Shell脚本基础（1）：初识脚本及变量使用

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一、Shell 基础知识

Shell的基本概念

• 定义：
  Shell 是操作系统中的命令解释器，位于用户与操作系统内核之间。它接收并解释用户输入的命令，将任务传递给操作系统内核执行，然后将执行结果返回给用户。Shell 使得用户能够通过命令行与操作系统交互，控制和管理计算机的各种资源和应用。Shell 是系统与用户之间的桥梁，通过 Shell，用户可以直接控制操作系统进行文件操作、程序执行、系统配置等。

• Shell 脚本：
  Shell 脚本是由一系列 Shell 命令组成的文件，可以自动执行任务，通常用于简化和自动化操作。Shell 脚本是一种解释型语言，不需要编译，它会逐行解释并执行脚本中的命令。通过编写 Shell 脚本，用户可以在多个操作系统中执行相同的任务，而无需手动输入每一条命令。

• Shell 脚本的主要用途：

  • 自动化任务：通过编写 Shell 脚本，用户可以自动执行重复性的任务，如文件备份、日志分析、定时任务等。
  • 批量文件管理：Shell 脚本可以处理大量文件的管理任务，如批量重命名、移动、删除或修改文件内容等。
  • 系统命令执行：系统管理员常常使用 Shell 脚本执行操作系统命令，如安装软件包、配置系统设置、管理用户权限等。
  • 程序调度：Shell 脚本可与任务调度程序（如 cron）结合，定期执行特定任务，例如定时备份、数据清理等。
  • 网络服务管理：Shell 脚本广泛用于配置和管理网络服务，例如启动和停止 Web 服务器、数据库服务器等。

常见Shell类型

• /bin/sh：传统的Shell，最早由Steve Bourne在1970年代开发，因此也称为 Bourne Shell。许多脚本使用 /bin/sh 作为默认的Shell解释器。在现代Linux系统中，/bin/sh 通常是指向其他Shell（如 bash 或 dash）的符号链接。

• /bin/bash：Bash（Bourne Again Shell）是Linux中最常用的Shell，它是Bourne Shell的增强版本，增加了更多的功能和灵活性，比如命令补全、历史命令、数组支持等。几乎所有Linux用户都在使用Bash作为默认Shell。

• /bin/dash：Dash（Debian Almquist Shell）是一个轻量级、高效的Shell，常用于需要快速启动和执行脚本的场景，特别是在Debian及其衍生发行版中。与 bash 相比，dash 提供的功能较少，但它遵循POSIX标准并执行速度更快，因此被许多系统（如Ubuntu）选择作为 /bin/sh 的实现。dash 适用于那些没有依赖 bash 特有功能的脚本，并且在执行效率上有优势。

• /sbin/nologin 和 /usr/sbin/nologin：这两者并不是Shell，而是一个特殊的程序，用于阻止某些用户通过Shell登录系统。通常，系统管理员或受限账户（例如服务账户）会被配置为使用这类Shell，以防止他们直接访问系统。这些Shell会向用户显示一条“登录已禁用”的消息，并拒绝任何登录尝试。

Shell脚本的特点

1. 解释型语言：Shell 脚本属于解释型语言，不需要事先编译。Shell 解释器会逐行解析并执行脚本中的命令，适合快速开发和调试，尤其是在系统管理和自动化任务中。
2. 交互性：Shell 提供了交互式命令行界面，支持用户在运行脚本时与其交互。用户可以在脚本执行过程中提供输入，根据输入的内容，脚本可以执行不同的操作。
3. 灵活性：Shell脚本支持多种命令类型，包括内置命令、外部命令、以及通过脚本自定义的命令。通过控制结构（如条件语句、循环语句等），Shell脚本能够执行复杂的逻辑和任务。
4. 可移植性：大多数 Shell 脚本可以在不同的操作系统和Shell解释器上运行。虽然有些Shell具有特定的功能，Shell脚本在不同系统上的兼容性通常较好，可以帮助开发人员实现跨平台自动化任务。

Shell脚本的基本语法

• 变量：

  • 定义与使用：Shell脚本支持使用变量来存储数据（如字符串、数值等），并可以在脚本中随时调用。例如，使用 name="xiaoyu" 定义一个变量 name，然后通过 $name 或 ${name} 引用该变量。
  • 预定义变量：Shell 提供了一些内置的预定义变量，如 $HOME（用户的主目录），$PATH（可执行文件路径），$USER（当前用户名）等。
  • 环境变量与位置变量：环境变量是影响Shell环境的全局变量，位置变量则是通过脚本参数传递的变量（如 $1, $2, "$@"等）。

• 运算符：

  • 算术运算符：Shell支持基本的数学运算，如加法（+）、减法（-）、乘法（*）、除法（/）等，使用 (( )) 或 let 来进行数值计算。
  • 逻辑运算符：Shell支持常见的逻辑运算符，如与（&&）、或（||）、非（!）等，用于控制流程和判断条件。
  • 字符串运算符：例如字符串的拼接、长度获取（${#var}）、子串提取（${var:position:length}）等操作。

• 控制结构：

  • 条件语句：Shell支持 if-else 语句、case 语句等，用于根据不同的条件执行不同的操作。例如，if [ condition ]; then ... fi 用于根据条件判断执行特定命令。
  • 循环语句：Shell支持 for 循环（用于遍历列表）、while 循环（基于条件判断执行）、until 循环（直到条件为真时停止）等。可以使用这些语句进行重复任务处理。
  • 跳转语句：如 break（跳出循环）、continue（跳过当前循环）等，便于控制脚本执行流程。

• 函数：

  • Shell 脚本支持函数的定义和调用，函数使得脚本更具模块化和可维护性。函数可以接收参数、执行特定任务并返回结果。例如，定义一个简单的函数：

  function greet() {echo "Hello, $1"
  }
  greet "World"
  

  该函数将打印 "Hello, World"。通过使用函数，用户可以将常用的代码封装成模块，便于重复使用和管理。

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二、创建和运行 Shell 脚本

第一步：创建 Shell 脚本

在 Kali Linux 系统中，首先打开终端并创建一个名为 1.sh 的文件。可以使用 vim 编辑器来创建并编辑文件：

vim 1.sh

在文件中加入以下内容：

#!/bin/bash
echo "Hello, World!"

• #!/bin/bash：这是脚本的shebang，它指定了该脚本的解释器。/bin/bash 是常见的默认Shell解释器，可以根据需要更改为其他类型的Shell（如 /bin/sh、/bin/dash 等），但通常这会调用 dash 作为默认解释器。

编辑完成后，按 ESC 键退出编辑模式，输入 :wq 保存并退出 vim 编辑器。

第二步：赋予执行权限

为了能够执行该脚本，我们需要给它赋予执行权限。使用以下命令：

chmod u+x 1.sh

• chmod u+x 1.sh：这条命令为 1.sh 文件的所有者（user）添加执行权限。执行权限是运行脚本所必需的。如果没有赋予执行权限，会遇到 “权限不足” 错误。

第三步：运行 Shell 脚本

现在，你可以运行脚本了。使用以下命令执行脚本：

./1.sh

此时，终端将输出：

Hello, World!

• ./：表示在当前目录下执行文件。如果没有加 ./，Shell 将无法找到文件并执行，除非该目录包含在系统的 PATH 环境变量中。

第四步：其他运行方式

除了直接使用 ./ 执行脚本，还可以使用其他方法：

1. 使用 sh 命令执行：

   如果不想给脚本赋予执行权限，可以使用 sh 命令来运行脚本：

   sh 1.sh
   

   这种方法不会要求文件具备执行权限，sh 会自动解析并执行脚本中的命令。它会启动一个新的Shell进程来执行脚本，且与直接使用 ./ 执行脚本相比，存在一些行为上的差异。比如，脚本的环境变量不会直接影响到当前Shell环境。

2. 使用 source 或 . 命令执行：

   source 命令或点命令（.）也可以用来执行脚本，并且它们的执行方式与 sh 或 ./ 命令不同。它们会在当前的 Shell 环境中执行脚本，而不是创建一个新的子 Shell。换句话说，执行脚本时，脚本中的变量、函数等会直接影响到当前的Shell环境。

   source 1.sh
   # 或者
   . 1.sh
   

   使用 source 或 . 命令时，Shell 会立即执行脚本内容并将脚本中的所有设置（例如变量、函数等）保留在当前的Shell环境中。这样可以影响当前Shell的状态，例如你修改了当前Shell的环境变量或路径，它会立即生效。

➤ 区别：

• source / . 执行方式：在当前Shell环境中执行脚本，脚本中的命令直接影响当前Shell的状态，且可以保持交互式Shell的特性（例如命令高亮、历史记录等）。

• sh / ./ 执行方式：通过新启动一个子Shell来执行脚本，命令不会影响当前Shell环境，且通常不会保留交互式Shell的高亮等特性。

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三、变量的使用

Shell 脚本中的变量是非常常见且强大的工具，掌握变量的使用能够让脚本更加灵活、易于管理并提高可维护性。

1. 变量声明和定义

在 Shell 中，变量声明和赋值非常简洁：

name="xiaoyu"

• name="xiaoyu"：定义了一个变量 name，并将其值设置为 “xiaoyu”。Shell 中不需要指定变量的类型，变量是动态类型的，值的类型会根据其内容自动确定。
• $name：用来引用变量 name 的值。

然后，你可以使用 echo 命令来输出变量的值：

echo $name

输出结果：

xiaoyu

2. 组合多个变量

Shell 允许你将多个变量组合在一起，生成更复杂的字符串或进行动态输出：

age=27
echo "My name is $name, and my age is $age years old."

输出结果：

My name is xiaoyu, and my age is 27 years old.

3. 引号的使用

引号在 Shell 中具有特殊意义，决定了如何解析其中的内容，特别是在涉及变量时。根据引号的不同类型，Shell 会以不同的方式处理变量的内容。

双引号 (" ")

双引号内的内容会被 Shell 解释，变量会被替换为它们的实际值。在大多数情况下，我们推荐使用双引号来引用变量，尤其是在变量值中包含空格或特殊字符时。

echo "My name is $name, and my age is $age years old."

输出结果：

My name is xiaoyu, and my age is 27 years old.

如果变量值包含空格或其他特殊字符，使用双引号能够确保变量的值被正确解析：

full_name="John Doe"
echo "My full name is $full_name."

输出结果：

My full name is John Doe.

单引号 (' ')

单引号内的内容会被完全当作字符串处理，Shell 不会对其中的内容进行变量替换或转义处理。因此，单引号适用于你不希望变量被解析的情况。

echo 'My name is $name, and my age is $age years old.'

输出结果：

My name is $name, and my age is $age years old.

在这种情况下，$name 和 $age 不会被替换为变量的值，而是被当作普通文本输出。

大括号 ({})

大括号用于明确变量的边界，避免歧义，尤其在拼接字符串时非常有用。例如，当变量后面跟着其他字符时，使用大括号能够清晰地指出变量的结束位置。

echo "My name is ${name}, and my age is ${age} years old."

输出结果：

My name is xiaoyu, and my age is 27 years old.

如果没有使用大括号，Shell 可能会误认为变量名已经结束，尤其是在变量后面接有其他字母或数字时。大括号确保了变量的正确解析。

不加引号的情况

尽管不加引号也能正常工作，但它有一些潜在的风险，特别是当变量值中包含空格时。例如：

name="Alice Wonderland"
echo My name is $name.

输出结果：

My name is Alice Wonderland.

不加引号时，如果 name 包含空格，Shell 会将其视为多个参数。这可能导致预期外的行为，因此通常推荐使用双引号来避免这种问题。

4. 删除变量

如果你需要删除一个变量，可以使用 unset 命令：

unset name

删除后，尝试访问该变量将返回空值。在你删除了变量之后，你可以通过 set 命令来查看当前所有定义的变量：

set | grep name

如果 name 已被删除，该命令将不返回任何内容。

5. 变量命名规则

Shell 中的变量命名规则非常简单，但有一些限制：

• 只能包含字母、数字和下划线（_），并且不能以数字开头。例如，name1 是合法的，而 1name 是非法的。
• 不能包含空格，如果需要组合多个词，推荐使用下划线（_）分隔。例如，long_name="xiaoyu" 是合法的，而 long name="xiaoyu" 则会报错。
• 变量名区分大小写。例如，name 和 Name 是两个不同的变量，因此在命名时需要注意一致性。

my_name="xiaoyu"
my_name="longyu"
echo $my_name

输出结果：

longyu

通过合理使用引号、正确命名变量并遵循规范，有助于提高代码的可读性，避免命名冲突，确保脚本的稳定性和可维护性。

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小结

Shell 脚本是一种强大的工具，通过编写脚本，我们可以自动化日常任务、管理系统、处理文件等。理解和熟练掌握变量的使用、控制结构和常见命令的执行方式，将极大提高我们在使用 Shell 脚本时的效率和灵活性。

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