引言

shell简介

什么是 Shell？

Shell 的作用

1. 用户界面： Shell为用户提供了一种与操作系统交互的方式。通过Shell，用户可以通过键入命令来执行各种操作，而不必依赖图形用户界面。

2. 脚本编程： Shell脚本是一系列命令的集合，可以用于自动化执行任务。通过编写脚本，用户可以批量处理文件、管理系统配置等，提高工作效率。

3. 系统管理： 系统管理员可以使用Shell来进行系统配置、用户管理、进程监控等任务。Shell提供了强大的工具和命令，方便管理员对系统进行管理和维护。

4. 软件开发： 在软件开发过程中，开发者可以使用Shell来执行各种构建、测试和部署任务。Shell脚本可以方便地集成到开发工作流中。

为什么要学习和使用 Shell？

1. 效率： 使用Shell可以更快速地执行各种任务，特别是对于批量处理和自动化任务而言。相比于图形界面，Shell更注重快捷键入和命令行操作，提高了工作效率。

2. 灵活性： Shell提供了强大的命令行工具和脚本编程能力，用户可以根据需要自由组合和定制命令，实现更灵活的操作。

3. 系统管理： 对于系统管理员而言，熟练掌握Shell是必备的技能。它可以用于系统配置、故障排除、日志分析等各种管理任务。

4. 跨平台： 大多数操作系统都提供了Shell，而且Shell脚本通常是可移植的。这意味着你可以在不同的系统上使用相似的命令和脚本，而不用担心平台差异。

Shell 的分类：

1. Bash（Bourne Again Shell）： Bash是一种常见的Shell，广泛用于Linux和Unix系统。它是Bourne Shell的扩展，具有更多的功能和改进，成为许多Linux发行版默认的Shell。

2. Zsh（Z Shell）： Zsh是一个功能强大的Shell，提供了丰富的自动补全和主题定制功能。它也是一个扩展性极强的Shell，支持插件和各种配置选项。

3. Fish（Friendly Interactive Shell）： Fish以用户友好性和交互性而闻名。它提供了语法高亮、智能补全等功能，使得Shell的使用更加直观和方便。

4. Dash： Dash是一个轻量级的Shell，通常用于一些资源受限的系统或作为系统引导时的默认Shell。它的设计注重速度和效率。

5. PowerShell： PowerShell是由Microsoft开发的Shell，主要用于Windows系统。它具有强大的脚本编程功能，支持对象管道，可以与.NET框架进行集成。

Bash 常用快捷键：

1. Ctrl + A： 将光标移动到命令行的开头。

2. Ctrl + E： 将光标移动到命令行的末尾。

3. Ctrl + U： 删除光标前的所有文本。

4. Ctrl + K： 删除光标后的所有文本。

5. Ctrl + W： 删除光标前的一个单词。

6. Ctrl + Y： 粘贴之前删除的文本。

7. Ctrl + R： 向后搜索命令历史。

8. Ctrl + C： 中断当前正在运行的命令。

9. Ctrl + D： 注销当前会话或者退出当前终端。

输入输出重定向：

Linux 的标准输入与输出：

• 标准输入（stdin）： 在Linux中，标准输入是指命令从用户获取输入的地方。通常，它是从键盘获取输入，但可以通过输入重定向改变其来源。

• 标准输出（stdout）： 标准输出是指命令输出结果的地方。默认情况下，它是在屏幕上显示，但同样可以通过输出重定向将结果保存到文件或其他地方。

输入重定向：

command < input_file

输出重定向：

command > output_file

command >> output_file

/dev/null 文件：

command > /dev/null  # 将命令的输出丢弃

多命令顺序执行：

command1 ; command2

command1 && command2

Shell 脚本的执行：

chmod +x script.sh  # 赋予执行权限
./script.sh        # 执行脚本

bash script.sh

Shell 变量：

变量的命名规则：

• 变量名只能包含字母（大小写敏感）、数字和下划线。

• 变量名不能以数字开头。

• 不能使用特殊字符（如空格、标点符号等）。

• 避免使用Shell保留关键字，以免与Shell命令冲突。

• 推荐使用具有描述性意义的变量名，以提高代码可读性。

特殊符号：

• 等号 =： 用于给变量赋值。在变量名和等号之间不能有空格。

shell

variable_name=value

Shell

Copy

- **美元符号 `$`：** 用于引用变量的值。通过在变量名前加上 `$` 来获取其值。
  ```bash
  echo $variable_name

• 反引号 ``： 用于将命令的输出赋值给变量。也可以使用 $() 来达到相同的效果。

shell

result=`command`
# 或
result=$(command)

Shell

Copy

• 花括号 {}： 用于明确变量的边界，帮助解析器识别变量名。

shell

echo ${variable_name}_suffix

Shell

Copy

示例：

#!/bin/bash

# 定义变量
name="John"
age=25

# 使用变量
echo "Name: $name"
echo "Age: $age"

# 将命令输出赋值给变量
current_directory=$(pwd)

# 拼接字符串
greeting="Hello, ${name}!"
echo $greeting

变量的分类：

• 全局变量： 在整个Shell会话中都有效，包括Shell脚本和其它命令执行的上下文。

• 局部变量： 仅在定义它们的Shell脚本中有效，对于其他脚本或命令不可见。

# 全局变量
global_variable="I am a global variable"

# 局部变量
function example_function() {
  local local_variable="I am a local variable"
  echo $local_variable
}

echo $global_variable

# 调用函数中的局部变量
example_function

echo $global_variable

unset global_variable

#!/bin/bash

# 定义全局变量
global_variable="I am a global variable"

# 定义函数，包含局部变量
function example_function() {
  local local_variable="I am a local variable"
  echo "Inside function: $local_variable"
}

# 调用全局变量
echo "Global variable: $global_variable"

# 调用函数
example_function

# 删除全局变量
unset global_variable

# 尝试再次调用全局变量
echo "After unset: $global_variable"  # 将不再有输出

环境变量：

1. 环境变量设置：

export MY_VARIABLE="This is an environment variable"

2. 环境变量查询和删除：

• 查询环境变量：
使用 echo 命令或 printf 命令来查看环境变量的值。

shell

echo $MY_VARIABLE

Shell

Copy

• 删除环境变量：
使用 unset 命令可以删除环境变量。

shell

unset MY_VARIABLE

Shell

Copy
删除后，变量将不再是环境变量，但仍然存在于当前Shell。

3. 系统默认环境变量：

• PATH： 包含用于执行命令的目录列表。

• HOME： 用户的主目录路径。

• USER： 当前用户的用户名。

• SHELL： 用户默认的Shell路径。

示例：

#!/bin/bash

# 设置环境变量
export MY_VARIABLE="This is an environment variable"

# 查询环境变量
echo "My environment variable: $MY_VARIABLE"

# 删除环境变量
unset MY_VARIABLE

# 尝试再次查询环境变量
echo "After unset: $MY_VARIABLE"  # 将不再有输出

位置参数变量：

#!/bin/bash

# 打印第一个和第二个位置参数
echo "First argument: $1"
echo "Second argument: $2"

bash script.sh arg1 arg2

预定义变量：

#!/bin/bash

echo "Script name: $0"
echo "Number of arguments: $#"
echo "All arguments as a single string: $*"
echo "All arguments as an array: $@"
echo "Exit status of the last command: $?"
echo "Process ID of the current script: $$"
echo "Process ID of the last background command: $!"

只读变量：

#!/bin/bash

# 定义只读变量
readonly my_variable="This is a read-only variable"

# 尝试修改只读变量的值
my_variable="New value"  # 这行会引发错误

# 输出只读变量的值
echo "Read-only variable: $my_variable"

接受键盘输入：

#!/bin/bash

# 提示用户输入，并将输入的值存储在变量中
echo "Enter your name:"
read user_name

# 输出用户输入的值
echo "Hello, $user_name!"

Shell 运算符：

1. 算数运算符：

• 加法 +： 相加两个数字。

• 减法 ： 从第一个数字减去第二个数字。

• 乘法 ： 将两个数字相乘。

• 除法 /： 将第一个数字除以第二个数字。

• 取余 %： 返回第一个数字除以第二个数字的余数。

#!/bin/bash

a=10
b=5

# 加法
echo "Addition: $((a + b))"

# 减法
echo "Subtraction: $((a - b))"

# 乘法
echo "Multiplication: $((a * b))"

# 除法
echo "Division: $((a / b))"

# 取余
echo "Modulus: $((a % b))"

2. 关系运算符：

• 等于 ==： 检查两个值是否相等。

• 不等于 !=： 检查两个值是否不相等。

• 大于 >： 检查第一个值是否大于第二个值。

• 小于 <： 检查第一个值是否小于第二个值。

• 大于等于 >=： 检查第一个值是否大于或等于第二个值。

• 小于等于 <=： 检查第一个值是否小于或等于第二个值。

#!/bin/bash

a=10
b=5

# 等于
if [ $a == $b ]; then
  echo "Equal"
else
  echo "Not equal"
fi

# 大于
if [ $a -gt $b ]; then
  echo "Greater than"
else
  echo "Not greater than"
fi

3. 逻辑运算符：

• 逻辑与 &&： 当两个条件都为真时返回真。

• 逻辑或 ||： 当两个条件至少有一个为真时返回真。

• 逻辑非 !： 对条件取反，如果条件为真，则返回假；如果条件为假，则返回真。

#!/bin/bash

a=true
b=false

# 逻辑与
if [ $a == true ] && [ $b == true ]; then
  echo "Both conditions are true"
else
  echo "At least one condition is false"
fi

# 逻辑或
if [ $a == true ] || [ $b == true ]; then
  echo "At least one condition is true"
else
  echo "Both conditions are false"
fi

# 逻辑非
if ! $a; then
  echo "Condition is false"
else
  echo "Condition is true"
fi

4. 字符串运算符：

• 等于 =： 检查两个字符串是否相等。

• 不等于 !=： 检查两个字符串是否不相等。

• 长度不为零 n： 检查字符串是否非空。

• 长度为零 z： 检查字符串是否为空。

#!/bin/bash

string1="Hello"
string2="World"

# 等于
if [ $string1 = $string2 ]; then
  echo "Strings are equal"
else
  echo "Strings are not equal"
fi

# 长度不为零
if [ -n $string1 ]; then
  echo "String is not empty"
else
  echo "String is empty"
fi

5. 文件测试运算符：

• 存在 e： 检查文件或目录是否存在。

• 目录 d： 检查是否为目录。

• 文件 f： 检查是否为普通文件。

• 可读 r： 检查文件是否可读。

• 可写 w： 检查文件是否可写。

• 可执行 x： 检查文件是否可执行。

#!/bin/bash

file="/path/to/file.txt"

# 文件存在
if [ -e $file ]; then
  echo "File exists"
else
  echo "File does not exist"
fi

# 文件可读
if [ -r $file ]; then
  echo "File is readable"
else
  echo "File is not readable"
fi

流程控制：

1. if 条件判断：

• 单分支 if 条件：

shell

if [ condition ]; then
  # code block
fi

Shell

Copy

• 双分支 if 条件语句：

shell

if [ condition ]; then
  # code block for true condition
else
  # code block for false condition
fi

Shell

Copy

• 多分支 if 条件语句：

shell

if [ condition1 ]; then
  # code block for condition1
elif [ condition2 ]; then
  # code block for condition2
else
  # code block if none of the conditions are true
fi

Shell

Copy

2. 多分支 case 条件语句：

case variable in
  pattern1)
    # code block for pattern1
    ;;
  pattern2)
    # code block for pattern2
    ;;
  *)
    # code block if none of the patterns match
    ;;
esac

3. for 循环：

for variable in values; do
  # code block
done

4. while 循环：

while [ condition ]; do
  # code block
done

5. until 循环：

until [ condition ]; do
  # code block
done

6. 函数：

function_name() {
  # code block
}

7. 特殊流程控制语句：

• exit 语句： 用于终止脚本的执行，并返回一个指定的退出状态。

shell

exit 0  # 正常退出
exit 1  # 异常退出

Shell

Copy

• break 语句： 用于终止循环。

shell

while [ condition ]; do
  # code block
  if [ some_condition ]; then
    break  # 终止循环
  fi
done

Shell

Copy

• continue 语句： 用于跳过循环中的其余代码，进入下一次循环迭代。

shell

for ((i=1; i<=5; i++)); do
  if [ $i -eq 3 ]; then
    continue  # 跳过本次循环迭代
  fi
  # code block
done

Shell

Copy

字符截取、替换和处理命令

正则表达式：

• 元字符： 正则表达式中的特殊字符，如 、.、^ 等。

• 字符类： 使用方括号 [] 表示，用于匹配一个字符的集合。

• 量词： 用于指定前面的字符或组的重复次数，如 （零次或多次）、+（一次或多次）、?（零次或一次）。

• 位置锚定： 使用 ^ 表示字符串的开始，$ 表示字符串的结束。

• .：匹配任意单个字符。

• ：匹配前面的字符零次或多次。

• +：匹配前面的字符一次或多次。

• ?：匹配前面的字符零次或一次。

• ^：匹配字符串的开头。

• $：匹配字符串的结尾。

• []：字符类，匹配方括号中的任意一个字符。

• ()：分组，将多个字符组合为一个整体。

字符截取、替换命令：

• cut 列提取命令：

shell

# 提取文件的第2列
cut -f 2 filename

Shell

Copy

• awk 编程：
• 概述： awk 是一种用于处理文本数据的强大工具，支持对文本进行分析、过滤、处理和打印。
• printf 格式化输出：

shell

awk '{ printf "Name: %s, Age: %d\n", $1, $2 }' data.txt

Shell

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• 基本使用：

shell

awk '{ print $1 }' data.txt  # 打印第1列

Shell

Copy
• 条件语句 (BEGIN, END, 关系运算符)：

plain

awk '$3 > 50 { print $1, "is older than 50" }' data.txt

Plain text

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• 内置变量：

shell

awk '{ print NF }' data.txt  # 打印每行的字段数量

Shell

Copy
• 常用统计实例：

shell

awk '{ sum += $2 } END { print "Total Age:", sum }' data.txt

Shell

Copy
• 流程控制：

shell

awk '{ if ($2 > 30) print $1, "is older than 30"; else print $1, "is younger than 30" }' data.txt

Shell

Copy
• 函数：

shell

awk 'function greet(name) { print "Hello, " name } { greet($1) }' data.txt

Shell

Copy
• 在 Shell 中调用 awk 脚本：

shell

awk -f script.awk data.txt

Shell

Copy

• sed 文本选取、替换、删除、新增的命令：
• 提取行数据：

shell

sed -n '2p' filename  # 打印文件的第2行

Shell

Copy
• 删除行数据：

shell

sed '2d' filename  # 删除文件的第2行

Shell

Copy
• 追加插入行数据：

shell

sed '2a\This is a new line' filename  # 在第2行后追加新行

Shell

Copy
• 替换行数据：

shell

sed 's/old/new/g' filename  # 将文件中的所有 'old' 替换为 'new'

Shell

Copy
• 字符串替换：

shell

echo "Hello World" | sed 's/World/Shell/'

Shell

Copy

字符处理命令：

• sort 排序命令：

shell

sort filename

Shell

Copy

• uniq 取消重复行：

shell

uniq filename

Shell

Copy

• wc 统计命令：

shell

wc filename

Shell

Copy

结语