Shell构建脚本

shell脚本的关键在于输入多个命令并处理每个命令的结果，甚至需要将一个命令的结果传给另一个命令。shell允许我们将多个命令串起来，一次执行完成。格式：多个命令放在一行中，彼此使用分号;隔开。
如输出时间，和登录用户：date +%Y%m%d;who

qinwanlideMacBook-Pro:~ qinwanli$ date +%Y%m%d;who
20203210/27/20
qinwanli console  Oct 27 10:08 
qinwanli ttys000  Oct 27 10:31 
qinwanlideMacBook-Pro:~ qinwanli$

上述date +%Y%m%d;who组成了一个简单的脚本，只不过这个脚本只用到了两个bash shell的命令。采用分号，分隔多命令的形式，会受到命令行最大字符数255的限制，并且每次都需要重新输入。因此，我们会将复杂的脚本，放到一个文本文件中，每次只需重新运行这个文本文件即可。

1.`shell`脚本文件创建与运行

关于shell脚本文件的创建，我们需要知道如何运用编辑器创建一个文件，具体可查看shell文件编辑器。也需知道shell文件内容的格式要求。
在创建shell脚本文件时，必须在文件的第一行指定要使用的shell。其格式为:

#! /bin/bash

通常在shell脚本文件中，#用来注释行，但是shell脚本文件的第一行是例外，井号后的!会指定要运行该脚本的shell是哪一个（使用bash shell编写脚本，指定其他脚本执行也是可行的，如#! /bin/zsh）。

在shell脚本文件中，可以将多个命令放在同一行中彼此用;隔开，也可使用单独的行中书写。shell会根据命令在文件中出现的顺序执行。

运行shell脚本文件，需保证shell能找到我们的shell脚本文件，有两种方式：

将shell脚本文件所处的目录添加到PATH环境变量中;
在提示符中用绝对或相对文件路径来引用shell脚本文件;

接下来，我们将date +%Y%m%d;who这个简单的脚本写入shell脚本文件并执行，这个期间会经历一个重要的步骤，修改文件的权限：

#1.建个文件
vim first_script
#first_script文件内容：
  #! /bin/bash：
  #第一个用于测试的`shell`脚本
  #date +%Y%M%D
  #who

#2.修改文件权限
chmod u+x first_script
#3.使用相对路劲执行脚本
./first_script
#4.输出
20201410/27/20
qinwanli console  Oct 27 10:08 
qinwanli ttys000  Oct 27 10:31

脚本运行的过程中，可以通过echo命令输出一些文本信息，来告诉用户，此刻脚本正在做什么。

echo命令输出文本时，默认不需要使用引号，就能显示文本。

qinwanlideMacBook-Pro:~ qinwanli$ echo good job
good job

特殊情况，字符串中出现引号，此时需要使用单引号或双引号，使用其中一个引用echo要输出的信息，使用另一个引用输出文本中带引号的文本。总之不能使用一样的引号。

qinwanlideMacBook-Pro:~ qinwanli$ echo 'Rich says "scripting is easy".'
Rich says "scripting is easy".
qinwanlideMacBook-Pro:~ qinwanli$ echo "Rich says 'scripting is easy'."
Rich says 'scripting is easy'.
qinwanlideMacBook-Pro:~ qinwanli$

为我们的脚本文件加点文本消息：

 #! /bin/bash：
 #第一个用于测试的`shell`脚本
 echo 输出系统的时间
 date
 echo 谁在登录
 who

执行后输出：

输出系统的时间
2020年10月27日 星期二 11时34分06秒 CST
谁在登录
qinwanli console  Oct 27 10:08 
qinwanli ttys000  Oct 27 11:20

文本消息与命令执行的结果处于同一行：echo -n msg：
修改脚本:echo -n 系统时间：;date
执行输出:系统时间：2020年10月27日星期二 11时37分20秒 CST

2.使用变量

echo命令中的环境变量会在脚本运行时替换成当前值，变量替换。shell脚本文件中使用环境变量的两种方式：

变量名可被清楚识别时：在环境变量前加$。

 #! /bin/bash
echo 当前用户：$USER #当前用户：qinwanli
echo "用户id：$UID 输出" #用户id：501 输出
echo "用户的主目录：$HOME"#用户的主目录：/Users/qinwanli
#注意
#单引号，所引用变量，不会被解读
echo '用户id：$UID 输出' #输出：用户id：$UID 输出

变量名不能被清楚识别时：${variable}。

#! /bin/bash
echo 用户${USER}已经开机
echo "用户${USER}已经开机"

注意：echo输出文本中引用变量，使用单引号，变量不会被解读，只能使用双引号"。

除了环境变量，shell允许用户在脚本中定义和使用变量。定义变量允许临时存储数据并在整个脚本中使用。

var1=hello;var2=world
var3=56
var4="你好，世界"

shell脚本会自动决定变量值的数据类型。在脚本的整个生命周期里，shell脚本中定义的变量会一直保持着它们的值，直到shell脚本结束时被删除掉。
与系统变量类似，用户变量可通过美元符$引用，或${variable}引用。

注意:引用一个变量的值时需要使用$，而引用别的变量来对其进行赋值时则不要使用$。

var1=hello;var2=world
echo $var1 $var2 #hello world
var1=hello;var2=world
var3=$var2
var4="$var3 !"#变量定义，变量值中有空格时，`bash shell`就会把值当成一个单独的命令，必须使用引号。
echo "$var1 $var4"#hello world !

3.命令替换

命令替换：从命令输出中提取信息，并将其赋给变量。
有两种方式可以将命令输出赋值给变量：

反引号字符

#! /bin/bash
var=`date +%Y%m%d`
echo $var #输出：20201027

$()格式

#! /bin/bash
var=$(date +%Y%m%d)
echo $var #输出：20201027

注意：命令替换会创建一个子shell来运行对应的命令。

4.重定向输入和输出

bash shell提供了几个操作符，可以将命令的输出重定向到另一个位置(比如文件)。重定向可以用于输入，也可以用于输出，可以将文件重定向到命令输入。

输出重定向

最基本的重定向将命令的输出发送到一个文件中，bash shell用大于号(>)来完成这项功能，基本的命令格式：command > outputfile。

#时间输出到桌面的file1文件中
date > ~/desktop/file1
#查看
vim ~/desktop/file1
#显示 
   2020年10月27日 星期二 16时02分52秒 CST
#登录用户输出到file1中
who >  ~/desktop/file1
#查看
vim ~/desktop/file1
#显示
  qinwanli console  Oct 27 10:08
  qinwanli ttys000  Oct 27 15:44

综上命令执行，我们发现 > 重定向输出到同一个文件中时，文件中的内容会被覆盖。

如果并不想覆盖文件原有内容，而是想要将命令的输出追加到已有文件中则使用双大于号>>命令。

#继续追加数据到file1
date >> ~/desktop/file1
#查看
vim ~/desktop/file1
#显示
  qinwanli console  Oct 27 10:08
  qinwanli ttys000  Oct 27 15:44
  2020年10月27日 星期二 16时14分11秒 CST

输入重定向

输入重定向将文件的内容重定向到命令。
操作符为小于号<，格式为：command < inputfile。

#文件内容输入到命令
wc < ~/desktop/file1
#输出
 3      14     112 file1

wc命令会输出，输入的文本文件有多少行，多少单词，多少字节。

还有另外一种输入重定向的方法，称为内联输入重定向(inline input redirection)。这种方法无需使用文件进行重定向，只需要在命令行中指定用于重定向输入的数据就可以了。
内联输入重定向的操作符：双小于号<<，除了这个符号，我们还必须指定一个文本标记来划分输入数据的开始和结尾。任何字符串都可作为文本标记，但在数据的开始和结尾文本标记必须一致。
格式为：

command << marker#可以任何字符串，首尾必须一致
data
marker #可以任何字符串，首尾必须一致

注意：在命令行上使用内联输入重定向时，shell会用PS2环境变量中定义的次提示符。
具体使用：

#输入
wc << tag
#回车，会出现次提示符，输入内容,
> 大漠孤烟直
> 长河落日圆
#次提示符会持续提示，以获取更多的输入数据，直到我们输入了作为文本标记的那个字符串
> tag #意味输入数据结束，回车会执行`wc`
#输出
 2       3      32

5.管道

有时需要将一个命令的输出作为另一个命令的输入。也可以用重定向来实现，只不过有些笨拙，比如：

#文件信息重定向输出到file
ls -l > file
#对文件进行排序输出
sort < file
#输出排序后的结果

一个命令的输出作为另一个命令的输入时，不需要将信息重定向到文件中，便可以将其直接重定向到另一个命令的过程，即为：管道连接。管道操作符：|，格式：command1 | command2。

注意：管道串起的两个命令并不是依次执行的。Linux系统实际上会同时运行这两个命令，在系统内部将它们连接起来。在第一个命令产生输出的同时，输出会被立即送给第二个命令。数据传输不会用到任何中间文件或缓冲区。

具体使用：


 #列举目录下的内容，并排序
qinwanlideMacBook-Pro:test qinwanli$ ls | sort
#输出
AppDelegate.h
AppDelegate.m
Assets.xcassets
Base.lproj
Info.plist
SceneDelegate.h
SceneDelegate.m
ViewController.h
ViewController.m
main.m

输出数据量比较大时，为了方便查看也可以管道执行more或less:

ls | sort | more

管道与重定向输出配合使用

ls | sort > file

6.数学运算

shell脚本中有两种方式来处理数学运算：

expr命令;
使用方括号[ ]

`expr`执行数学运算

expr执行数学运算，支持的操作符：

`expr`支持的操作符.png

终端使用：

expr 1 + 5
#输出：6
expr 3 * 5
#输出：expr: syntax error
#解决办法，`*`加转义`\`
expr 3 \* 5
#输出：15

shell脚本使用expr命令比较复杂，需要使用命令替换来获取expr命令的输出：

#! /bin/bash
#sample
var1=3;var2=4
echo "执行运算:$var1 * $var2"
var3=$(expr $var1 \* $var2)
echo 输出:$var3

执行脚本输出：

执行运算:3 * 4
输出:12

使用方括号

bash shell为了保持跟Bourne shell(sh)的兼容而包含了expr命令，但它同样也提供了一种更简单的方法来执行数学表达式：$[operation]。

终端使用：

echo $[1+5]
#输出：6
echo $[3*5]
#输出：15

脚本执行：

#! /bin/bash
#sample
var1=3;var2=4
echo "执行运算:$var1 * ($var2 - 1)"
var3=$[$var1 * ($var2 - 1)]
echo 输出:$var3

执行脚本输出：

执行运算:3 * (4 - 1)
输出:9

在bash shell中使用方括号进行数学运算的最大的限制时浮点数的计算：

echo $[3/2]
#输出
1

在bash中数学运算支持整数运算。

值得一提的是zsh，提供了完整的浮点数算术操作。

`bash`中浮点数算术运算

那么如何在bash中进行浮点数的算术操作呢，答案是使用bash中内置的计算器，使用命令：bc。
bash计算器（bc），能够识别：

数字(整数和浮点数)
变量(简单变量和数组)
注释(以#或C语言中的/* */开始的行)
表达式
编程语句(例如if-then语句)
函数

在终端使用bc进行运算：

#输入`bc`
qinwanlideMacBook-Pro:test qinwanli$ bc
#输出
bc 1.06
Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000 Free Software Foundation, Inc.
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type `warranty'.
#出现运算输出提示符

#输入
3.14 * 2
#回车，输出结果
6.28
#要退出`bc`时，必须输入`quit`
quit
#返回
qinwanlideMacBook-Pro:test qinwanli$

要退出bc时，必须输入quit。

浮点运算是由内建变量scale控制的。必须将这个值设置为我们希望在计算结果中保留的小数位数，否则无法得到期望的结果：

qinwanlideMacBook-Pro:test qinwanli$ bc
#默认的scale=0
3.14 /5
0
#设置scale=2
scale=2
3.14 /5
.62
#设置scale=4
scale=4
3.14 /5
.6280

quit

-q命令，可以在启动bash计算器时不显示其冗长的介绍信息。

bc -q
#开始输入
3*4
12

在bc中使用变量：

qinwanlideMacBook-Pro:test qinwanli$ bc -q
#定义变量
var1=3
var2=7
var3=5
#定义变量表达式
var4=var1*(var2-var3)
#利用print输出结果
print var4
6
quit
qinwanlideMacBook-Pro:test qinwanli$

在脚本中使用bc:

在脚本中使用bc，主要依赖于命令替换，将bc计算的结果赋值给脚本中定义的变量，脚本使用bc的基本格式：variable=$(echo "options; expression" | bc)，解读：echo输出的字符串，通过管道输入到bc，进行执行后，输出，使用命令替换，将结果赋值给变量variable。
脚本使用bc实例如下：

#! /bin/bash
#脚本中使用bc
echo 脚本中使用bc计算示例如下：

echo 1.定义脚本变量

var1=12.25
var2=4.55

echo 2.计算var1*var2使用'bc'进行计算,并将'bc'输出的结果，直接输出

echo $(echo "scale=4;$var1*$var2" |bc)

echo 3.计算var1/var2,将'bc'输出的结果，赋值给一个变量var3

var3=$(echo "scale=2;$var1/$var2"|bc)

echo 输出var3=$var3

echo 4.计算var3*var1,将'bc'输出的结果，赋值给一个变量var4，并输出

var4=$(echo "scale=4;$var3*$var1"|bc)

echo 最终输出:var4=$var4

执行脚本后输出

qinwanlideMacBook-Pro:desktop qinwanli$ ./first_script 
脚本中使用bc计算示例如下：
1.定义脚本变量
2.计算var1*var2使用bc进行计算,并将bc输出的结果，直接输出
55.7375
3.计算var1/var2,将bc输出的结果，赋值给一个变量var3
输出var3=2.69
4.计算var3*var1,将bc输出的结果，赋值给一个变量var4，并输出
最终输出:var4=32.9525
qinwanlideMacBook-Pro:desktop qinwanli$

当脚本中使用bc，需要进行大量运算，在一个表达式中列出许多表达式比较麻烦，如：

var4=$(echo "scale=4;var5=$var3*$var1;var5*10"|bc)

bc可以识别内联重定向，因此可以使用这种可以使用内联重定向，将计算的表达式，输入到bc，格式如下：

variable=$(bc << EOF
options
statements
expressions
EOF )

使用示例

#! /bin/bash
#脚本中使用bc
echo 脚本中使用bc计算示例如下：

echo 1.定义脚本变量

var1=12.25
var2=4.55

echo 2.采用内联重定向数据


var4=$(bc << input
scale=3
var3=$var1*$var2
var5=$var1+$var2
var3+var5
input
)

echo 最终输出:var4=$var4

执行输出

qinwanlideMacBook-Pro:desktop qinwanli$ ./first_script 
脚本中使用bc计算示例如下：
1.定义脚本变量
2.采用内联重定向数据
最终输出:var4=72.537
qinwanlideMacBook-Pro:desktop qinwanli$

7.退出脚本

退出脚本：shell中运行的每个命令都使用退出状态码(exit status)告诉shell它已经运行完毕。退出状态码是一个0~255的整数值。
默认情况下，命令成功退出的状态码是0:

qinwanlideMacBook-Pro:~ qinwanli$ date
2020年10月27日 星期二 20时57分31秒 CST
qinwanlideMacBook-Pro:~ qinwanli$ echo $?
0

使用echo $?可以查看某个命令退出的状态码。默认情况下，shell脚本会以脚本中的最后一个命令的退出状态码退出。我们也可以主动为我们的脚本添加退出的状态码，保证它在0~255的范围内，也可以指定变量

#! /bin/bash
var=4
exit $var
#指定数字
exit 0

参考资料：
Linux命令行与shell脚本编程大全