Shell 準(zhǔn)備工作

前言

到最后一節(jié)來寫“開篇”，確實(shí)有點(diǎn)古怪。不過，在第一篇（數(shù)值操作）的開頭實(shí)際上也算是一個(gè)小的開篇，那里提到整個(gè)系列的前提是需要有一定的 Shell 編程基礎(chǔ)，因此，為了能夠讓沒有 Shell 編程基礎(chǔ)的讀者也可以閱讀這個(gè)系列，我到最后來重寫這個(gè)開篇。開篇主要介紹什么是 Shell，Shell 運(yùn)行環(huán)境，Shell 基本語法和調(diào)試技巧。

什么是 Shell

首先讓我們從下圖看看 Shell 在整個(gè)操作系統(tǒng)中所處的位置吧，該圖的外圓描述了整個(gè)操作系統(tǒng)（比如 Debian/Ubuntu/Slackware 等），內(nèi)圓描述了操作系統(tǒng)的核心（比如 Linux Kernel），而 Shell 和 GUI 一樣作為用戶和操作系統(tǒng)之間的接口。

GUI 提供了一種圖形化的用戶接口，使用起來非常簡(jiǎn)便易學(xué)；而 Shell 則為用戶提供了一種命令行的接口，接收用戶的鍵盤輸入，并分析和執(zhí)行輸入字符串中的命令，然后給用戶返回執(zhí)行結(jié)果，使用起來可能會(huì)復(fù)雜一些，但是由于占用的資源少，而且在操作熟練以后可能會(huì)提高工作效率，而且具有批處理的功能，因此在某些應(yīng)用場(chǎng)合還非常流行。

Shell 作為一種用戶接口，它實(shí)際上是一個(gè)能夠解釋和分析用戶鍵盤輸入，執(zhí)行輸入中的命令，然后返回結(jié)果的一個(gè)解釋程序（Interpreter，例如在 linux 下比較常用的 Bash），我們可以通過下面的命令查看當(dāng)前的 Shell ：

$ echo $Shell
/bin/bash
$ ls -l /bin/bash
-rwxr-xr-x 1 root root 702160 2008-05-13 02:33 /bin/bash

該解釋程序不僅能夠解釋簡(jiǎn)單的命令，而且可以解釋一個(gè)具有特定語法結(jié)構(gòu)的文件，這種文件被稱作腳本（Script）。它具體是如何解釋這些命令和腳本文件的，這里不深入分析，請(qǐng)看我在 2008 年寫的另外一篇文章：《Linux命令行上程序執(zhí)行的一剎那》。

既然該程序可以解釋具有一定語法結(jié)構(gòu)的文件，那么我們就可以遵循某一語法來編寫它，它有什么樣的語法，如何運(yùn)行，如何調(diào)試呢？下面我們以 Bash 為例來討論這幾個(gè)方面。

搭建運(yùn)行環(huán)境

為了方便后面的練習(xí)，我們先搭建一個(gè)基本運(yùn)行環(huán)境：在一個(gè) Linux 操作系統(tǒng)中，有一個(gè)運(yùn)行有 Bash 的命令行在等待我們鍵入命令，這個(gè)命令行可以是圖形界面下的 Terminal （例如 Ubuntu 下非常厲害的 Terminator），也可以是字符界面的 Console （可以用 CTRL+ALT+F1~6 切換），如果你發(fā)現(xiàn)當(dāng)前 Shell 不是 Bash，請(qǐng)用下面的方法替換它：

$ chsh $USER -s /bin/bash
$ su $USER

或者是簡(jiǎn)單地鍵入Bash：

$ bash
$ echo $Shell  # 確認(rèn)一下
/bin/bash

如果沒有安裝 Linux 操作系統(tǒng)，也可以考慮使用一些公共社區(qū)提供的 Linux 虛擬實(shí)驗(yàn)服務(wù)，一般都有提供遠(yuǎn)程 Shell，你可以通過 Telnet 或者是 Ssh 的客戶端登錄上去進(jìn)行練習(xí)。

有了基本的運(yùn)行環(huán)境，那么如何來運(yùn)行用戶鍵入的命令或者是用戶編寫好的腳本文件呢 ?

假設(shè)我們編寫好了一個(gè) Shell 腳本，叫 test.sh 。

第一種方法是確保我們執(zhí)行的命令具有可執(zhí)行權(quán)限，然后直接鍵入該命令執(zhí)行它：

$ chmod +x /path/to/test.sh
$ /path/to/test.sh

第二種方法是直接把腳本作為 Bash 解釋器的參數(shù)傳入：

$ bash /path/to/test.sh

或

$ source /path/to/test.sh

或

$ . /path/to/test.sh

基本語法介紹

先來一個(gè) Hello, World 程序。

下面來介紹一個(gè) Shell 程序的基本結(jié)構(gòu)，以 Hello, World 為例：

#!/bin/bash -v
# test.sh
echo "Hello, World"

把上述代碼保存為 test.sh，然后通過上面兩種不同方式運(yùn)行，可以看到如下效果。

方法一：

$ chmod +x test.sh
$ ./test.sh
 ./test.sh
 #!/bin/bash -v

 echo "Hello, World"
 Hello, World

方法二：

$ bash test.sh
Hello, World

$ source test.sh
Hello, World

$ . test.sh
Hello, World

我們發(fā)現(xiàn)兩者運(yùn)行結(jié)果有區(qū)別，為什么呢？這里我們需要關(guān)注一下 test.sh 文件的內(nèi)容，它僅僅有兩行，第二行打印了 Hello, World，兩種方法都達(dá)到了目的，但是第一種方法卻多打印了腳本文件本身的內(nèi)容，為什么呢？

原因在該文件的第一行，當(dāng)我們直接運(yùn)行該腳本文件時(shí)，該行告訴操作系統(tǒng)使用用#! 符號(hào)之后面的解釋器以及相應(yīng)的參數(shù)來解釋該腳本文件，通過分析第一行，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的解釋器以及參數(shù)是 /bin/bash -v，而 -v 剛好就是要打印程序的源代碼；但是我們?cè)谟玫诙N方法時(shí)沒有給 Bash 傳遞任何額外的參數(shù)，因此，它僅僅解釋了腳本文件本身。

其他語法細(xì)節(jié)請(qǐng)直接看《Shell編程學(xué)習(xí)筆記》即本書后面的附錄一。

Shell 程序設(shè)計(jì)過程

Shell 語言作為解釋型語言，它的程序設(shè)計(jì)過程跟編譯型語言有些區(qū)別，其基本過程如下：

• 設(shè)計(jì)算法
• 用 Shell 編寫腳本程序?qū)崿F(xiàn)算法
• 直接運(yùn)行腳本程序

可見它沒有編譯型語言的"麻煩的"編譯和鏈接過程，不過正是因?yàn)檫@樣，它出錯(cuò)時(shí)調(diào)試起來不是很方便，因?yàn)檎Z法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤都在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)。下面我們簡(jiǎn)單介紹一下調(diào)試方法。

調(diào)試方法介紹

可以直接參考資料：Shell 腳本調(diào)試技術(shù) 或者 BASH 的調(diào)試手段。

小結(jié)

Shell 語言作為一門解釋型語言，可以使用大量的現(xiàn)有工具，包括數(shù)值計(jì)算、符號(hào)處理、文件操作、網(wǎng)絡(luò)操作等，因此，編寫過程可能更加高效，但是因?yàn)樗墙忉屝偷?，需要在?zhí)行過程中從磁盤上不斷調(diào)用外部的程序并進(jìn)行進(jìn)程之間的切換，在運(yùn)行效率方面可能有劣勢(shì)，所以我們應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合選擇使用 Shell 或是用其他的語言來編程。

參考資料

• Linux命令行上程序執(zhí)行的一剎那
• Linux Shell編程學(xué)習(xí)筆記
• Shell 腳本調(diào)試技術(shù)
• BASH 的調(diào)試手段