Shell

shell 是 linux 系统提供内置脚本系统，用户可以通过 shell 命令来与系统进行交互。

shell 的种类有很多，比如：Bourne Shell（sh）、C Shell（csh）、Korn Shell（ksh）、Bourne Again Shell（bash）等。目前最常用的 shell 是 bash，它是 GNU 计划的一部分，Linux 大多数发行版都包含 bash。同时在 MacOS 中，bash 也被广泛支持。

基础

shell 是基于命令式编程的，在众多方面特性的处理上，与高级语言不同。shell 的每一行都可以看作是一个命令，每行的第一个单词代表了命令的名称，

shell 的语法内容包括三个部分：

• 基础语法和命令，这个是所有 shell 都共有的部分，比如变量、条件判断、循环等。该部分可以跨 shell，比如 bash、zsh 等。
• 内置语法和命令，这个是各个 shell 中自定义的部分，属于 shell 的方言，依赖于不同的 shell 环境。
• 外部命令，这个是 shell 调用系统命令的部分，比如 ls、cd、mv 等。这些命令依赖于外部的程序实现，主要依赖于操作系统和系统全局快捷命令。

常用语法

1. 注释

   #! /bin/bash # shebang，在脚本的第一行，用于指定解释器，例如：。
   #：单行注释；

2. 变量

   shell 的变量是基于字符串的，变量没有类型，都是字符串。变量名和等号之间不能有空格，变量名只能包含字母、数字和下划线，且不能以数字开头。如果需要空格需要使用引号。

   var=12 # 直接赋值
   var1="hello $var" # 双引号赋值，双引号可以展开变量并保留特殊符号的转义。
   var='hello' # 单引号赋值，单引号不能展开变量，也不能保留特殊符号的转义。
   var=`echo "hello"` # 反引号赋值，反引号可以执行命令并返回结果。
   var=$(echo "hello")
   var1=${var}

   由于 shell 的变量是基于字符串的，因此，在进行数值计算的时候，需要使用一些内置或者第三方命令，如 expr 命令或者 $(()) 来进行数值计算。

3. 变量声明 shell 的变量声明有两种方式，一种是直接赋值，另一种是使用 declare 命令。

   var=12
   declare -i var=12

   declare 命令可以用来声明变量的类型，例如：-i 表示整数，-r 表示只读，-a 表示数组，-f 表示函数，-x 表示环境变量。

4. 字符串

   字符串的拼接，可以直接使用加号进行拼接，也可以使用双引号进行拼接。

   str1="hello"
   str2="world"
   str3=$str1$str2
   str4="$str1 $str2"
   echo $str3
   echo $str4

   字符串操作是 shell 中非常重要的部分，包括字符串的截取、替换、查找、删除等操作。

   常用字符串操作命令：

   • echo：输出字符串
   • printf：格式化输出字符串
   • cut：截取字符串
   • sed：替换字符串
   • grep：查找字符串
   • awk：处理字符串
   • tr：删除字符串中的字符

   包括插值符号自身也对字符串处理提供了强大的内置动能。

   str="hello world"
   echo $str
   printf "%s\n" $str
   echo ${str:0:5}
   echo ${str:6:5}
   echo ${str#hello}
   echo ${str%world}
   echo ${str//o/O}
   echo ${str/o/O}
   echo ${str//o}
   echo ${str/o/}

5. 条件判断 test 命令，用于检查某个条件是否成立，如果条件成立则返回 true，否则返回 false。test 命令可以接受多种类型的参数，包括字符串、数字和文件。

   [ 命令，是 test 命令的语法糖，需要用 ] 结尾。[[ 是 bash 内置的命令，需要以 ]] 结尾，功能比 test 更加强大，支持正则表达式。语义更好。

   test -e file
   [ -e file ]
   [[ -e file ]]

   条件判断语句，if、elif、else、fi。条件判断语句可以嵌套，也可以使用 && 和 || 来连接多个条件判断语句。

   if [ -e file ]; then
       echo "file exists"
   elif [ -d file ]; then
       echo "file is a directory"
   else
       echo "file does not exist"
   fi

6. 循环

   循环语句，for、while、until。循环语句可以嵌套，也可以使用 break 和 continue 来控制循环的执行。

   for i in {1..10}; do
       echo $i
   done
   
   while [ $i -lt 10 ]; do
       echo $i
       i=$((i+1))
   done
   
   until [ $i -gt 10 ]; do
       echo $i
       i=$((i+1))
   done

7. 数组和字典 shell 的数组是基于字符串的，数组没有类型，都是字符串。数组名和等号之间不能有空格，数组名只能包含字母、数字和下划线，且不能以数字开头。如果需要空格需要使用引号。

   arr=(1 2 3 4 5)
   arr[0]=1
   arr[1]=2
   arr[2]=3
   arr[3]=4
   arr[4]=5
   echo ${arr[0]}
   echo ${arr[1]}
   echo ${arr[2]}
   echo ${arr[3]}
   echo ${arr[4]}
   echo ${arr[@]}
   echo ${#arr[@]}
   echo ${!arr[@]}

   字典，在 shell 中的键值对数据容器，其声明必须使用 declare -A 命令，并且键值对之间使用空格隔开，键和值之间使用等号隔开。

   declare -A dict
   dict["key1"]="value1"
   dict["key2"]="value2"
   dict["key3"]="value3"
   echo ${dict["key1"]}
   echo ${dict["key2"]}
   echo ${dict["key3"]}
   echo ${dict[@]}
   echo ${#dict[@]}
   echo ${!dict[@]}

8. 正则表达式 shell 中的正则表达式和 Perl 中的正则表达式语法基本一致，包括元字符、转义字符、字符类、量词、断言等。常用的正则表达式命令有 grep、sed、awk 等。

   echo "hello world" | grep "hello"
   echo "hello world" | sed "s/hello/HELLO/g"
   echo "hello world" | awk '{print $1}'
   echo "hello world" | tr 'o' 'O'

9. 文件操作 shell 中的文件操作包括文件的创建、删除、重命名、复制、移动、查看等操作。常用的文件操作命令有 touch、rm、mv、cp、ls、cat、more、less、head、tail、grep 等。

   touch file
   rm file
   mv file newfile
   cp file newfile
   ls
   cat file
   more file
   less file
   head file
   tail file
   grep "hello" file

10. 函数

    函数定义，function、()、{}。函数可以接受参数，参数可以通过 $1、$2 等来获取，也可以通过 $@ 来获取所有参数。函数的状态值可以通过 return 语句进行返回，也可以通过函数体中最后一条语句的执行状态进行返回。函数的状态值可以通过 $? 来获取，$? 表示上一条命令的执行状态，0 表示成功，非 0 表示失败。区分于其他高级语言，在 shell 中，函数的“返回值”是一个整数，表示函数的执行状态，0 表示成功，非 0 表示失败。而想要达到像其他高级语言中的返回一个值和变量的效果需要借助 echo 命令，通过标准输入和标准输出来完成。echo 返回一个字符串，通过管道或者重定向来获取，代表这个程序的标准输出，该字符串以换行符结束，在同一个程序中可以输出多个字符串，字符串之间使用换行符隔开，通过捕获$()和重定向>输出来获取函数的返回值。

    function myfunc() {
        echo "hello $1"
    }
    
    myfunc "world"

11. 管道与重定向

    在 shell 中，标准输入、标准输出和标准错误输出是三个重要的概念。标准输入是程序从外部获取数据的通道，标准输出是程序向外部输出数据的通道，标准错误输出是程序向外部输出错误信息的通道。而在 shell 中，标准输入、标准输出和标准错误输出默认都是终端，也就是命令行窗口。一个函数、命令、程序的执行结果，默认都会输出到标准输出。

    可以通过 > 来重定向标准输出，2> 来重定向标准错误输出，&> 来重定向标准输出和标准错误输出。重定向的文件可以是一个文件，也可以是一个设备，比如 /dev/null。/dev/null 是一个特殊的设备，它将所有的数据都丢弃，相当于一个黑洞。

命令与面向过程

在 shell 中，需要通过输入命令来执行相应的逻辑，一般命令是一行语句，以换行符结束。shell 会逐行读取用户输入的命令，并把它传递给内核去执行。命令的格式是一行语句，以一个命令名称开始，后面跟一串参数，参数之间使用空格隔开。

如何获取命令？命令就是一个程序，shell 读取机器上快速路径 path 中的全局程序，或者从当前脚本中读取声明的函数，或者从文件系统中指定程序。

执行一行命令的时候，shell 会创建一个子进程来执行命令，子进程会继承父进程的文件描述符，然后子进程会执行命令，当命令执行完毕后，子进程会退出，然后 shell 会继续等待用户输入命令。这也可以认为是面向过程的编程方式。

在 shell 中，可以使用 shell 函数的方式来拆分逻辑，一个函数就相当于一个命令，一个过程，一个小型的程序。可以通过定义函数，来定义一个命令，函数体是多行子命令，函数体中的代码可以调用其他命令，也可以调用其他函数。

函数与命令行参数

每条命令行语句都由命令和参数组成，命令是程序的名字，参数是传递给程序的选项，参数可以是一个，也可以是多个。每行的第一个单词是命令，后面的单词是参数，参数会在命令执行时被传递给命令，以一个数组的形式进行传递，数组的索引下标 0 为命令，下标 1 开始为参数。

函数的状态值，函数的状态值是一个整数，表示函数的执行状态，0 表示成功，非 0 表示失败。函数的状态值可以通过 return 语句进行返回，也可以通过函数体中最后一条语句的执行状态进行返回。函数的状态值可以通过 $? 来获取，$? 表示上一条命令的执行状态，0 表示成功，非 0 表示失败。

环境变量

shell 在进行执行的时候，会将系统中定义的环境变量加载到 shell 中，作为 shell 的变量来供给 shell 脚本中的逻辑进行使用，可以通过echo命令来查看环境变量，也可以通过export命令来设置环境变量，环境变量是全局变量，可以在整个 shell 中访问。