Linux shell之bash特性大全详解（持续更新ing）

一、shell是什么？

    Shell本身是一个用C语言编写的程序，它是用户使用Unix/Linux的桥梁，用户的大部分工作都是通过Shell完成的。Shell既是一种命令语言，又是一种程序设计语言。作为命令语言，它交互式地解释和执行用户输入的命令；作为程序设计语言，它定义了各种变量和参数，并提供了许多在高级语言中才具有的控制结构，包括循环和分支。

    如图shell是一个应用程序，是用户管理应用程序的一个接口。

二、广义上shell的分类

    GUI：图形用户界面

        KDE，GNOME，XFCE

    CLI：命令行接口

        bash, zsh, fishsh, csh, tcsh, ksh

在大多发行版中常用的为bash

三、bash的特性

bash是弱类型的编程语言，不严格区分数据类型，意味把所有数据统统当作字符串处理；

字符串类型的数据可不加引号； 

引号有三种类型：', ", `

', "：字符引用

': 强引用，其内部的变量不会被替换； 

"：弱引用，其内部的变量会被替换；

`：命令引用

变量引用：${NAME}

a、bash特性之一：命令别名

    获取当前用户可用的别名的定义：

# alias

    定义别名：

# alias  NAME='COMMAND'

    生命周期：当前shell进程；

    撤消别名：

# unalias NAME

b、bash的特性之二：命令历史

    shell进程会保存其会话中用户曾经执行过的命令；命令通过其“历史文件”来持久保存此前执行过的命令；每个用户都有其自己专用的历史文件；

HISTSIZE：shell进程的缓冲区保留的历史命令的条数；

HISTFILESIZE：命令历史文件可保存的历史命令的条数；

    默认均为1000;       

# echo $HISTSIZE
1000
# echo $HISTFILESIZE
1000

        HISTFILE：当前用户的命令历史文件；

    ～/.bash_history

查看命令历史列表：

# history

    命令用法：

history -c：清空命令历史；

history  -d  OFFSET：删除指定的条目；

# history -d 156

    -a        将当前缓冲的历史行追加到历史文件中

    -n        从历史文件中读取所有未被读取的行

    -r        读取历史文件并将内容追加到历史列表中

调用命令历史列表中的命令以重执行之目的：

    !#：再一次执行历史列表中的第#条命令；

# history
   ....
   72  cat test 
   73  history 
# !72
cat test 
Hello World

            !!：再一次执行上一条命令；

# cat test 
Hello World
# !!
cat test 
Hello World

            !STRING：再一次执行命令历史列表中最近一个以指定的STRING开头的命令；

# !cat
cat test 
Hello World

            调用上一条命令的最后一个参数：

快捷键：ESC, .

                     Alt+.

!$：给出的字符组合

    显示最近的n条件命令历史：

    history  #

    控制命令历史的记录方式：

通过HISTCONTROL环境变量进行，其取值：

    ignoredups：忽略重复的命令；重复是指连续且相同的令；

    ignorespace：以空白字符开头的命令不记入历史；

    ignoreboth：上述两者同时生效；

        修改变量值的方式：

    NAME='VALUE'

# echo $HISTCONTROL
ignoredups
# HISTCONTROL="ignoreboth"
# echo $HISTCONTROL
ignoreboth

c、bash特性之三：快捷键 

Ctrl+a：跳至命令行首；

Ctrl+e：跳至命令行尾；

Ctrl+k：删除光标所在处至尾部的内容；

Ctrl+u：删除行首至光标所在处的内容；

d、bash的特性之四：命令补全和路径补全

    命令补全：

shell程序在接收到用户执行命令的请求且分析完成之后，最左侧字符串将被当作命令去查找；

      查找机制：

(1) 查找内部命令；

(2) 查找外部命令：

    1、去$PATH变量所指定的各路径下，自左而右逐个搜索各目录下的文件名；

    2、给定的打头的字符串如果能惟一标识某命令程序文件的文件名，则直接补全；

    3、不能惟一标识，再击tab可给列表；

    4、错误：没有任何命令可被此打头字符串标识；

       路径补全：

在给定的起始路径的上级目录下，以对应路径下的打头字符串来逐一匹配上级目标下的每个文件：

惟一标识：tab补全；

不能惟一标识：tab, tab给出列表；

错误路径：没有响应；

e、bash的特性之五：命令行展开：

    把命令行的给定的特殊符号自动替换为相应字符串的机制；

~: 自动替换为用户家目录；

~USERNAME：自动替换为指定用户的家目录；

{}：可承载一个以逗号分隔的路径列表，能够将其展开为多个独立路径；

            例如：

                /tmp/{a,b,c} /tmp/a /tmp/b /tmp/c

                /tmp/{a,b}/z /tmp/a/z /tmp/b/z

# cd ~
# pwd
/root
# cd ~testuser
testuser]# pwd
/home/testuser

f、bash特性之六：命令的执行状态结果：

命令的正常输出结果：命令的返回值；

    通过引用来保存下来或直接调用——”命令引用“

`COMMAND`

$(COMMAND)

# ls -ld `pwd`

命令的执行状态结果：

成功：0

失败：1-255

# echo "Helllo World"
Helllo World
# echo $?
0
# echoa "Hello World"
-bash: echoa: command not found
# echo $?
127

        bash用一个特殊变量来保存最一次执行的命令的状态结果：

$?

bash中的引用：

''：强引用

""：弱引用

“：命令引用

# echo '$PATH'
$PATH
# echo "$PATH"
/usr/lib64/qt-3.3/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin
# echo `pwd`
/home/testuser

g、bash的特性之七：glob

    glob：文件名通配；快速引用多个文件；文件名整体匹配度检测；    

    元字符：基于元字符可编写匹配模式(pattern)；

        *：匹配任意长度的任意字符；

p*,  pa*, *p, *p*a

p*：pa, p

?：匹配任意单个字符；

            p?, p?a, p??

    p??: pa, pad, 

[ ]：匹配指定集合内的任意单个字符；

         [a-z], [A-Z]：不区分字符大小写；

[0-9]

        [a-z0-9]

    [[:upper:]]：所有大写字母；

    [[:lower:]]：所有小写字母；

            [[:digit:]]：所有的数字；

    [[:alpha:]]：所有字母；

    [[:alnum:]]：所有字母和数字；

    [[:space:]]：空白字符；

    [[:punct:]]：标点符号；

    [^ ]：匹配指定集合外的任意单个字符；

[^[:alpha:]]

    测试：

     1、显示/etc目录下，以非字母开头，后面跟了一个字母及其它任意长度任意字符的文件或目录； 

    ls  -d  /etc/[^[:alpha:]][a-z]*

     2、复制/etc目录下，所以n开头，以非数字结尾的文件或目录至/tmp/etc目录下；

    mkdir /tmp/etc 
    cp  -r  /etc/n*[^0-9]  /tmp/etc/

     3、显示/usr/share/man目录下，所有以man开头，后跟一个数字结尾的文件或目录；

    ls  -d  /ur/share/man/man[0-9]

     4、复制/etc目录下，所以p,m,r开头的，且以.conf结尾的文件或目录至/tmp/conf.d目录下；

    mkdir  /tmp/conf.d/
    cp  -r  /etc/[pmr]*.conf   /tmp/conf.d/

h、bash特性之八：变量

程序：指令+数据

数据：文件、变量；

    变量：内存空间，有名称，名称即为变量名，对应的内存空间中的数据即为变量的值；

    变量赋值：NAME=VALUE

=：赋值符号；

把VALUE存储到NAME指向的内存空间中；

编程语言：

强类型：严格区分变量中的数据类型；

弱类型：不区分变量中存储的数据类型，统一为字符型；

bash：统统默认为字符型数据；变量无需事先声明；

变量为什么有类型？

存储空间、存储格式、参与的运算、……

        类型不同决定对数据的处理方式不同

变量命名：只能使用字母、数字和下划线；而且不能以数字开头；

变量名：见名知义；不能使用程序保留字，例如if、case、then、fi、esac、for、while、until、break、continue等等；

变量引用：${NAME}, $NAME

         变量替换：把变量引用符号出现的位置替换为其指向的内存空间中的数据；

bash变量种类：

本地变量：作用域为当前shell进程；不包括其子进程；

环境变量：使用域为当前shell进程及其子进程；

局部变量

    作用域：生效范围，也即可引用到的范围；

位置参数变量：

特殊变量

本地变量：

变量赋值：NAME=VALUE

变量引用：$NAME, ${NAME}

""

查看变量：set

撤销变量：unset NAME

注意：此处非为变量引用，因此不能使用$；

所有的本地变量在shell进程终止时，会被自动撤销；

   

环境变量：

变量声明和赋值：

declare -x  NAME[=VALUE]

export  NAME[=VALUE]

引用方式：

${NAME}, $NAME

注意：bash内嵌了许多环境变量，名称为全大写字母，例如UID、HOME、PWD、SHELL, PATH, HISTSIZE等等；

环境变量查看：

export, declare  -x

env,  printenv

撤销环境变量：

unset  NAME

只读变量：常量

(1) declare  -r  NAME

(2) readonly  NAME

不支持重新赋值，也不支持撤销操作；

# declare -r username=`whoami`
# echo $username
root
# unset username
-bash: unset: username: cannot unset: readonly variable

i、bash基于特性之九：I/O重定向和管道

程序的数据流有三个：

    输入数据流： <–，标准输入(stdin)，键盘；

    输出数据流：–>，标准输出(stdout), 显示器；

    错误数据流：–>，错误输出(stderr)，显示器；

fd：file descriptor，文件描述符；

stdin: 0

stdout: 1

stderr: 2

IO重定向：

输出重定向：

重定向程序正常执行的结果

COMMAND >  /PATH/TO/SOMEFILE

覆盖重定向：覆盖目标文件中的原有内容；

COMMAND >> /PATH/TO/SOMEFILE

         追加重定向：追加新产生的内容至目标文件尾部；

shell的一个功能开关：

# set -C

禁止覆盖输出重定向至已存在的文件；

注意：此时仍然可以使用“>|”至目标文件； 

# set +C

关闭上述特性；

错误重定向：

重定向错误的执行结果；

COMMAND 2>  /PATH/TO/SOMEFILE

错误输出覆盖重定向；

COMMAND 2>> /PATH/TO/SOMEFILE

错误输出追加重定向；

合并标准输出与错误输出流：

(1) &>, &>>

(2) COMMAND > /PATH/TO/SOMEFILE 2>&1

     COMMAND >> /PATH/TO/SOMEFILE 2>&1

特殊输出目标：/dev/null

位桶：bit bucket

特殊的输入文件：/dev/zero

输入重定向：

COMMAND < /PATH/FROM/SOMEFILE

tr命令：把输出的数据当中的字符，实现对位转换，即把数据中的存在于字符集中的字符，统统转换为字符集2中对应的字符；

tr – translate or delete characters

tr [OPTION]… SET1 [SET2]

(1) tr  SET1  SET2 < /PATH/FROM/SOMEFILE

字符转换

    # cat test 
    Hello World
    # cat test |tr 'a-z' 'A-Z'
    HELLO WORLD

(2) tr  -d  SET1  < /PATH/FROM/SOMEFILE

删除

# cat test 
    Hello World
    # cat test |tr -d 'ldH'
    eo Wor

COMMAND << ：

Here Document

用法：

COMMAND << EOF

COMMAND > /PATH/TO/SOMEFILE << EOF

管道：

COMMAND1 | COMMAND2 | COMMAND3 | …

练习1：把/etc/passwd文件最后三行信息中所有小写字符改为大写后输出；

# tail -3 /etc/passwd|tr 'a-z' 'A-Z'
TEST1:X:5002:5002::/HOME/TEST1:/BIN/BASH
TEST2:X:5003:5003::/HOME/TEST2:/BIN/BASH
TEST3:X:5004:5004::/HOME/TEST3:/BIN/BASH

练习2：取出/etc/fstab的第6行；

# head -6 /etc/fstab |tail -1
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'

练习3：取出/etc目录下所有以p开头的文件或目录，只显示前5个；

# ls -d /etc/p*|head -5
/etc/pam.d
/etc/passwd
/etc/passwd-
/etc/pinforc
/etc/pkcs11

tee命令：

tee – read from standard input and write to standard output and files

tee [OPTION]… [FILE]…

    -a：使用追加输出，而非覆盖；

        COMMAND | tee /PATH/TO/SOMEFILE

    # cat test|tee /tmp/test.cat
    Hello World
    # cat /tmp/test.cat 
    Hello World