Bash 基础

发表于 2022-03-20 更新于 2024-08-30 分类于 Linux ， 3.脚本编程阅读次数：本文字数： 2.9k 阅读时长 ≈ 10 分钟

Shell 的定义

Shell 是一个命令行解释器，其功能是提供用户操作系统的一个接口，因此 shell 需要可以调用其他软件，用户通过 shell 来操作这些应用程序。也就是只要能够操作应用程序的接口都能够称为 shell。

可以通过检查 /etc/shells 来得知当前系统可用的 shell：

[root@101c7 4]$ cat /etc/shells 
/bin/sh
/bin/bash
/usr/bin/sh
/usr/bin/bash

文件 passwd 里记录了用户能使用的 shell：

[root@101c7 4]$ cat /etc/passwd | grep root
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
operator:x:11:0:operator:/root:/sbin/nologin

bash 特点

Bash (Bourne Again Shell) 的主要特点有：

命令记忆能力：在命令行中按上下键就能找到输入过的命令，默认记录最大 1000 条。
命令补全功能：通过 [Tab] 按键能自动补全命令或文件名。
命令别名功能：可以使用 alias 命名一些自定义命令。
作业后台控制：可以将工作丢到后台执行。
使用程序脚本：可以将很多命令写成一个文件执行。
可使用通配符：支持常用的通配符比如 * 和 ?。

命令类型

bash 已经内置了很多命令，可以使用 type 命令来查询命令类型。内建命令（Builtin）和外部命令的区别在于前者不需要使用子程序来进行，它们已经和 shell 编译成一体，作为 shell 工具的组成部分存在。因此内建命令执行速度更快，效率更高。

有些命令两种实现都有，which 命令只显示出外部命令文件，这种情况下要使用外部命令文件直接使用绝对路径运行。

例如查询 man 和 cd 命令：

[root@101c7 4]$ type ls
ls is aliased to `ls --color=auto'
[root@101c7 4]$ type man
man is /usr/bin/man
[root@101c7 4]$ type cd
cd is a shell builtin

结果显示 man 是外部命令，cd 是内部命令，ls 有别名。

对于别名命令可以用 -a 参数进一步查询：

[root@101c7 4]$ type -a ls
ls is aliased to `ls --color=auto'
ls is /usr/bin/ls

特殊符号

理论上文件名中不要使用以下已被特殊定义的字符：

符号	内容
`#`	批注符号，一般在脚本中拿来注释说明行。
`**`	转义符号，将特殊字符还原成一般字符。
\|	管道（pipe），分隔两个管道命令的界定。
`;`	连续命令执行分隔符。
`~`	用户的主文件夹。
`$`	使用变量前导符，即是变量之前需要加的变量替代值。
`&`	作业控制（job control），将命令放置后台工作。
`!`	逻辑运算意义的非（not）。
`/`	目录符号，路径分隔的符号。
`>`, `>>`	数据流重定向，输出导向，代表替换与追加。
`<`, `<<`	数据流重定向，输入导向。
`' '`	单引号，不具有变量置换功能。
`" "`	双引号，具有变量置换功能。
` `	套在可以先执行的命令两边，等同于 `$()`。
`( )`	在中间为子 shell 的起始与结束。
`{ }`	在中间为命令块的组合。

命令回传码

可以通过命令回传码来判断后续命令是否执行，在两条命令间用 && 或 || 连起来。具体意义如下：

执行的命令	说明
cmd1 && cmd2	若 cmd1 执行完毕且正确执行(`$?`=0)，继续执行 cmd2。否则(`$?`≠b0)不执行 cmd2
cmd1 \|\| cmd2	若 cmd1 执行完毕且正确执行(`$?`=0)，不执行 cmd2。否则(`$?`≠0)继续执行 cmd2

例如判断目录 /tmp/abc 存在时执行 cd 命令：

[root@101c7 ~]$ ls /tmp/abc && cd /tmp/abc
ls: cannot access /tmp/abc: No such file or directory

结果只有 ls 报错，说明并没有执行后面的 cd 命令。

例如判断目录 /tmp/abc 不存在时自动新建目录并进入：

[root@101c7 ~]$ ls /tmp/abc || mkdir /tmp/abc && cd /tmp/abc ; pwd
ls: cannot access /tmp/abc: No such file or directory
/tmp/abc

假如目录 /tmp/abc 存在时，回传为 0，不执行 mkdir 命令，$?=0 继续向后传，顺利执行 cd 命令。

如果将 || 和 && 后面的命令调转一下位置，先进行 && 判断，那么在文件夹不存在的情况下，cd 命令不会运行，但会执行 mkdir 命令，没有达到目标。因此命令执行的顺序很重要。

标准输入输出

标准输出（stdout，Standard Output）与标准错误输出（stderr，Standard Error Output）指的是命令执行所回传的正常与报错信息。默认情况下都是输出到屏幕上。

标准输入（stdin，Standard Input）一般接受的是用户键盘输入数据。

匿名管道

匿名管道（Anonymous Pipe）命令使用 | 符号界定用途时，将前一个命令的标准输出（stdout，不能处理 stderr）转给后一命令做标准输入，管道将自动创建。

每个管道后面接的第一个数据必须是命令，并且这个命令必须能接受 stdin 的数据。例如 less、tail、grep 等。

命名管道

命名管道（FIFO，First-in First-out）和匿名管道相似，不同的是命名管道必须显式创建，并且可以重用。

通常命名管道用来促进两个进程之间的数据交换，这一操作也叫做进程间通信（IPC，Interprocess Communication），程序将在需要时创建，使用然后删除命名管道。

命名管道使用 mkfifo 命令来创建。例如创建一个叫做 fifotest 的管道并输送一些数据：

[root@server1 ~]$ mkfifo fifotest
[root@server1 ~]$ ll > fifotest

再另开一个终端通过 cat 来捕获 fifotest 中的内容：

[root@server1 ~]$ cat < fifotest 
total 16
-rw-------. 1 root root 1818 Sep 22 21:13 anaconda-ks.cfg
drwxr-xr-x. 4 root root  157 Sep 29 18:17 bin
prw-r--r--. 1 root root    0 Oct  4 23:14 fifotest

管道本身没有储存数据，一旦管道中有数据进入，cat 会立即将其打印出来。

减号 `-` 用途

在管道命令中，经常会使用到前一个命令的 stdout 作为这次的 stdin，某些命令需要用到文件名（例如 tar）来进行处理时，该 stdin 与 stdout 可以利用减号 - 来代替。

子 shell

把命令用括号括起来（可以是连续命令）后，命令列表就成为了进程列表，这些命令被称为一个编组（Grouping）。其作用表示使用一个子 shell 来执行对应命令。

使用 $BASH_SUBSHELL 变量可以检测是否在子 shell 中运行：

[root@server1 ~]$ pwd ; echo $BASH_SUBSHELL 
/root
0
[root@server1 ~]$ (pwd ; echo $BASH_SUBSHELL)
/root
1
[root@server1 ~]$ (pwd ; (echo $BASH_SUBSHELL))
/root
2

创建子 shell 可以嵌套运行，一般用来进行多进程处理，例如将程序置入后台运行。但是采用子 shell 的代价太高，必须为子 shell 创建出一个全新的环境，会明显拖慢处理速度。

另一个可以调用子 shell 的方式是使用协程，它能在后台生成一个子 shell 并在这个子 shell 中执行命令：

[root@server1 ~]$ coproc my_sleep { sleep 100; }
[1] 41326
[root@server1 ~]$ jobs
[1]+  Running                 coproc my_sleep { sleep 100; } &

数据流重定向

数据流重定向可以将 stdout 和 stderr 分别传送到其他的文件或设备中去，将由 stdin 的数据改为文件内容来替代输入：

类型	表示
标准输入（stdin）	代码 0，使用 < 或 <<；
标准输出（stdout）	代码 1，使用 > 或 >>；
标准错误输出（stderr）	代码 2，使用 2> 或 2>>

例如将根目录文件列表输出到 root.txt 文件中：

[root@101c7 ~]$ ls -la / > root.txt
[root@101c7 ~]$ tail root.txt 
drwxr-xr-x.   2 root root    6 Apr 11  2018 opt
dr-xr-xr-x. 227 root root    0 Sep  9 15:08 proc

将 /root 目录信息追加到 root.txt 文件中：

[root@101c7 ~]$ ls -la ~ 1>> root.txt
[root@101c7 ~]$ ll | grep root.txt 
-rw-r--r--. 1 root root      2640 Sep 11 10:05 root.txt

也可以使用 1> 来定义标准输出，因为默认就是代码 1，要输出标准错误，使用 2>：

[root@101c7 ~]$ cat xx 2>> root.txt ; tail -3 root.txt
cat: xx: No such file or directory
-rw-r--r--.  1 root root       129 Dec 28  2013 .tcshrc
-rw-r--r--.  1 root root  20971520 Jul  7 04:07 TinyCore-current.iso

将标准输出和标准错误输出分别输出到不同文件：

[root@101c7 ~]$ find / -name .bashrc > list.txt 2> list_error.txt

将标准输出和标准错误输出到同一个文件可以用 2>&1，也可以用 &> 来操作：

[root@101c7 ~]$ find / -name .bashrc > list.txt 2>&1
[root@101c7 ~]$ find / -name .bashrc &> list.txt

也可以将标准错误输出直接丢弃：

[root@101c7 ~]$ find / -name .bashrc > list.txt 2> /dev/null

将 list.txt 文件的内容作为 cat 命令的输入来生成文件 catfile：

[root@101c7 ~]$ cat > catfile < /root/list.txt ; head catfile
/etc/skel/.bashrc
/root/.bashrc

<< 称为内联输入重定向（Inline Input Redirection），代表的含义是从标准输入接收数据，遇到了关键词则结束输入。例如下面设的结束关键词 “end”，输入 end 再敲击回车后，输入立马结束，不同于 Ctrl+d 结束输入，end 这个关键词不会被记录到文件中，仅仅作为结束标记使用：

[root@101c7 ~]$ cat > catfile << "end"
> yes it/'s begin
> line 2
> end
[root@101c7 ~]$ cat catfile 
yes it/'s begin
line 2

操作符 > 有几个修饰符标记，这些标记可以改变它的行为。例如：

操作符 >& 表示将标准输出和错误同时进行重定向；
操作符 >! 将迫使文件以 append 模式创建，或者以 normal 模式覆盖一个已存在的文件；
操作符 >@ 将以二进制模式而不是文件模式打开一个文件。

双向重定向

tee 命令可以将单向传输的数据流半路截取同时移作他用。

例如将 ls 命令的结果追加到 root.txt 文件末尾并排序打印出来：

[root@101c7 ~]$ ls -la | tee -a root.txt | sort | head -3; tail -3 root.txt 
drwx------.  2 root root        52 Sep 11 04:07 audit
drwxr-----.  3 root root        19 Sep  7 05:51 .pki
drwxr-xr-x.  2 root root        23 Sep 10 13:03 etc
-rw-r--r--.  1 root root       129 Dec 28  2013 .tcshrc
-rw-r--r--.  1 root root  20971520 Jul  7 04:07 TinyCore-current.iso
-rw-------.  1 root root      3358 Sep 11 04:33 .viminfo

参数代换

xargs 用来产生某个命令的参数。xargs 可以读入 stdin 的数据，并以空格符或断行字符进行分辨，将 stdin 的数据分隔成为参数。主要是因为很多命令并不支持管道命令，才需要使用 xargs。

基本用法：xargs [-0epn] command

参数：

参数	说明
-0	如果输入的 `stdin` 含有特殊字符比如 `,` 和 `\` 等，这个参数可以将它还原成一般字符；
-e	这个是 `EOF` 的意思，后面可以接一个字符串，当解析到这个字符串时就会停止继续工作；
-p	在执行每个命令参数时，都会询问用户；
-n	后面接次数，每次 `command` 命令执行时，要使用几个参数。
	当 `xargs` 后面没有接任何的命令时，默认以 `echo` 来进行输出。

例如将 /etc/passwd 第 1 列取出，只取 3 行，使用 finger 命令将账号内容显示出来：

[root@101c7 sdb4m]$ cut -d ':' -f 1 /etc/passwd | head -3 | xargs finger
Login: root                             Name: root
Directory: /root                        Shell: /bin/bash
On since Sat Sep 11 09:35 (EDT) on tty1    3 hours 14 minutes idle
On since Sat Sep 11 07:08 (EDT) on pts/0 from 192.168.2.101

finger 命令用来查询账户说明信息，xargs 将 3 个账号名称传给 finger 作为参数。

将 passwd 中所有账号都用 finger 查询，但一次只查询 5 个：

[root@101c7 sdb4m]$ cut -d ':' -f 1 /etc/passwd | xargs -p -n 5 finger
finger root bin daemon adm lp ?...
finger sync shutdown halt mail operator ?...

同上，当参数分析到 lp 就结束命令：

[root@101c7 sdb4m]$ cut -d ':' -f 1 /etc/passwd | xargs -p -e'lp' finger
finger root bin daemon adm ?...

注意 -e 与 'lp' 之间没有空格。