Linux中的shell脚本编程——基础篇

概述：

      shell脚本在Linux系统管理员的运维工作中非常重要。shell脚本能够帮助我们很方便的管理服务器，因为我们可以指定一个任务计划，定时的去执行某一个脚本以满足我们的需求。本篇将从编程基础、脚本基本格式、变量、运算、条件测试这几个方面详细介绍shell脚本编程的基础内容，也是我们必须要掌握熟练的内容。

一、编程环境

      1.程序：指令+数据

         程序编程的风格有两种：

             过程式：以指令为中心，数据服务与指令

             对象式：以数据为中心，指令服务于数据

      2.程序的执行方式：

       □计算机：只能识别二进制文件，所以运行的是二进制指令（机器语言）

       □计算机语言：

             低级:  机器语言、汇编语言

             高级:  编译过程 ：高级语言–>编译器–>目标代码，如 c、c++、jave

                     解释过程： 高级语言–>解释器–>机器代码， 如 shell、perl、python

     3.编程的基本概念

       □过程式编程有以下几个特点：

            顺序执行

            循环执行

            选择执行

       shell编程：是一个过程式的解释器，提供了编程能力，然后解释执行。

            编程语言的基本结构：

            数据存储：变量、数组

            表达式: a + b

            语句:if语句

        shell脚本其实就是以一系列命令组合起来的文本文件，这些命令组合起来完成一个或者一项功能。

二、shell脚本基础

     1.shell脚本是包含一些命令或声明，并符合一定格式的文本文件

       格式要求：程序开头的环境指定 shebang机制

            #!/bin/bash

            #!/usr/bin/python

            #!/usr/bin/perl

       shell脚本的用途有：

            自动化常用命令

            执行系统管理和故障排除

            创建简单的应用程序

            处理文本或文件

     2.创建shell脚本

       shell脚本通常都是以 .sh 为后缀名的

       第一步：使用（vim）文本编辑器来创建文本文件

            ▷第一行必须包括shell声明序列：#!

                  #!/bin/bash

            ▷添加注释

                  注释以#开头，后面跟一些相关注释内容、作者、创建日期或版本等

       第二步：运行脚本（相当于开了一个子进程，bash–bash-）

            ▷给予执行权限，在命令行上指定脚本的绝对或相对路径

            ▷直接运行解释器，将脚本作为解释器程序的参数运行

   □脚本调试

        bash -n /path/to/some_script   检测脚本中的语法错误

       bash -x /path/to/some_script   调试执行

三、shell脚本中的变量

      1.变量：命名的内存空间

         □数据存储方式：ASCII

             字符：

             数值：整型，浮点型

         变量：变量类型及作用

            作用： 1、数据存储格式

                     2、参与的运算

                     3、表示的数据范围

            类型： 字符

                    数值：整型、浮点型

      2.编程语言分类

        □强类型：定义变量时必须指定类型、参与运算必须符合类型要求；调用未声明变量会产生错误

              如：java,python

        弱类型：无须指定类型，默认均为字符型；参与运算会自动进行隐式类型转换；变量无须事先定义可直接调用

              如：bash 不支持浮点数

        变量命名法则：

               ▷不能使程序中的保留字：例如if, for;

               ▷只能使用数字、字母及下划线，且不能以数字开头

               ▷见名知义

               ▷统一命名规则：驼峰命名法（多单词）大驼峰是每个单词的第一个字母大写，小驼峰是第一个单词的字母小写，后面的单词大写  （jave中用的较多）

    3.变量的种类

      根据变量的生效范围等标准可分为：

         本地变量：生效范围为当前shell进程；对当前shell之外的其它shell进程，包括当前shell的子shell进程均无效

         环境变量：生效范围为当前shell进程及其子进程（父进程，和子进程）

         局部变量：生效范围为当前shell进程中某代码片断(通常指函数)

         位置变量：$1, $2, …来表示，用于让脚本在脚本代码中调用通过命令行传递给它的参数

         特殊变量：$?, $0, $*, $@, $#

四、变量详述

      1.本地变量

      □变量赋值：name=‘value’，

      可以使用引用value:

           (1) 可以是直接字串; name=“root" （定义变量的格式：变量名=变量的值）

           (2) 变量引用：name="$USER" （引用变量时需要加上符号$，）

           (3) 命令引用：name=`COMMAND`, name=$(COMMAND)

      变量引用：${name}, $name

            ""：弱引用，其中的变量引用会被替换为变量值

            ''：强引用，其中的变量引用不会被替换为变量值，而保持原字符串

      显示已定义的所有变量：set

      删除变量：unset name

   2.环境变量

      □变量声明、赋值：

            export name=VALUE

            declare -x name=VALUE

      变量引用：$name, ${name} （大括号必要情况系下要添加，为了区分谁是变量）

      显示所有环境变量：

            export

            env

            printenv

      删除：unset name

      bash有许多内建的环境变量：PATH, SHELL, USRE,UID, HISTSIZE, HOME, PWD, OLDPWD, HISTFILE, PS1

       注意：环境变量和本地变量都是针对于当前终端有效，一但退出当前终端，再登录之后，之前定义的环境变量就消失了。

     3.只读和位置变量

      □只读变量：只能声名，但不能修改和删除（一般针对常量，可以再次声明为一个环境变量）

            readonly name

            declare -r name       declare -rx name（即是一个常量又是一个环境变量）

      

      位置变量：在脚本代码中调用通过命令行传递给脚本的参数

            $1, $2, …：对应第1、第2等参数，shift [n]换位置

            $0: 命令本身

            $*: 传递给脚本的所有参数，全部参数合为一个字符串

            $@: 传递给脚本的所有参数，每个参数为独立字符串

            $#: 传递给脚本的参数的个数

            $@ $* 只在被双引号包起来的时候才会有差异

        示例：判断给出的文件的行数

             linecount="$(wc-l $1| cut -d' ' -f1)"

             echo "$1 has $linecountlines

五、算数运算：

     1.bash中的算术运算:help let

             +, -, *, /, %取模（取余）, **（乘方）

       □实现算术运算：

            (1) let var=算术表达式

            (2) var=$[算术表达式]

            (3) var=$((算术表达式))

            (4) var=$(expr arg1 arg2 arg3 …)

            (5) declare –i var= 数值（提前声明为数字的整数类型）

            (6) echo ‘算术表达式’ | bc

      乘法符号有些场景中需要转义，如*

      bash有内建的随机数生成器：$RANDOM（1-32767）

            echo $[$RANDOM%50] ：0-49之间随机数

    2.赋值

       □增强型赋值：

              +=, -=, *=, /=, %=

       let varOPERvalue

             例如:let count+=3

             自加3后自赋值

       自增，自减：

             let var+=1

             let var++

             let var-=1

             let var–

六、逻辑运算

       true（真）, false（假）

       1, 0

    与（&）：

          1 与1 = 1

          1 与0 = 0

          0与1 = 0

          0与0 = 0

    或（|）:

          1 或1 = 1

          1 或0 = 1

          0 或1 = 1

          0 或0 = 0

      非：（！）

          ! 1 = 0

          ! 0 = 1

    短路运算：

     短路与（&&）：

          第一个为0，结果必定为0；

          第一个为1，第二个必须要参与运算；

     短路或（||）：

          第一个为1，结果必定为1 ；

          第一个为0，第二个必须要参与运算；

     异或：^

          异或的两个值,相同为假，不同为真

七、聚集命令

     有两种聚集命令的方法：

         •复合式：date; who | wc -l

              命令会一个接一个地运行

         •子shell：(date; who | wc -l ) >>/tmp/trace

              所有的输出都被发送给单个STDOUT和STDER

八、退出状态

     1.进程使用退出状态来报告成功或失败

          0 代表成功，1－255代表失败 

          $? 变量保存最近的命令退出状态 （echo $?）存的是最后一条命令的结果，中间即使有错误，也不管。 

     例如：

          $ping-c1-W1hostdown&>/dev/null

          $echo$?

     2.bash自定义退出状态码

         exit [n]：自定义退出状态码；（exit退出的是当前shell）

      注意：脚本中一旦遇到exit命令，脚本会立即终止；终止退出状态取决于exit命令后面的数字

      注意：如果未给脚本指定退出状态码，整个脚本的退出状态码取决于脚本中执行的最后一条命令的状态码

九、条件测试      

     1.□判断某需求是否满足，需要由测试机制来实现；

          专用的测试表达式需要由测试命令辅助完成测试过程；

       评估布尔声明，以便用在条件性执行中

             •若真，则返回0

             •若假，则返回1

       测试命令：

             •test EXPRESSION

             •[ EXPRESSION ]

             •[[ EXPRESSION ]]  特定情况下使用。最稳妥

          注意：EXPRESSION前后必须有空白字符

     2.条件性的执行操作符

       □根据退出状态而定，命令可以有条件地运行

            •&& 代表条件性的AND THEN

            •|| 代表条件性的OR ELSE

       例如：

             $grep-qno_such_user/etc/passwd\

             ||echo'Nosuchuser'

             Nosuchuser

             $ping-c1-W2station1&>/dev/null\

             >&&echo"station1isup"\

             >||(echo'station1isunreachable';exit1)

             station1isup

    3.test命令

       □长格式的例子：

             $test"$A"=="$B"&&echo"Stringsareequal"

             $test“$A”-eq“$B”\

             &&echo"Integersareequal"

       简写格式的例子：

             $["$A"=="$B"]&&echo"Stringsareequal"

             $["$A"-eq"$B"]&&echo"Integersareequal

十、bash的测试类型

   1.数值测试：

             -gt: 是否大于；

             -ge: 是否大于等于；

             -eq: 是否等于；

             -ne: 是否不等于；

             -lt: 是否小于；

             -le: 是否小于等于；

      2.字符串测试：

             ==：是否等于；

              >: ascii码是否大于ascii码

              <: 是否小于

             !=: 是否不等于

             =~: 左侧字符串是否能够被右侧的PATTERN所匹配

        注意: 此表达式一般用于[[ ]]中；

             -z "STRING"：字符串是否为空，空为真，不空为假

             -n "STRING"：字符串是否不空，不空为真，空为假

        注意：用于字符串比较时的用到的操作数都应该使用引号

   3.文件测试

     □存在性测试

           -a FILE：同-e

           -e FILE: 文件存在性测试，存在为真，否则为假；

     存在性及类别测试

           -b FILE：是否存在且为块设备文件；

           -c FILE：是否存在且为字符设备文件；

           -d FILE：是否存在且为目录文件；

           -f FILE：是否存在且为普通文件；

           -h FILE 或-L FILE：存在且为符号链接文件；

           -p FILE：是否存在且为命名管道文件；

           -S FILE：是否存在且为套接字文件；

     4.文件权限测试

     □文件权限测试：

          -r FILE：是否存在且可读

          -w FILE: 是否存在且可写

          -x FILE: 是否存在且可执行

     文件特殊权限测试：

          -g FILE：是否存在且拥有sgid权限；

          -u FILE：是否存在且拥有suid权限；

          -k FILE：是否存在且拥有sticky权限；

     5.文件大小测试

   □文件大小测试：

          -s FILE: 是否存在且非空；

     文件是否打开：

          -t fd: fd表示文件描述符是否已经打开且与某终端相关

          -N FILE：文件自动上一次被读取之后是否被修改过

          -O FILE：当前有效用户是否为文件属主

          -G FILE：当前有效用户是否为文件属组

     6.双目测试：

          FILE1 -efFILE2: FILE1与FILE2是否指向同一个设备上的相同inode

          FILE1 -ntFILE2: FILE1是否新于FILE2；（修改时间）

          FILE1 -otFILE2: FILE1是否旧于FILE2；

   7.组合测试条件

    □第一种方式：

          COMMAND1 && COMMAND2 并且

          COMMAND1 || COMMAND2 或者

          ! COMMAND 非

             如：[ -e FILE ] && [ -r FILE ]

    第二种方式：

          EXPRESSION1 -a EXPRESSION2 并且

          EXPRESSION1 -o EXPRESSION2 或者

          ! EXPRESSION

     必须使用测试命令进行；

          # [ -z “$HOSTNAME” -o $HOSTNAME "==\

          "localhost.localdomain" ] && hostname www.magedu.com

          # [ -f /bin/cat -a -x /bin/cat ] && cat /etc/fstab

        

练习：

    1、编写脚本/root/bin/systeminfo.sh,显示当前主机系统信息，包括主机名，IPv4地址，操作系统版本，内核版本，CPU型号，内存大小，硬盘大小。

    2、编写脚本/root/bin/backup.sh，可实现每日将/etc/目录备份到/root/etcYYYY-mm-dd中

    3、编写脚本/root/bin/disk.sh,显示当前硬盘分区中空间利用率最大的值

    4、编写脚本/root/bin/links.sh,显示正连接本主机的每个远程主机的IPv4地址和连接数，并按连接数从大到小排序

    5、写一个脚本/root/bin/sumid.sh，计算/etc/passwd文件中的第10个用户和第20用户的ID之和

    6、写一个脚本/root/bin/sumspace.sh，传递两个文件路径作为参数给脚本，计算这两个文件中所有空白行之和

    7、写一个脚本/root/bin/sumfile.sh,统计/etc, /var, /usr目录中共有多少个一级子目录和文件

    8、写一个脚本/root/bin/argsnum.sh，接受一个文件路径作为参数；如果参数个数小于1，则提示用户“至少应该给一个参数”，并立即退出；如果参数个数不小于1，则显示第一个参数所指向的文件中的空白行数

    9、写一个脚本/root/bin/hostping.sh，接受一个主机的IPv4地址做为参数，测试是否可连通。如果能ping通，则提示用户“该IP地址可访问”；如果不可ping通，则提示用户“该IP地址不可访问”

   10、chmod -rw /tmp/file1，编写脚本/root/bin/per.sh,判断当前用户对/tmp/fiile1文件是否不可读且不可写

   11、编写脚本/root/bin/nologin.sh和login.sh,实现禁止和充许普通用户登录系统。

    12、写一个脚本/root/bin/hostping.sh，接受一个主机的IPv4地址做为参数，先判断是否合格IP，否，提示IP格式不合法，并退出，是，测试是否可连通。如果能ping通，则提示用户“该IP地址可访问”；如果不可ping通，则提示用户“该IP地址不可访问”

    13、计算1+2+3+4+…+100的值

    14、计算从脚本的第一个参数A开始，到第二个参数B的所有数字的总和，判断B是否大于A，是计算，否提示错误并退出。