Linux下的shell编程(基础)
一.Shell介绍：shell是一个命令行解释器，脚本语言，活动在应用程序与内核之间，用于接收应用程序(用户)命令，调用操作系统内核。
（1）编译型语言:
SRE实战 互联网时代守护先锋，助力企业售后服务体系运筹帷幄！一键直达领取阿里云限量特价优惠。程序在执行之前需要个专门的编译过程，把程序编译成为机器语言文件，运行时不需要重新翻译，直接使用编译的结果就行了。程序执行效率高，依养编译器，跨平台性差些。如C、C++、java
（2）解释型语言:
程序不需要编译，程序在运行时由解释器翻译成机器语言，每执行一次都要翻译一次。因此效率比较低。比如Python/javaScript/Shell等都是解释型语言。
二、Shell解析器
（1）Linux提供的Shell解析器有：
| /bin/sh | 是bash的一个快捷方式 |
| /bin/bash | bash是大多数Linux默认的shell，包含的功能几乎可以涵盖shell所有的功能 |
| /sbin/nologin | 表示非交互，不能登录操作系统 |
| /bin/dash | 小巧，高效，功能相比少一些 |
| /bin/tcsh | 具有C语言风格的一种shell，具有许多特性，但是也有一些缺陷 |
| /bin/csh | 是csh的增强版本，完全兼容csh |
（2）bash和sh的关系：
[root@Linux01 bin]# ll | grep bash
-rwxr-xr-x. 1 root root 942200 3月 23 2017 bash
lrwxrwxrwx. 1 root root 4 6月 29 19:35 sh -> bash
（3）Centos默认的解析器是bash
[root@Linux01 bin]# echo $SHELL
/bin/bash
三、Shell脚本入门
一句话概括：简单来说脚本就是将需要执行的命令保存到文本中，按照顺序执行（由上往下执行），它是解释型的，不需要编译。
1．脚本格式
脚本以#!/bin/bash或者#!/bin/env bash开头（指定解析器）
脚本中间写注释信息内容，单行注释# 多行注释 :<<EOF EOF 注释内容如下：
<<EOF
name:second-shell.sh
desc:创建文件，在文件中添加内容，打印信息
update：2020-07-02
path:/home
EOF
然后写脚本内容
2．第一个Shell脚本：输出helloworld
（1）需求：创建一个Shell脚本，输出helloworld
（2）案例实操：
[jinghang@hadoop101 datas]$ touch helloworld.sh
[jinghang@hadoop101 datas]$ vi helloworld.sh
在helloworld.sh中输入如下内容
#!/bin/bash
echo "helloworld"
运行脚本，会输出 helloWord
3、脚本的常用执行方式
第一种：
采用bash或sh+脚本的相对路径或绝对路径（不用赋予脚本+x权限）
sh+脚本的相对路径
[jinghang@hadoop101 datas]$ sh helloworld.sh
Helloworld
sh+脚本的绝对路径
[jinghang@hadoop101 datas]$ sh /home/jinghang/datas/helloworld.sh
helloworld
bash+脚本的相对路径
[jinghang@hadoop101 datas]$ bash helloworld.sh
Helloworld
bash+脚本的绝对路径
[jinghang@hadoop101 datas]$ bash /home/jinghang/datas/helloworld.sh
Helloworld
第二种：
采用输入脚本的绝对路径或相对路径执行脚本（必须具有可执行权限+x，推荐采用这种方式）
（a）首先要赋予helloworld.sh 脚本的+x权限
[jinghang@hadoop101 datas]$ chmod +x helloworld.sh
（b）执行脚本
相对路径
[jinghang@hadoop101 datas]$ ./helloworld.sh
Helloworld
绝对路径
[jinghang@hadoop101 datas]$ /home/jinghang/datas/helloworld.sh
Helloworld
注意：第一种执行方法，本质是bash解析器帮你执行脚本，所以脚本本身不需要执行权限。第二种执行方法，本质是脚本需要自己执行，所以需要执行权限。
4、查看脚本的执行流程（一般使用这个命令来查看脚本执行的步骤）
[jinghang@hadoop101 datas]$ bash -x batch.sh
5、查看脚本的语法（一般使用这个命令来检查脚本语法错误）
[jinghang@hadoop101 datas]$ bash -n batch.sh
4、shell变量：变量是用来临时保存数据的，该数据是可以变化的数据
- 读取Shell中所有变量命令：set 读取环境变量：env
-
系统变量
a）$HOME、$PWD、$SHELL、$USER
b）读取变量：echo $变量名 -
自定义变量
a）用户变量
作用域（只在当前会话的当前用户下有效）
定义变量：
变量名=值
变量名=`执行命令`
变量名=$(执行命令)
读取变量：echo $变量名
echo ${A:2:3} (切片，读取变量几位，索引从0开始，第一个冒号后面代表索引开始位置，第二个冒号后面代表读取几位)
echo ${A}
echo $A
撤销变量：unset 变量名
静态变量（一旦创建，只可读，不能unset）: readonly 变量名=值
定义有类型的变量
目的：给变量做一些限制，固定变量的类型
语法：declare 选项 变量名=变量值
常用选项
-i 将变量看作整数
-r 创建只读变量
b）全局环境变量
作用域（针对于当前会话下的所有用户有效）
关键字：export
定义变量：export 变量名=值
撤销和读取同上
c）系统环境变量
作用域（针对于所有会话下的所有用户都有效）
编辑配置文件：vim /etc/profile
例如添加系统环境变量 MYNAME=jinghang
#系统环境变量
export MYNAME=jinghang
变量生效：source /etc/profile
经验技巧：
（1）变量名称可以由字母、数字和下划线组成，但是不能以数字开头，环境变量名建议大写。
（2）等号两侧不能有空格
（3）在bash中，变量默认类型都是字符串类型，无法直接进行数值运算。
（4）变量的值如果有空格，需要使用双引号或单引号括起来。 - 特殊变量
a）$n
语法：$n （功能描述：n为数字，$0代表该脚本名称，$1-$9代表第一到第九个参数，十以上的参数，十以上的参数需要用大括号包含，如${10}）
b）$#
语法：$# （功能描述：获取所有输入参数个数，常用于循环）
c）$*
语法：$* （功能描述：这个变量代表命令行中所有的参数，$*把所有的参数看成一个整体）
d）$@
语法：$@ （功能描述：这个变量也代表命令行中所有的参数，不过$@把每个参数区分对待）
e）$?
语法：$？ （功能描述：最后一次执行命令的返回状态。如果值为0，命令正确执行；如果值为非0（具体是哪个数，由命令自己来决定），则命令执行不正确）
5、shell数组
- 定义：
Shell 数组用括号来表示，元素用"空格"符号分割开，如果元素中包含空格，则该元素使用双引号引起来，例如"hello word"
- 语法：
往数组里添加值，数组的长度自增，元素索引从0开始
数组名=(value1 value2 value3)
- 赋值：
创建时添加 数组名=(A B "C B" D)
创建后添加 数组名[4]=E
- 修改：
局部：根据索引修改数组 例如：数组名[0]=F
整体：可以直接给数组变量重新赋值
- 读取：
获取数组中所有的元素：echo ${数组名[*]} 或者 echo ${数组名[@]}
根据索引读取数组元素：echo ${数组名[索引值]}
获取数组的长度：echo ${#数组名[*]} 或者 echo ${#数组名[@]}
- 删除：
unset 关键字来删除数组元素，格式如下：
unset 数组名[index]
不写下标，删除整个数组，格式如下：
unset 数组名
6、Shell中的运算符
- 整数运算语法(默认)：
（1）$(( 运算式 )) 或 $[运算式]
（2）运算符 + , - , *, /, % 加，减，乘，除，取余
（3）运算式要与小扩号之间有空格，中括号的话不用加空格
（4）expr + , - , \*, /, % 加，减，乘，除，取余 注意：expr表达式运算符间要有空格 例如 expr $A + $B
- 小数运算：
bc：Linux下的一个计算器程序，可以处理整数和小数。Shell 本身只支持整数运算，想计算小数就得使用 bc 这个外部的计算器
在 Shell 脚本中，借助管道或者输入重定向来使用 bc 计算器。
语法：echo "scale=要保留的小数位数 ; 计算式" | bc
expression就是希望计算的数学表达式
案例1：计算3*8/7 结果保留4位小数
echo "scale=4; 3*8/7" | bc
案例2：计算3*8/7 ，再乘5，结果保留3位小数
echo "scale=3; 3*8/7*5" | bc
案例4：计算4/9，保留2位，结果赋值给ret变量
ret=$(echo "scale=2;4/9" | bc)
7、Shell条件判断
- 语法：
注意：条件非空即为true，[ 判断式 ]返回true，[判断式] 返回false。[ 判断式 ]（注意判断式前后要有空格）
- 常用条件判断
（1）两个整数之间比较
= 字符串比较
-lt 小于（less than）
-le 小于等于（less equal）
-eq 等于（equal）
-gt 大于（greater than）
-ge 大于等于（greater equal）
-ne 不等于（Not equal）
（2）按照文件权限进行判断
-r 有读的权限（read）
-w 有写的权限（write）
-x 有执行的权限（execute）
（3）按照文件类型进行判断
-f 文件存在并且是一个常规的文件（file）
-e 文件存在（existence）
-d 文件存在并是一个目录(判断目录)（directory）
- 案例：
多条件判断（&& 表示前一条命令执行成功时，才执行后一条命令，|| 表示上一条命令执行失败后，才执行下一条命令）
[jinghang@hadoop101 ~]$ [ condition ] && echo OK || echo NOTOK
OK
[jinghang@hadoop101 ~]$ [ condition ] && [ ] || echo NOTOK
NOTOK
8、Shell流程控制
- if 判断语句
注意事项：
（1）[ 条件判断式 ]，中括号和条件判断式之间必须有空格
（2）if后要有空格
语法1：
if [ 条件判断式 ]
then
主体代码
fi
语法2：
if [ 条件判断式 ]
then
主体代码
else
主体代码
fi
语法3：
if [ 条件判断式 ]
then
主体代码
elif [条件判断式]
then
主体代码
else
主体代码
fi
- case 判断语句
基本语法：
case $变量名 in
"值1"）
如果变量的值等于值1，则执行程序1
;;
"值2"）
如果变量的值等于值2，则执行程序2
;;
…省略其他分支…
*）
如果变量的值都不是以上的值，则执行此程序
;;
esac
注意事项：
1)case行尾必须为单词“in”，每一个模式匹配必须以右括号“）”结束。
2)双分号“;;”表示命令序列结束，相当于java中的break。
3)最后的“*）”表示默认模式，相当于java中的default。
- for 循环语句
基本语法：
语法一
for (( 初始值;循环控制条件;变量变化 ))
do
逻辑代码
done
语法二
$* : 读取传入脚本中的全部参数,把参数看作一个整体
$@ : 读取传入脚本中的全部参数,把参数区分对待
for 变量 in "$*或者$@"
do
逻辑代码
done
注意：for 与 ( 号之间要有空格
- while 循环语句
基本语法
while [ 条件判断式 ]
do
逻辑代码
done
注意：While 与 [ 号之间要有空格
9、read读取控制台输入
- 基本语法：read 【选项】【参数】
选项
-p 指定读取值时的提示符；
-t 指定读取值时等待的时间（秒);
参数：指定读取值的变量名
- 案例
1、请在3秒内输入用户名
[root@Linux01 home]# read -p "请在3秒内输入用户名:" -t 3 name
请在3秒内输入用户名:zhangsan
2、通过read定制菜单栏
cat <<-EOF
1：代表对数据进行倒序排列
2：代表对数据进行正序排列
EOF
read -p "请在20秒内输入数字：" -t 20 num
10、Shell函数
- 系统函数
basename
basename 命令会删掉所有的前缀包括最后一个（‘/’）字符，然后将字符串显示出来(去掉路径，只显示最后的文件名)
例如：[root@Linux01 home]# basename /home/test/ccc.txt
ccc.txt
dirname
从给定的包含绝对路径的文件名中去除文件名，然后返回剩下的路径(去掉文件名，只显示文件名之前的绝对路径)
例如：[root@Linux01 home]# dirname /home/test/ccc.txt
/home/test
- 自定义函数
语法：
function 函数名()
{
方法体
[return int;]
}
编写完脚本之后，执行脚本，就能调用函数了，直接输函数名就可以(在外部调用)；在脚本内部调用函数直接函数名就可以。
经验技巧
（1）必须在调用函数地方之前，先声明函数，shell脚本逐行运行。不会先编译。
（2）函数返回值，只能通过$?系统变量获得，可以显示加：return返回，如果不加，将以最后一条命令运行结果，作为返回值。return后跟数值n(0-255)
创建用户函数(只能当前用户调用)
1.在用户的家目录中(/home/用户名)找到隐藏文件.bashrc进行编写函数
2.source .bashrc
3.现在就能直接调用函数了
创建系统函数(所有用户和会话可调用，重启后仍可调用)
1.root用户在/etc/bashrc文件下编写函数
2、source /etc/bashrc
3.所有用户都可直接调用
11、 shell文本处理工具
- cut(查看)
功能描述：cut的工作就是“剪”，具体的说就是在文件中负责剪切数据用的，cut指令用于显示行中的指定部分，删除文件中的指定字段。
语法：cut 【选项】【文件】
选项
-b <起始字节位置-结束字节位置> 仅显示行中指定字节范围的内容。例如，“-b 2-10”将显示第2~10个字节位置的内容,当只有一个数字时，则仅显示指定字符位置的内容.
-f <起始列位置-结束列位置> 显示指定列的字段内容
-d <分隔符> 指定字段的分隔符，默认的字段分隔符为“TAB”
-c <起始字符位置-结束字符位置> 仅显示行中指定范围的字符。例如，“b2-10” 将显示第2~10个字符位置的内容。当只有一个数字时，则仅显示指定字符位置的内容
案例：
切割ifconfig 后打印的IP地址，显示ip地址前3位
ifconfig eth0 | grep "inet addr" | cut -d : -f 2 | cut -d " " -f 1 | cut -c 1-3
- sort(查看)
功能描述：它将文件进行排序，并将排序结果标准输出
语法：sort 【选项】【参数】
选项
-n 依照数值的大小排序
-r 以相反的顺序来排序
-t 设置排序时所用的分隔字符
-k 指定需要排序的列
参数：是指待排序的文件
案例：
将用户列表按照主ID进行倒序排列
[mayun@Linux01 home]$ sort -t : -nrk 4 /etc/passwd
- 正则表达式
概述：正则表达式，又称规则表达式。（英语：Regular Expression，在代码中常简写为regex、regexp或RE）。正则表达式通常被用来检索、替换那些符合某个模式(规则)的文本
单字符匹配
\d 匹配一个数字字符。等价于[0-9]
\D 匹配一个非数字字符。等价于[^0-9]
\w 匹配包括下划线的任何单词字符。类似但不等价于[A-Za-z0-9_]
\W 匹配任何非单词字符。等价于 [^A-Za-z0-9_]
\s 匹配空白字符，包括空格、制表符、换页符等等，等价于[ \f\n\r\t\v]
\S 匹配任何可见字符。等价于[^ \f\n\r\t\v]
.点 匹配除“\n”和"\r"之外的任何单个字符
[a-z] 字符范围，匹配a~z之间的任意字符
[^a-z] 匹配除了a~z之间的其他字符
\n 匹配换行符
多字符匹配
+ 匹配前面的子表达式一次或多次(大于等于1次）
* 匹配前面的子表达式任意次
? 匹配前面的子表达式零次或一次
{n} n是一个非负整数。匹配确定的n次
{n,m} m和n均为非负整数，其中n<=m。最少匹配n次且最多匹配m次
其他
^ 匹配输入字行首
$ 匹配输入行尾
| 将两个匹配条件进行逻辑“或”（or）运算
x|y 匹配x或y
贪婪模式：贪婪模式在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能多的匹配 例如： [a-b]*表达式去匹配字符串ababababababbaba，就会全部匹配上
非贪婪模式：在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能少的匹配 例如：[a-b]*?表达式去匹配字符串ababababababbaba，就只会匹配ab
- sed
功能描述：sed是一种单行文本流式编辑器，它一次处理一行内容。处理时，把当前处理的行存储在临时缓冲区中，称为“模式空间”，接着用sed命令处理缓冲区中的内容，处理完成后，把缓冲区的内容送往屏幕。接着处理下一行，这样不断重复，直到文件结束。文件内容并没有改变，除非你使用重定向存储输出。
语法：sed [选项] ’命令‘ 文件名
选项 功能
-e 直接在指令列模式上进行sed的动作编辑（一次执行多个操作时）。
-i 直接编辑文件(修改源文件)
命令 功能
p 打印一般 -n 配合使用
a 新增，在指定的行之后插入内容
i 新增，在指定的行之前插入内容
d 删除
s 查找并替换 (注意：如果进行全局的查找替换 sed -e 's/查找条件/替换字符串/g' )
案例：
数据准备
（1）将“mei nv”这个单词插入到sed.txt第二行下
sed -e '2a mei nv' sed.txt
（2）删除sed.txt文件所有以wo开头的行
sed -e '/^wo/d' sed.txt
（3）将sed.txt文件中wo替换为ni
sed -e 's/wo/ni/g' sed.txt
注意：‘g’表示global，全部替换
（4）将sed.txt文件中的第二行删除并将wo替换为ni
sed -e '2d' -e 's/wo/ni/g' sed.txt
（5）打开文件注释单行注释的行(删掉第一个#号)
sed -e 's/^#//g' sed.txt
(6) 给文件的前5行内容添加注释
sed -e '1,5s/^/#/g' sed.txt
- awk
功能描述：是一门编程语言，也是一个强大的文本分析工具，逐行扫描文件，默认从第一行到最后一行，寻找匹配特定模式的行，并在这些行上进行你想要的操作。
语法：awk 选项 'pattern1{action1} pattern2{action2}...' 文件名
pattern：表示AWK在数据中查找的内容，就是匹配模式，正则表达式
action：在找到匹配内容时所执行的一系列命令
选项 功能
-F 指定输入文件折分隔符
-v 赋值一个用户定义变量
案例：
（1）搜索passwd文件以root关键字开头的所有行，并输出该行的第7列。
awk -F : '/^root/{print $7}' passwd
（2）搜索passwd文件以root关键字开头的所有行，并输出该行的第1列和第7列，中间以“，”号分割。
awk -F : '/^root/{print $1","$7}' passwd
注意：只有匹配了pattern的行才会执行action
（3）只显示/etc/passwd的第一列和第七列，以逗号分割，且在所有行前面添加列名user，shell在最后一行添加"总用户数：用户数量"。
awk -F : 'BEGIN{sum=0;print "user, shell"} {sum=sum+1;print $1","$7} END{print "总用户为:"sum}' passwd
或者awk -v sum=0 -F : 'BEGIN{print "user, shell"} {sum=sum+1;print $1","$7} END{print "总用户为:"sum}' passwd
注意：BEGIN 在所有数据读取行之前执行；END 在所有数据执行之后执行。
（4）将passwd文件中的用户id增加数值1并输出计算后的用户id和用户名
awk -v i=1 -F : '{print $1 "," $3+i}' passwd
awk的内置变量
变量 说明
FILENAME 文件名
NR 已读的记录数
NF 浏览记录的域的个数（切割后，列的个数）
案例：
（1）统计passwd文件名，每行的行号，每行的列数
awk -F: '{print "filename:" FILENAME ", linenumber:" NR ",columns:" NF}' passwd
（2）切割IP
ifconfig eth0 | grep "inet addr" | awk -F: '{print $2}' | awk -F " " '{print $1}'
（3）查询sed.txt中空行所在的行号
awk '/^$/{print NR}' sed.txt
