@localhost ~]# ls -la note.sh
-rw-r--r--. 1 root root 22 Apr 23 20:52 note.sh
[root@localhost ~]# chmod +x note.sh
[root@localhost ~]# ls -la note.sh
-rwxr-xr-x. 1 root root 22 Apr 23 20:52 note.sh
[root@localhost ~]#

注意 ： ls命令顯示了當前資料夾內的檔案。通過新增-la鍵，它會顯示更多檔案資訊。

如我們所見，在chmod命令執行前，指令碼只有讀（r）和寫（w）許可權。在執行chmod +x後，它就獲得了執行（x）許可權。（關於許可權的更多細節，我會在下一篇文章中講述。）現在，我們只需這麼來執行：

[root@localhost ~]# ./note.sh
Phone number ?

在指令碼名前，我新增了 ./ 組合。.(點）在unix世界中意味著當前位置（當前資料夾），/（斜線）是資料夾分隔符。（在Windows系統中，我們使用反斜線 / 表示同樣功能）所以，這整個組合的意思是說：“從當前資料夾執行note.sh指令碼”。我想，如果我用完整路徑來執行這個指令碼的話，你會更加清楚一些：

[root@localhost ~]# /root/note.sh
Phone number ?
[root@localhost ~]#

它也能工作。

如果所有linux使用者都有相同的預設shell，那就萬事OK。如果我們只是執行該指令碼，預設的使用者shell就會用於解析指令碼內容並執行命令。不同的shell的語法、內部命令等等有著一丁點不同，所以，為了保證我們的指令碼會使用bash，我們應該新增#!/bin/bash到檔案首行。這樣，預設的使用者shell將呼叫/bin/bash，而只有在那時候，指令碼中的命令才會被執行：

[root@localhost ~]# cat note.sh
#!/bin/bash
echo "Phone number ?"

直到現在，我們才100%確信bash會用來解析我們的指令碼內容。讓我們繼續。

讀取輸入

在顯示資訊後，指令碼會等待使用者回答。有個read命令用來接收使用者的回答：

#!/bin/bash
echo "Phone number ?"
read phone

在執行後，指令碼會等待使用者輸入，直到使用者按[ENTER]鍵結束輸入：

[root@localhost ~]# ./note.sh
Phone number ?
12345                               <--- 這兒是我輸入的內容
[root@localhost ~]#

你輸入的所有東西都會被儲存到變數phone中，要顯示變數的值，我們同樣可以使用echo命令：

[root@localhost ~]# cat note.sh
#!/bin/bash
echo "Phone number ?"
read phone
echo "You have entered $phone as a phone number"
[root@localhost ~]# ./note.sh
Phone number ?
123456
You have entered 123456 as a phone number
[root@localhost ~]#

在bash shell中，一般我們使用$（美元）符號來表明這是一個變數，除了讀入到變數和其它為數不多的時候才不用這個$（將在今後說明）。

好了，現在我們準備新增剩下的問題了：

#!/bin/bash
echo "Phone number?"
read phone
echo "Name?"
read name
echo "Issue?"
read issue
[root@localhost ~]# ./note.sh
Phone number?
123
Name?
Jim
Issue?
script is not working.
[root@localhost ~]#

使用流重定向

太完美了！剩下來就是重定向所有東西到檔案data.txt了。作為欄位分隔符，我們將使用/（斜線）符號。

注意 ： 你可以選擇任何你認為是最好的分隔符，但是確保檔案內容不會包含這些符號在內，否則它會導致在文字行中產生額外欄位。

別忘了使用“>>”來代替“>”，因為我們想要將輸出內容附加到檔案末！

[root@localhost ~]# tail -2 note.sh
read issue
echo "$phone/$name/$issue">>data.txt
[root@localhost ~]# ./note.sh
Phone number?
987
Name?
Jimmy
Issue?
Keybord issue.
[root@localhost ~]# cat data.txt
987/Jimmy/Keybord issue.
[root@localhost ~]#

注意 ： tail命令顯示了檔案的最後的n行。

搞定。讓我們再來執行一次看看：

[root@localhost ~]# ./note.sh
Phone number?
556
Name?
Janine
Issue?
Mouse was broken.
[root@localhost ~]# cat data.txt
987/Jimmy/Keybord issue.
556/Janine/Mouse was broken.
[root@localhost ~]#

我們的檔案在增長，讓我們在每行前面加個日期吧，這對於今後擺弄這些統計資料時會很有用。要實現這功能，我們可以使用date命令，並指定某種格式，因為我不喜歡預設格式：

[root@localhost ~]# date
Thu Apr 23 21:33:14 EEST 2015                     <---- date命令的預設輸出
[root@localhost ~]# date "+%Y.%m.%d %H:%M:%S"
2015.04.23 21:33:18                               <---- 格式化後的輸出

有幾種方式可以讀取命令的輸出到變數，在這種簡單的情況下，我們將使用`（是反引號，不是單引號，和波浪號~在同一個鍵位）：

[root@localhost ~]# cat note.sh
#!/bin/bash
now=`date "+%Y.%m.%d %H:%M:%S"`
echo "Phone number?"
read phone
echo "Name?"
read name
echo "Issue?"
read issue
echo "$now/$phone/$name/$issue">>data.txt
[root@localhost ~]# ./note.sh
Phone number?
123
Name?
Jim
Issue?
Script hanging.
[root@localhost ~]# cat data.txt
2015.04.23 21:38:56/123/Jim/Script hanging.
[root@localhost ~]#

嗯…… 我們的指令碼看起來有點醜啊，讓我們來美化一下。如果你要手動讀取read命令，你會發現read命令也可以顯示一些資訊。要實現該功能，我們應該使用-p鍵加上資訊：

[root@localhost ~]# cat note.sh
#!/bin/bash
now=`date "+%Y.%m.%d %H:%M:%S"`
read -p "Phone number: " phone
read -p "Name: " name
read -p "Issue: " issue
echo "$now/$phone/$name/$issue">>data.txt

你可以直接從控制檯查詢到各個命令的大量有趣的資訊，只需輸入：man read, man echo, man date, man ……

同意嗎？它看上去是舒服多了！

[root@localhost ~]# ./note.sh
Phone number: 321
Name: Susane
Issue: Mouse was stolen
[root@localhost ~]# cat data.txt
2015.04.23 21:38:56/123/Jim/Script hanging.
2015.04.23 21:43:50/321/Susane/Mouse was stolen
[root@localhost ~]#

游標在訊息的後面（不是在新的一行中），這有點意思。（LCTT 譯註：如果用 echo 命令輸出顯示的話，可以用 -n 引數來避免換行。）

迴圈

是時候來改進我們的指令碼了。如果使用者一整天都在接電話，如果每次都要去執行，這豈不是很麻煩？讓我們讓這些活動都永無止境地迴圈去吧：

[root@localhost ~]# cat note.sh
#!/bin/bash
while true
do
        read -p "Phone number: " phone
        now=`date "+%Y.%m.%d %H:%M:%S"`
        read -p "Name: " name
        read -p "Issue: " issue
        echo "$now/$phone/$name/$issue">>data.txt
done

我已經交換了read phone和now=date行的位置。這是因為我想要在輸入電話號碼後再獲得時間。如果我把它放在迴圈的首行，那麼迴圈一次後，變數 now 就會在資料儲存到檔案中後馬上獲得時間。而這並不好，因為下一次呼叫可能在20分鐘後，甚至更晚。

[root@localhost ~]# ./note.sh
Phone number: 123
Name: Jim
Issue: Script still not works.
Phone number: 777
Name: Daniel
Issue: I broke my monitor
Phone number: ^C
[root@localhost ~]# cat data.txt
2015.04.23 21:38:56/123/Jim/Script hanging.
2015.04.23 21:43:50/321/Susane/Mouse was stolen
2015.04.23 21:47:55/123/Jim/Script still not works.
2015.04.23 21:48:16/777/Daniel/I broke my monitor
[root@localhost ~]#

注意： 要從無限迴圈中退出，你可以按[Ctrl]+[C]鍵。Shell會顯示^表示 CTRL 鍵^。

使用管道重定向

讓我們新增更多功能到我們的“弗蘭肯斯坦（Frankenstein）”，我想要指令碼在每次呼叫後顯示某個統計資料。比如說，我想要檢視各個號碼呼叫了我幾次。對於這個，我們應該cat檔案data.txt：

[root@localhost ~]# cat data.txt
2015.04.23 21:38:56/123/Jim/Script hanging.
2015.04.23 21:43:50/321/Susane/Mouse was stolen
2015.04.23 21:47:55/123/Jim/Script still not works.
2015.04.23 21:48:16/777/Daniel/I broke my monitor
2015.04.23 22:02:14/123/Jimmy/New script also not working!!!
[root@localhost ~]#

現在，所有輸出我們都可以重定向到cut命令，讓cut來把每行切成一塊一塊（我們使用分隔符“/”），然後列印第二個欄位：

[root@localhost ~]# cat data.txt | cut -d"/" -f2
123
321
123
777
123
[root@localhost ~]#

現在，我們可以把這個輸出重定向打另外一個命令sort：

[root@localhost ~]# cat data.txt | cut -d"/" -f2|sort
123
123
123
321
777
[root@localhost ~]#

然後只留下唯一的行。要統計唯一條目，只需新增-c鍵到uniq命令：

[root@localhost ~]# cat data.txt | cut -d"/" -f2 | sort | uniq -c
    3 123
    1 321
    1 777
[root@localhost ~]#

只要把這個新增到我們的迴圈的最後：

#!/bin/bash
while true
do
        read -p "Phone number: " phone
        now=`date "+%Y.%m.%d %H:%M:%S"`
        read -p "Name: " name
        read -p "Issue: " issue
        echo "$now/$phone/$name/$issue">>data.txt
        echo "===== We got calls from ====="
        cat data.txt | cut -d"/" -f2 | sort | uniq -c
        echo "--------------------------------"
done

執行：

[root@localhost ~]# ./note.sh
Phone number: 454
Name: Malini
Issue: Windows license expired.
===== We got calls from =====
    3 123
    1 321
    1 454
    1 777
--------------------------------
Phone number: ^C

當前場景貫穿了幾個熟知的步驟：

• 顯示訊息
• 獲取使用者輸入
• 儲存值到檔案
• 處理儲存的資料

但是，如果使用者有點責任心，他有時候需要輸入資料，有時候需要統計，或者可能要在儲存的資料中查詢一些東西呢？對於這些事情，我們需要使用switches/cases，並知道怎樣來很好地格式化輸出。這對於在shell中“畫”表格的時候很有用。