【Ubuntu与Linux操作系统：九、Shell编程】

第9章 Shell编程

9.1 Shell编程基本步骤

Shell编程是一种通过编写脚本文件，使用Shell解释器执行批处理任务的方法。基本步骤如下：

1. 确定需求
在编写脚本之前，明确要实现的功能，例如文件备份、日志分析或自动化部署等。需求的清晰可以避免脚本逻辑冗杂。

2. 选择Shell解释器
常用的Shell包括bash（默认）、zsh、sh等。在脚本开头通过shebang指定解释器，例如：

#!/bin/bash

3. 创建脚本文件
使用文本编辑器（如vi或nano）创建脚本文件，通常以.sh结尾，以便易于识别。例如：

nano myscript.sh

4. 编写脚本代码

定义变量：为数据提供临时存储。
使用命令：调用系统命令完成特定任务。
控制流：根据条件执行特定逻辑。
函数定义：模块化脚本，提高代码复用性。

5. 修改权限
通过chmod命令赋予脚本执行权限：

chmod +x myscript.sh

6. 执行脚本
直接执行脚本：

./myscript.sh

或者通过解释器运行：

bash myscript.sh

7. 测试与调试

在执行脚本之前，逐行检查逻辑。
使用set -x开启调试模式，查看每条命令的执行结果。

Shell编程的步骤清晰且具有较高灵活性，可以帮助用户快速实现自动化任务。

9.2 Shell变量

Shell变量用于存储数据，分为局部变量和环境变量两种。

1. 变量的定义与使用
定义变量时无需声明类型，直接赋值即可，例如：

name="Ubuntu"
echo $name

注意，等号两侧不能有空格，引用变量时需加$。

2. 变量类型

局部变量：仅在当前Shell中有效，默认所有变量为局部变量。
环境变量：在Shell和其子进程中共享，使用export声明：
```
export PATH=$PATH:/new/path
```

3. 只读变量
变量定义后不允许修改，可使用readonly命令：

readonly pi=3.14

4. 特殊变量

$0：脚本文件名。
$1-$9：传递给脚本的参数。
$#：参数个数。
$@：所有参数。
$$：当前脚本进程ID。

5. 数组变量
Shell支持一维数组，可以通过以下方式定义和访问：

arr=(one two three)
echo ${arr[1]} # 输出：two

Shell变量的灵活性使其成为脚本中处理数据的重要工具。

9.3 表达式与运算符

Shell支持多种运算符，用于执行数学计算和逻辑判断。

1. 算术运算
使用$(( ))或expr进行计算，例如：

result=$((5 + 3))
echo $result # 输出8

使用expr：

result=$(expr 5 \* 3)

2. 关系运算符
用于比较数字，常见运算符包括：

-eq：等于
-ne：不等于
-gt：大于
-lt：小于

示例：

if [ $a -gt $b ]; then echo "a大于b"; fi

3. 字符串运算

=：字符串相等
!=：字符串不等
-z：字符串长度为0
-n：字符串长度非0

4. 逻辑运算

&&：逻辑与
||：逻辑或
!：逻辑非

5. 文件测试运算

-e：文件存在
-f：是普通文件
-d：是目录

Shell运算符的丰富性，提供了编写复杂逻辑脚本的能力。

9.4 流程控制语句

流程控制语句决定脚本的执行顺序，包括条件判断和循环。

1. 条件判断

if-else语句：

if [ $a -gt $b ]; then
  echo "a大于b"
else
  echo "a小于等于b"
fi

case语句：多分支条件判断：

case $var in
  1) echo "Option 1";;
  2) echo "Option 2";;
  *) echo "Other option";;
esac

2. 循环语句

for循环：遍历列表：

for item in one two three; do
  echo $item
done

while循环：条件为真时执行：

while [ $count -lt 5 ]; do
  echo $count
  count=$((count + 1))
done

until循环：条件为假时执行：

until [ $count -ge 5 ]; do
  echo $count
  count=$((count + 1))
done

Shell的流程控制语句提供了灵活的脚本逻辑控制能力。

9.5 函数

函数是Shell脚本中的模块化工具，用于封装一组指令，增强代码复用性和可维护性。

1. 函数定义与调用
函数定义时无需声明返回类型：

my_function() {
  echo "Hello, $1"
}
my_function "World"

2. 函数参数
函数可接收参数，通过$1, $2访问：

add() {
  echo $(( $1 + $2 ))
}
add 5 3 # 输出8

3. 返回值
Shell函数返回值通过return指定（0表示成功，非0表示失败），或通过echo输出：

get_value() {
  echo $(( $1 * 2 ))
}
result=$(get_value 5)

4. 函数库
可将常用函数定义在单独文件中，通过source或.引入：

source my_functions.sh

Shell函数提升了脚本的组织能力，尤其适合复杂任务的处理和分解。