shell

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shell是Linux系统的命令行解释器，它接收用户输入的命令并执行。这里主要讲shell脚本的编写办法，这篇文章是我从别的地方完全抄过来的，这里只做记录，不做他用。

作者：yxc

链接：https://www.acwing.com/blog/content/9709/

来源：AcWing

概论

shell是我们通过命令行与操作系统沟通的语言。

shell脚本可以直接在命令行中执行，也可以将一套逻辑组织成一个文件，方便复用。

Linux中常见的shell脚本有很多种，常见的有：

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Bourne Shell(/usr/bin/sh或/bin/sh)
Bourne Again Shell(/bin/bash)
C Shell(/usr/bin/csh)
K Shell(/usr/bin/ksh)
zsh
…

Linux系统中一般默认使用bash，所以接下来讲解bash中的语法。

文件开头需要写#! /bin/bash，指明bash为脚本解释器。

脚本示例

新建一个test.sh文件，内容如下：

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

运行方式

作为可执行文件

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ chmod +x test.sh  # 使脚本具有可执行权限
acs@9e0ebfcd82d7:~$ ./test.sh  # 当前路径下执行
Hello World!  # 脚本输出
acs@9e0ebfcd82d7:~$ /home/acs/test.sh  # 绝对路径下执行
Hello World!  # 脚本输出
acs@9e0ebfcd82d7:~$ ~/test.sh  # 家目录路径下执行
Hello World!  # 脚本输出

用解释器执行

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ bash test.sh
Hello World!  # 脚本输出

注释

单行注释

每行中#之后的内容均是注释。

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# 这是一行注释
echo 'Hello World'  #  这也是注释

多行注释

格式：

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:<<EOF
第一行注释
第二行注释
第三行注释
EOF

其中EOF可以换成其它任意字符串。例如：

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:<<abc
第一行注释
第二行注释
第三行注释
abc

:<<!
第一行注释
第二行注释
第三行注释
!

变量

定义变量

定义变量，不需要加$符号，例如：

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name1='yxc'  # 单引号定义字符串
name2="yxc"  # 双引号定义字符串
name3=yxc    # 也可以不加引号，同样表示字符串

使用变量

使用变量，需要加上$符号，或者${}符号。花括号是可选的，主要为了帮助解释器识别变量边界。

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name=yxc
echo $name  # 输出yxc
echo ${name}  # 输出yxc
echo ${name}acwing  # 输出yxcacwing

只读变量

使用readonly或者declare可以将变量变为只读。

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name=yxc
readonly name
declare -r name  # 两种写法均可

name=abc  # 会报错，因为此时name只读

删除变量

unset可以删除变量。

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name=yxc
unset name
echo $name  # 输出空行

变量类型

自定义变量（局部变量）

  • 子进程不能访问的变量

    环境变量（全局变量）

  • 子进程可以访问的变量

    自定义变量改成环境变量：

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ name=yxc  # 定义变量
acs@9e0ebfcd82d7:~$ export name  # 第一种方法
acs@9e0ebfcd82d7:~$ declare -x name  # 第二种方法

环境变量改为自定义变量：

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ export name=yxc  # 定义环境变量
acs@9e0ebfcd82d7:~$ declare +x name  # 改为自定义变量

字符串

字符串可以用单引号，也可以用双引号，也可以不用引号。

单引号与双引号的区别：

  • 单引号中的内容会原样输出，不会执行、不会取变量；

  • 双引号中的内容可以执行、可以取变量；

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name=yxc  # 不用引号
echo 'hello, $name \"hh\"'  # 单引号字符串，输出 hello, $name \"hh\"
echo "hello, $name \"hh\""  # 双引号字符串，输出 hello, yxc "hh"

获取字符串长度

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name="yxc"
echo ${#name}  # 输出3

提取子串

1
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name="hello, yxc"
echo ${name:0:5}  # 提取从0开始的5个字符

默认变量

文件参数变量

在执行shell脚本时，可以向脚本传递参数。$1是第一个参数，$2是第二个参数，以此类推。特殊的，$0是文件名（包含路径）。例如：

创建文件test.sh:

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#! /bin/bash

echo "文件名："$0
echo "第一个参数："$1
echo "第二个参数："$2
echo "第三个参数："$3
echo "第四个参数："$4

然后执行该脚本：

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ chmod +x test.sh 
acs@9e0ebfcd82d7:~$ ./test.sh 1 2 3 4
文件名：./test.sh
第一个参数：1
第二个参数：2
第三个参数：3
第四个参数：4

其它参数相关变量

参数 说明
$# 代表文件传入的参数个数，如上例中值为4
$* 由所有参数构成的用空格隔开的字符串，如上例中值为”$1 $2 $3 $4”
$@ 每个参数分别用双引号括起来的字符串，如上例中值为”$1” “$2” “$3” “$4”
$$ 脚本当前运行的进程ID
$? 上一条命令的退出状态（注意不是stdout，而是exit code）。0表示正常退出，其他值表示错误
$(command) 返回command这条命令的stdout（可嵌套）
`command` 返回command这条命令的stdout（不可嵌套）

数组

数组中可以存放多个不同类型的值，只支持一维数组，初始化时不需要指明数组大小。

数组下标从0开始。

定义

数组用小括号表示，元素之间用空格隔开。例如：

1
array=(1 abc "def" yxc)

也可以直接定义数组中某个元素的值：

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array[0]=1
array[1]=abc
array[2]="def"
array[3]=yxc

读取数组中某个元素的值

格式：

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${array[index]}

例如：

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array=(1 abc "def" yxc)
echo ${array[0]}
echo ${array[1]}
echo ${array[2]}
echo ${array[3]}

读取整个数组

格式：

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2
${array[@]}  # 第一种写法
${array[*]}  # 第二种写法

例如：

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array=(1 abc "def" yxc)

echo ${array[@]}  # 第一种写法
echo ${array[*]}  # 第二种写法

数组长度

类似于字符串

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${#array[@]}  # 第一种写法
${#array[*]}  # 第二种写法

例如：

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array=(1 abc "def" yxc)

echo ${#array[@]}  # 第一种写法
echo ${#array[*]}  # 第二种写法

expr命令

expr命令用于求表达式的值，格式为：

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expr 表达式

表达式说明：

  • 用空格隔开每一项

  • 用反斜杠放在shell特定的字符前面（发现表达式运行错误时，可以试试转义）

  • 对包含空格和其他特殊字符的字符串要用引号括起来

  • expr会在stdout中输出结果。如果为逻辑关系表达式，则结果为真时，stdout输出1，否则输出0。

  • expr的exit code：如果为逻辑关系表达式，则结果为真时，exit code为0，否则为1。

字符串表达式

  • length STRING

    返回STRING的长度

  • index STRING CHARSET

    CHARSET中任意单个字符在STRING中最前面的字符位置，下标从1开始。如果在STRING中完全不存在CHARSET中的字符，则返回0。

  • substr STRING POSITION LENGTH

    返回STRING字符串中从POSITION开始，长度最大为LENGTH的子串。如果POSITION或LENGTH为负数，0或非数值，则返回空字符串。

示例：

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str="Hello World!"

echo `expr length "$str"`  # ``不是单引号，表示执行该命令，输出12
echo `expr index "$str" aWd`  # 输出7，下标从1开始
echo `expr substr "$str" 2 3`  # 输出 ell

整数表达式

expr支持普通的算术操作，算术表达式优先级低于字符串表达式，高于逻辑关系表达式。

  • + -

    加减运算。两端参数会转换为整数，如果转换失败则报错。

  • * / %

    乘，除，取模运算。两端参数会转换为整数，如果转换失败则报错。

  • () 可以改变优先级，但需要用反斜杠转义

示例：

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a=3
b=4

echo `expr $a + $b`  # 输出7
echo `expr $a - $b`  # 输出-1
echo `expr $a \* $b`  # 输出12，*需要转义
echo `expr $a / $b`  # 输出0，整除
echo `expr $a % $b` # 输出3
echo `expr \( $a + 1 \) \* \( $b + 1 \)`  # 输出20，值为(a + 1) * (b + 1)

逻辑关系表达式

  • |
    如果第一个参数非空且非0，则返回第一个参数的值，否则返回第二个参数的值，但要求第二个参数的值也是非空或非0，否则返回0。如果第一个参数是非空或非0时，不会计算第二个参数。

  • &
    如果两个参数都非空且非0，则返回第一个参数，否则返回0。如果第一个参为0或为空，则不会计算第二个参数。

  • < <= = == != >= >
    比较两端的参数，如果为true，则返回1，否则返回0。”==”是”=”的同义词。”expr”首先尝试将两端参数转换为整数，并做算术比较，如果转换失败，则按字符集排序规则做字符比较。

  • () 可以改变优先级，但需要用反斜杠转义

示例：

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a=3
b=4

echo `expr $a \> $b`  # 输出0，>需要转义
echo `expr $a '<' $b`  # 输出1，也可以将特殊字符用引号引起来
echo `expr $a '>=' $b`  # 输出0
echo `expr $a \<\= $b`  # 输出1

c=0
d=5

echo `expr $c \& $d`  # 输出0
echo `expr $a \& $b`  # 输出3
echo `expr $c \| $d`  # 输出5
echo `expr $a \| $b`  # 输出3

read命令

read命令用于从标准输入中读取单行数据。当读到文件结束符时，exit code为1，否则为0。

参数说明

  • -p: 后面可以接提示信息

  • -t：后面跟秒数，定义输入字符的等待时间，超过等待时间后会自动忽略此命令

实例：

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ read name  # 读入name的值
acwing yxc  # 标准输入
acs@9e0ebfcd82d7:~$ echo $name  # 输出name的值
acwing yxc  #标准输出
acs@9e0ebfcd82d7:~$ read -p "Please input your name: " -t 30 name  # 读入name的值，等待时间30秒
Please input your name: acwing yxc  # 标准输入
acs@9e0ebfcd82d7:~$ echo $name  # 输出name的值
acwing yxc  # 标准输出

echo命令

echo用于输出字符串。命令格式：

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echo STRING

显示普通字符串

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echo "Hello AC Terminal"
echo Hello AC Terminal  # 引号可以省略

显示转义字符

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echo "\"Hello AC Terminal\""  # 注意只能使用双引号，如果使用单引号，则不转义
echo \"Hello AC Terminal\"  # 也可以省略双引号

显示变量

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name=yxc
echo "My name is $name"  # 输出 My name is yxc

显示换行

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echo -e "Hi\n"  # -e 开启转义
echo "acwing"

输出结果：

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Hi

acwing

显示不换行

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echo -e "Hi \c" # -e 开启转义 \c 不换行
echo "acwing"

输出结果：

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Hi acwing

显示结果定向至文件

1
echo "Hello World" > output.txt  # 将内容以覆盖的方式输出到output.txt中

原样输出字符串，不进行转义或取变量(用单引号)

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name=acwing
echo '$name\"'

输出结果

1
$name\"

显示命令的执行结果

1
echo `date`

输出结果：

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Wed Sep 1 11:45:33 CST 2021

printf命令

printf命令用于格式化输出，类似于C/C++中的printf函数。

默认不会在字符串末尾添加换行符。

命令格式：

1
printf format-string [arguments...]

用法示例

脚本内容：

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printf "%10d.\n" 123  # 占10位，右对齐
printf "%-10.2f.\n" 123.123321  # 占10位，保留2位小数，左对齐
printf "My name is %s\n" "yxc"  # 格式化输出字符串
printf "%d * %d = %d\n"  2 3 `expr 2 \* 3` # 表达式的值作为参数

输出结果：

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       123.
123.12    .
My name is yxc
2 * 3 = 6

test命令与判断符号[]

逻辑运算符&&和||

  • && 表示与，|| 表示或

  • 二者具有短路原则：

    expr1 && expr2：当expr1为假时，直接忽略expr2
    expr1 || expr2：当expr1为真时，直接忽略expr2

  • 表达式的exit code为0，表示真；为非零，表示假。（与C/C++中的定义相反）

test命令

在命令行中输入man test，可以查看test命令的用法。

test命令用于判断文件类型，以及对变量做比较。

test命令用exit code返回结果，而不是使用stdout。0表示真，非0表示假。

例如：

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test 2 -lt 3  # 为真，返回值为0
echo $?  # 输出上个命令的返回值，输出0

例：

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ ls  # 列出当前目录下的所有文件
homework  output.txt  test.sh  tmp
acs@9e0ebfcd82d7:~$ test -e test.sh && echo "exist" || echo "Not exist"
exist  # test.sh 文件存在
acs@9e0ebfcd82d7:~$ test -e test2.sh && echo "exist" || echo "Not exist"
Not exist  # testh2.sh 文件不存在

文件类型判断

命令格式：

1
test -e filename  # 判断文件是否存在
测试参数 代表意义
-e 文件是否存在
-f 是否为文件
-d 是否为目录

文件权限判断

命令格式：

1
test -r filename  # 判断文件是否可读
测试参数 代表意义
-r 文件是否可读
-w 文件是否可写
-x 文件是否可执行
-s 是否为非空文件

整数间的比较

命令格式：

1
test $a -eq $b  # a是否等于b
测试参数 代表意义
-eq a是否等于b
-ne a是否不等于b
-gt a是否大于b
-lt a是否小于b
-ge a是否大于等于b
-le a是否小于等于b

字符串比较

测试参数 代表意义
test -z STRING 判断STRING是否为空，如果为空，则返回true
test -n STRING 判断STRING是否非空，如果非空，则返回true（-n可以省略）
test str1 == str2 判断str1是否等于str2
test str1 != str2 判断str1是否不等于str2

多重条件判定

命令格式：

1
test -r filename -a -x filename
测试参数 代表意义
-a 两条件是否同时成立
-o 两条件是否至少一个成立
! 取反。如 test ! -x file，当file不可执行时，返回true

判断符号[]

[]与test用法几乎一模一样，更常用于if语句中。另外[[]]是[]的加强版，支持的特性更多。

例如：

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[ 2 -lt 3 ]  # 为真，返回值为0
echo $?  # 输出上个命令的返回值，输出0

例：

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ ls  # 列出当前目录下的所有文件
homework  output.txt  test.sh  tmp
acs@9e0ebfcd82d7:~$ [ -e test.sh ] && echo "exist" || echo "Not exist"
exist  # test.sh 文件存在
acs@9e0ebfcd82d7:~$ [ -e test2.sh ] && echo "exist" || echo "Not exist"
Not exist  # testh2.sh 文件不存在

注意：

  • []内的每一项都要用空格隔开

  • 中括号内的变量，最好用双引号括起来

  • 中括号内的常数，最好用单或双引号括起来

例如：

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name="acwing yxc"
[ $name == "acwing yxc" ]  # 错误，等价于 [ acwing yxc == "acwing yxc" ]，参数太多
[ "$name" == "acwing yxc" ]  # 正确

判断语句

if…then形式

类似于C/C++中的if-else语句。

单层if

命令格式：

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if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
fi

示例：

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a=3
b=4

if [ "$a" -lt "$b" ] && [ "$a" -gt 2 ]
then
    echo ${a}在范围内
fi

输出结果：

1
3在范围内

单层if-else

命令格式

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if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
else
    语句1
    语句2
    ...
fi

示例：

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8
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a=3
b=4

if ! [ "$a" -lt "$b" ]
then
    echo ${a}不小于${b}
else
    echo ${a}小于${b}
fi

输出结果：

1
3小于4

多层if-elif-elif-else

命令格式

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if condition
then
    语句1
    语句2
    ...
elif condition
then
    语句1
    语句2
    ...
elif condition
then
    语句1
    语句2
else
    语句1
    语句2
    ...
fi

示例：

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a=4

if [ $a -eq 1 ]
then
    echo ${a}等于1
elif [ $a -eq 2 ]
then
    echo ${a}等于2
elif [ $a -eq 3 ]
then
    echo ${a}等于3
else
    echo 其他
fi

输出结果：

1
其他

case…esac形式

类似于C/C++中的switch语句。

命令格式

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case $变量名称 in
    值1)
        语句1
        语句2
        ...
        ;;  # 类似于C/C++中的break
    值2)
        语句1
        语句2
        ...
        ;;
    *)  # 类似于C/C++中的default
        语句1
        语句2
        ...
        ;;
esac

示例：

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a=4

case $a in
    1)
        echo ${a}等于1
        ;;  
    2)
        echo ${a}等于2
        ;;  
    1)                                                
        echo ${a}等于3
        ;;  
    *)
        echo 其他
        ;;  
esac

输出结果：

1
其他

循环语句

for…in…do…done

命令格式：

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6
for var in val1 val2 val3
do
    语句1
    语句2
    ...
done

示例1，输出a 2 cc，每个元素一行：

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3
4
for i in a 2 cc
do
    echo $i
done

示例2，输出当前路径下的所有文件名，每个文件名一行：

1
2
3
4
for file in `ls`
do
    echo $file
done

示例3，输出1-10

1
2
3
4
for i in $(seq 1 10)
do
    echo $i
done

示例4，使用{1..10} 或者 {a..z}

1
2
3
4
for i in {a..z}
do
    echo $i
done

for ((…;…;…)) do…done

命令格式：

1
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3
4
5
for ((expression; condition; expression))
do
    语句1
    语句2
done

示例，输出1-10，每个数占一行：

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3
4
for ((i=1; i<=10; i++))
do
    echo $i
done

while…do…done循环

命令格式：

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6
while condition
do
    语句1
    语句2
    ...
done

示例，文件结束符为Ctrl+d，输入文件结束符后read指令返回false。

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while read name
do
    echo $name
done

until…do…done循环

当条件为真时结束。

命令格式：

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until condition
do
    语句1
    语句2
    ...
done

示例，当用户输入yes或者YES时结束，否则一直等待读入。

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until [ "${word}" == "yes" ] || [ "${word}" == "YES" ]
do
    read -p "Please input yes/YES to stop this program: " word
done

break命令

跳出当前一层循环，注意与C/C++不同的是：break不能跳出case语句。

示例

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while read name
do
    for ((i=1;i<=10;i++))
    do
        case $i in
            8)
                break
                ;;
            *)
                echo $i
                ;;
        esac
    done
done

该示例每读入非EOF的字符串，会输出一遍1-7。

该程序可以输入Ctrl+d文件结束符来结束，也可以直接用Ctrl+c杀掉该进程。

continue命令

跳出当前循环。

示例：

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for ((i=1;i<=10;i++))
do
    if [ `expr $i % 2` -eq 0 ]
    then
        continue
    fi
    echo $i
done

该程序输出1-10中的所有奇数。

死循环的处理方式

如果AC Terminal可以打开该程序，则输入Ctrl+c即可。

否则可以直接关闭进程：

  • 使用top命令找到进程的PID

  • 输入kill -9 PID即可关掉此进程

函数

bash中的函数类似于C/C++中的函数，但return的返回值与C/C++不同，返回的是exit code，取值为0-255，0表示正常结束。

如果想获取函数的输出结果，可以通过echo输出到stdout中，然后通过$(function_name)来获取stdout中的结果。

函数的return值可以通过$?来获取。

命令格式：

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[function] func_name() {  # function关键字可以省略
    语句1
    语句2
    ...
}

不获取return值和stdout值

示例

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func() {
    name=yxc
    echo "Hello $name"
}

func

输出结果：

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Hello yxc

获取return值和stdout值

不写return时，默认return 0。

示例

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func() {
    name=yxc
    echo "Hello $name"

    return 123
}

output=$(func)
ret=$?

echo "output = $output"
echo "return = $ret"

输出结果：

1
2
output = Hello yxc
return = 123

函数的输入参数

在函数内，$1表示第一个输入参数，$2表示第二个输入参数，依此类推。

注意：函数内的$0仍然是文件名，而不是函数名。

示例：

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func() {  # 递归计算 $1 + ($1 - 1) + ($1 - 2) + ... + 0
    word=""
    while [ "${word}" != 'y' ] && [ "${word}" != 'n' ]
    do
        read -p "要进入func($1)函数吗？请输入y/n：" word
    done

    if [ "$word" == 'n' ]
    then
        echo 0
        return 0
    fi  

    if [ $1 -le 0 ] 
    then
        echo 0
        return 0
    fi  

    sum=$(func $(expr $1 - 1))
    echo $(expr $sum + $1)
}

echo $(func 10)

输出结果：

1
55

函数内的局部变量

可以在函数内定义局部变量，作用范围仅在当前函数内。

可以在递归函数中定义局部变量。

命令格式：

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local 变量名=变量值

例如：

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#! /bin/bash

func() {
    local name=yxc
    echo $name
}
func

echo $name

输出结果：

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2
yxc

第一行为函数内的name变量，第二行为函数外调用name变量，会发现此时该变量不存在。

exit命令

exit命令用来退出当前shell进程，并返回一个退出状态；使用$?可以接收这个退出状态。

exit命令可以接受一个整数值作为参数，代表退出状态。如果不指定，默认状态值是 0。

exit退出状态只能是一个介于 0~255 之间的整数，其中只有 0 表示成功，其它值都表示失败。

示例：

创建脚本test.sh，内容如下：

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#! /bin/bash

if [ $# -ne 1 ]  # 如果传入参数个数等于1，则正常退出；否则非正常退出。
then
    echo "arguments not valid"
    exit 1
else
    echo "arguments valid"
    exit 0
fi

执行该脚本：

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ chmod +x test.sh 
acs@9e0ebfcd82d7:~$ ./test.sh acwing
arguments valid
acs@9e0ebfcd82d7:~$ echo $?  # 传入一个参数，则正常退出，exit code为0
0
acs@9e0ebfcd82d7:~$ ./test.sh 
arguments not valid
acs@9e0ebfcd82d7:~$ echo $?  # 传入参数个数不是1，则非正常退出，exit code为1
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文件重定向

每个进程默认打开3个文件描述符：

  • stdin标准输入，从命令行读取数据，文件描述符为0

  • stdout标准输出，向命令行输出数据，文件描述符为1

  • stderr标准错误输出，向命令行输出数据，文件描述符为2

可以用文件重定向将这三个文件重定向到其他文件中。

重定向命令列表

命令 说明
command > file 将stdout重定向到file中
command < file 将stdin重定向到file中
command >> file 将stdout以追加方式重定向到file中
command n> file 将文件描述符n重定向到file中
command n>> file 将文件描述符n以追加方式重定向到file中

输入和输出重定向

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echo -e "Hello \c" > output.txt  # 将stdout重定向到output.txt中
echo "World" >> output.txt  # 将字符串追加到output.txt中

read str < output.txt  # 从output.txt中读取字符串

echo $str  # 输出结果：Hello World

同时重定向stdin和stdout

创建bash脚本：

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#! /bin/bash

read a
read b

echo $(expr "$a" + "$b")

创建input.txt，里面的内容为：

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执行命令：

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ chmod +x test.sh  # 添加可执行权限
acs@9e0ebfcd82d7:~$ ./test.sh < input.txt > output.txt  # 从input.txt中读取内容，将输出写入output.txt中
acs@9e0ebfcd82d7:~$ cat output.txt  # 查看output.txt中的内容
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引入外部脚本

类似于C/C++中的include操作，bash也可以引入其他文件中的代码。

语法格式：

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. filename  # 注意点和文件名之间有一个空格

或

source filename

示例

创建test1.sh，内容为：

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#! /bin/bash

name=yxc  # 定义变量name

然后创建test2.sh，内容为：

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#! /bin/bash

source test1.sh # 或 . test1.sh

echo My name is: $name  # 可以使用test1.sh中的变量

执行命令：

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acs@9e0ebfcd82d7:~$ chmod +x test2.sh 
acs@9e0ebfcd82d7:~$ ./test2.sh 
My name is: yxc