帮你精通Shell脚本编程：构筑程序基石的7项基本元素

此系列课程的 Shell 适用bash和zsh。

1. ➜  ~ bash --version |grep version 
2. GNU bash, version 5.0.17(1)-release (x86_64-pc-linux-gnu) 
3. ➜  ~ zsh --version 
4. zsh 5.8 (x86_64-ubuntu-linux-gnu) 

1.数学表达式

学习编程，我们本能的起点自然是如何进行数学运算，如何处理数学表达式。在bash中，实现这一点稍微有些繁琐，我们需要将表达式放入到 $((...))中。

1. echo $(( 60*60*24 )) #计算一天有多少秒 
2. 86400 

先暂且不理会$((...))的具体含义，先记着需要将我们所熟知的数学表达式嵌入其中即可，因为如果直接键入数学表达式，会当场报错。

1. $ 56 + 72 
2. 56 + 72 
3. 56: command not found 

再看一个复合表达式：

1. $ echo $(( (3+5+7) * (2+(4*6)) )) 
2. echo $(( (3+5+7) * (2+(4*6)) )) 
3. 390 

作为shell-script的第一步，现在我们知道，终端就是一个便携的计算器。

2.命名与变量

我们的记忆力有限，不大容易记住一长串的数字或者一段程序。编程语言为此提供的核心解决途径就是命名。命名的方式简单直接。

1. $ radius=5　# 注意等号两侧不能有空格 
2. radius=5 

读取变量的时候，则需要前缀 $将其解索引：

1. $ echo The radius is $radius. 
2. The radius is 5. 

接下来，我们计算圆的面积：

1. $ radius=5; pi=3; area=$(( $pi*$radius**2 )); echo $area 
2. 75 

于是我们可以直接用抽象的名字进行数学运算。

3.常量与环境变量

我们可以命名变量，但是变量的取名并非完全自由，不能与系统的环境变量相冲突。比如查看当前bash的进程号：

1. $ echo $BASHPID 
2. 15190 

查阅完整的进程树：

1. $ pstree -asp $BASHPID 
2. systemd,1 splash 
3.   └─tmux: server,2628 new -s spirit 
4.       └─bash,2629 
5.           └─bash,15190 -v 
6.               └─pstree,26568 -asp 15190 

倘若好奇系统中有多少环境变量，应该求问env或者printenv命令：

1. $ env | nl | tail -n 5 
2.     87  DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS=unix:path=/run/user/1000/bus 
3.     88  MAIL=/var/mail/gaowei 
4.     89  LC_NUMERIC=en_US.UTF-8 
5.     90  KONSOLE_DBUS_WINDOW=/Windows/1 
6.     91  _=/usr/bin/env 

如结果所示，当前系统中有91个环境变量。

4.函数

与变量相比较，函数是更为强大更具表现力的抽象工具。我们可以将 function 当作执行特定任务的‘黑匣子’。函数的的语法为：

1. function function_name { 
2. command... 
3. }   
4. 或者 
5. function_name () { 
6. command... 
7. }  

函数的应用，我们还是从熟悉的简单数学运算出发，求给定数的平方。

1. $ function square { 
2.      echo $(( $1 ** 2 )) 
3. } 

函数体中$1是新鲜事物，乃是指代第一个参数的位置参数，应用这个函数：

1. $ square 11 
2. 121 
3. $ square 121 
4. 14641 

5.条件语句

到目前为止，我们定义的程序表达力expressive-power极为有限。因为我们尚且没有途径做出种种测试，并根据测试的不同结果来决定下一步的操作，也就是赋予程序以智能。

此时，我们需要引入条件判断，基本结构为：

1. if commands; then 
2.    commands 
3.  [elif commands; then 
4.    commands...] 
5.  [else 
6.    commands] 
7.  fi 

我们尝试求绝对值的函数：

1. function abs { 
2.     if (( $1 > 0 )); then echo $1 
3.     elif (( $1 = 0 )); then echo 0 
4.     else echo $(( -$1 )) 
5.     fi 
6. } 

测试新定义的abs函数：

1. abs -110 
2. 110  

除了三项简单的逻辑判断符号 <>=之外，还可以使用复合逻辑操作符：

1. $ command1 && command2 # and 逻辑 
2.  $ command1 || command2 # or 逻辑 
3.  $ ! # not 

6.循环结构

Looping结构，首先想到的当然是 for 语句：

1. $ for i in *; do echo $i; done 
2. anaconda3 
3. backup.doom.d 
4. backup.gnus.el 
5.  
6. $ for i in {A..E}; do echo $i; done 
7. A 
8. B 
9. C 
10. D 
11. E 

以及 while 语句

1. count=1 
2. while [[ "$count" -le 5 ]]; do 
3.           echo "$count" 
4.           count=$((count + 1)) 
5. done 
6. echo "Finished." 

7.读取键盘输入

程序极为重要的一点是与用户的沟通与互动。我最爱用read取代xargs，例如这样的结构：

1. find . -iname "*.pdf" | while read line; do something 

Read 有多个有意思的参数，首先是-p,prompt

1. read -p "Enter one or more values.>" 
2. echo "REPLY = '$REPLY'" 

其次 -t 限定用户的反馈时间：

1. read  -t 10 -p  "Enter secret passphrase" 

8.收尾总结

本文我们探讨了 ShellScript的七项基本元素：

1. 数学表达式
2. 变量与命名
3. 常量与环境变量
4. 函数
5. 条件语句
6. 循环语句
7. Read

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