Shell 脚本学习

Question

虽然一直都在用，但有些命令仍是半知半懂的，所以就好好学一下吧。

一些辅助工具：

• shellcheck - Shell 脚本静态检查工具，主流编辑器都有插件。类似 ESLint 的工具。
• zx - Google 出品，用 JavaScript 写 Shell 脚本。

本文大部分内容来自阮一峰老师的 Bash 脚本教程。

一、Shell 命令格式

$ command [ arg1 ... [ argN ] ]

其中 command 是一个具体的命令或者一个可执行文件，arg1... argN 是传递给命令的参数，是可选的。

命令与参数，参数与参数之间通过「一个空格」隔开。若有「多个空格」，多余空格会被自动忽略，作用相当于一个空格。

$ ls -l

其中 ls 是命令，-l 是参数。有些参数是命令的配置项，它们一般以一个「短横线」开头，比如上面的 -l。通常配置项参数有短形式和长形式两种形式，比如 -l 是短形式，--list 是长形式。两种写法作用完全相同，短形式便于输入，长形式可读性、语义更好。

通常命令都是一行的，可有些命令较长，写成多行有利于阅读和编辑，只要在每行结尾处加上反斜杠 \ 可以，Shell 会将下一行跟当前行一起解析。

$ echo Hello World

# 等同于
$ echo Hello \
World

二、命令的组合与继发

命令组合符 &&，前一个命令执行成功，才会接着执行第二个命令。

$ command1 && command2

命令组合符 ||，前一个命令执行失败，才会接着执行第二个命令。

$ command1 || command2

命令结束符 ;（分号），前一个命令执行结束后（无论成功与否），接着执行第二个命令。命令结束符可使得一行中放置多个命令。

$ clear; ls

管道符 |，前一个命令的输出作为第二个命令的输入。

$ command1 | command2

# 相当于
$ command1 > tempfile
$ command2 < tempfile
$ rm tempfile

三、引号

• 单引号：单引号用于保留字符的字面含义，各种特殊字符在单引号里面，都会变为普通字符。
• 双引号：比单引号宽松，大部分特殊字符在双引号里面，都会失去特殊含义，变成普通字符。但是，三个特殊字符除外：美元符号（$）、反引号（`）和反斜杠（\）。这三个字符在双引号之中，依然有特殊含义，会被 Bash 自动扩展。

$ echo '$USER'
$USER

$ echo "$USER"
frankie

换行符在双引号之中，会失去特殊含义，Bash 不再将其解释为命令的结束，只是作为普通的换行符。所以可以利用双引号，在命令行输入多行文本。

$ echo "hello
world"

hello
world

echo 发音 [ˈekō]（才发现原来一直读错了，惭愧）。其参数 -e 会解析引号中的特殊字符（比如换行符 \n）。若在 CLI 中直接输入 echo 命令 \n 也会解析为换行符，而不是普通的 \n 字符串。

$ echo -e "Hello\nShell"
Hello
Shell

四、子命令扩展

$(...) 可以扩展成另一个命令的运行结果，该命令的所有输出都会作为返回值。还有另一种较老的语法，子命令放在反引号之中，也可以扩展成命令的运行结果。

$ echo $(date) 
2022年 6月27日 星期一 00时31分14秒 CST

$ echo `date`
2022年 6月27日 星期一 00时32分01秒 CST

五、读取变量

• 在变量名前加上 $，比如 $SHELL。
• 读取变量时，变量名可以使用花括号 {} 包围，比如 $SHELL 可以写成 ${SHELL}。
• 如果变量的值本身也是变量，可以使用 ${!varname} 语法，读取最终的值。（好像不太对，待进一步验证）

六、算术运算

• 除法运算符的返回结果总是为「整数」，比如 $(( 5 / 2 )) 的结果为 2，而不是 2.5。
• $(( ... )) 的圆括号之中，不需要在变量名之前加上 $，不过加上也不报错。
• 如果 $((...)) 里面使用不存在的变量，也会当作 0 处理。
• $[...] 是以前的语法，也可以做整数运算，不建议使用。

小数运算，需借助 bc 命令，其中 scale 表示小数位，ibase 和 obase 进行其他进制数运算。比如：

$ var1=3
$ var2=6  
$ result=$(echo "scale=2; $var1 / $var2" | bc) 
$ echo $result 
.50

七、目录堆栈

cd - 命令可以返回前一次的目录。默认情况下，只记录上一次所在的目录。

$ cd ~/Desktop/
$ cd -
~

八、脚本

8.1 Shebang 行

脚本的第一行通常是指定解释器，即这个脚本必须通过什么解释器执行。这一行以 #! 字符开头，这个字符称为 Shebang，所以这一行就叫做 Shebang 行。

#! 后面就是脚本解释器的位置，Bash 脚本的解释器一般是 /bin/sh 或 /bin/bash。

#!/bin/sh

# 或者
#!/bin/bash

#! 与脚本解释器之间有没有空格，都是可以的。

如果 Bash 解释器不放在目录 /bin，脚本就无法执行了。为了保险，可以写成下面这样。

#!/usr/bin/env bash

上面命令使用 env 命令（这个命令总是在 /usr/bin 目录），返回 Bash 可执行文件的位置。env 命令的详细介绍，请看后文。

Shebang 行不是必需的，但是建议加上这行。如果缺少该行，就需要手动将脚本传给解释器。

举例来说，脚本是 script.sh，有 Shebang 行的时候，可以直接调用执行。

$ ./script.sh

上面例子中，script.sh 是脚本文件名。脚本通常使用 .sh 后缀名，不过这不是必需的。

如果没有 Shebang 行，就只能手动将脚本传给解释器来执行。

$ /bin/sh ./script.sh

# 或者
$ bash ./script.sh

8.2 执行权限和路径

前面说过，只要指定了 Shebang 行的脚本，可以直接执行。这有一个前提条件，就是脚本需要有执行权限。可以使用下面的命令，赋予脚本执行权限。

给所有用户执行权限

$ chmod +x script.sh

给所有用户读权限和执行权限

$ chmod +rx script.sh

# 或者
$ chmod 755 script.sh

只给脚本拥有者读权限和执行权限

$ chmod u+rx script.sh

脚本的权限通常设为 755（拥有者有所有权限，其他人有读和执行权限）或者 700（只有拥有者可以执行）。

除了执行权限，脚本调用时，一般需要指定脚本的路径（比如 path/script.sh）。如果将脚本放在环境变量 $PATH 指定的目录中，就不需要指定路径了。因为 Bash 会自动到这些目录中，寻找是否存在同名的可执行文件。

建议在主目录新建一个 ~/bin 子目录，专门存放可执行脚本，然后把 ~/bin 加入 $PATH。

export PATH=$PATH:~/bin

上面命令改变环境变量 $PATH，将 ~/bin 添加到 $PATH 的末尾。可以将这一行加到 ~/.zshrc 文件里面，然后重新加载一次 .zshrc，这个配置就可以生效了。

$ source ~/.zshrc

以后不管在什么目录，直接输入脚本文件名，脚本就会执行。

$ script.sh

上面命令没有指定脚本路径，因为 script.sh 在 $PATH 指定的目录中。

上面的配置文件，取决于你当前所用的 Shell。比如我这里是 zsh，配置文件为 ~/.zshrc，如果你是 bash，可能是 ~/.bash_profile、~/.bashrc 等。

九、条件判断

if 关键字后面跟的是一个命令。这个命令可以是 test 命令，也可以是其他命令。命令的返回值为 0 表示判断成立，否则表示不成立。

if commands; then
  commands
[elif commands; then
  commands...]
[else
  commands]
fi

判断条件 commands 可以是一条命令，这条命令执行成功（返回值为 0），就意味着判断条件成立。

但更多地是使用 test 命令，语法如下：

# 写法一
test expression

# 写法二
[ expression ]

# 写法三
[[ expression ]]

以上三种形式是等价的，第三种形式支持正则判断，前两种不支持。需要注意的是，后两种写法中 [ 和 ] 与内部命令之间必须要有「空格」。因为 [ 是 test 命令的简写形式，因此它后面必须要有空格。举个例子，使用 if 语句判断一个文件是否存在：

# 写法一
if test -e /tmp/foo.txt ; then
  echo "Found foo.txt"
fi

# 写法二
if [ -e /tmp/foo.txt ] ; then
  echo "Found foo.txt"
fi

# 写法三
if [[ -e /tmp/foo.txt ]] ; then
  echo "Found foo.txt"
fi

9.1 文件判断

以下表达式用来判断文件状态：

• [ -a file ]：如果 file 存在，则为 true。
• [ -b file ]：如果 file 存在，并且是一个块（设备）文件，则为 true。
• [ -c file ]：如果 file 存在，并且是一个字符（设备）文件，则为 true。
• [ -d file ]：如果 file 存在，并且是目录，则为 true。
• [ -e file ]：如果 file 存在，则为 true。
• [ -f file ]：如果 file 存在，并且是一个普通文件，则为 true。
• [ -g file ]：如果 file 存在，并且设置了组 ID，则为 true。
• [ -G file ]：如果 file 存在，并且属于有效的组 ID，则为 true。
• [ -h file ]：如果 file 存在，并且是符号链接（软链接），则为 true。
• [ -k file ]：如果 file 存在，并且设置了它的 sticky bit，则为 true。
• [ -L file ]：如果 file 存在，并且是一个符号链接（软链接），则为 true。
• [ -N file ]：如果 file 存在，并且自上次读取后已被修改，则为 true。
• [ -O file ]：如果 file 存在，并且属于有效的用户 ID，则为 true。
• [ -p file ]：如果 file 存在，并且是一个命名管道，则为 true。
• [ -r file ]：如果 file 存在，并且可读（当前用户有可读权限），则为 true。
• [ -s file ]：如果 file 存在，并且其长度大于零，则为 true。
• [ -S file ]：如果 file 存在，并且是一个网络 socket，则为 true。
• [ -t fd ]：如果 fd 是一个文件描述符，并且重定向到终端，则为 true。 这可以用来判断是否重定向了标准输入／输出／错误。
• [ -u file ]：如果 file 存在，并且设置了 setuid 位，则为 true。
• [ -w file ]：如果 file 存在，并且可写（当前用户拥有可写权限），则为 true。
• [ -x file ]：如果 file 存在，并且可执行（当前用户拥有可执行/搜索权限），则为 true。
• [ file1 -nt file2 ]：如果 file1 比 file2 的更新时间最近，或者 file2 存在而 file1 不存在，则为 true。
• [ file1 -ot file2 ]：如果 file1 比 file2 的更新时间更旧，或者 file2 存在而 file1 不存在，则为 true。
• [ file1 -ef file2 ]：如果 file1 和 file2 引用相同的设备和 inode 编号，则为 true。

if [ -f "$FILE" ]; then
  echo "$FILE is a regular file."
fi

上面代码中，$FILE 要放在双引号之中，这样可以防止变量 $FILE 为空，从而出错。因为 $FILE 如果为空，这时 [ -e $FILE ] 就变成 [ -e ]，这会被判断为真。而 $FILE 放在双引号之中，[ -e "$FILE" ] 就变成 [ -e "" ]，这会被判断为假。