【嵌入式八股18】Shell

一、Shell 种类

在 Linux 和 Unix 系统中，存在多种不同类型的 Shell，每种 Shell 都有其独特的特性和适用场景。常见的 Shell 类型如下：

二、基本语法

（一）定义和使用变量

在 Shell 脚本中，变量的定义和使用非常简单。以下是一个示例脚本：

#!/bin/sh
# 定义一个变量 a，并赋值为 "hello world"
a="hello world"
# 打印变量 a 的值
echo $a
# 注意：单引号会原样输出内容，不会进行变量替换
echo 'a is xiaxaiwen${a}'

（二）if - else 条件语句

if - else 语句用于根据条件执行不同的代码块。其基本语法如下：

if [ 条件判断 ]; then 
    # 条件为真时执行的代码
    执行语句1
elif [ 其他条件判断 ]; then 
    # 其他条件为真时执行的代码
    执行语句2
else 
    # 所有条件都不满足时执行的代码
    执行语句3
fi 

（三）[] 条件测试

在使用 [] 进行条件测试时，前后一定要加空格。例如：

if [ "$a" = "hello" ]; then
    echo "变量 a 的值为 hello"
fi

（四）Shell 常用命令

以下是一些常见的 Shell 命令及其说明：

（五）Shell 变量类型

在 Shell 中，变量名只能包含数字、字母和下划线。以下是不同类型的 Shell 变量：

1. 局部变量

局部变量在脚本或命令中定义，仅在当前 Shell 实例中有效。例如：

#!/bin/sh
local_var="This is a local variable"
echo $local_var

2. Shell 变量特殊变量

（六）条件语句

1. 操作符

2. 数值比较运算符

3. 字符串比较运算符

4. 文件比较运算符

5. 逻辑运算符

6. 替换运算符

• ${var_name:-def_Val}：如果变量 var_name 存在且为非 null，返回该变量的值，否则返回默认值 def_Val。注意 var_name 与 : 之间没有空格，: 与 - 之间可以有空格。主要用途是，如果变量未定义，则使用默认值。
• ${var_name:=val}：如果变量 var_name 存在且为非 null，返回该变量的值，否则，把 val 的值赋给变量 var_name，并返回 var_name 的值 val。注意 var_name 与 : 之间没有空格，: 与 = 之间也不能有空格。
• ${var_name:?message}：如果变量 var_name 存在且为非 null，返回该变量的值，否则返回该变量的名字 var_name 及提示信息 message，并退出当前命令或脚本。注意 var_name 与 : 之间没有空格，: 与 ? 之间也不能有空格。
• ${var_name:+val}：如果变量 var_name 存在且为非 null，返回 val，否则返回 null。注意 var_name 与 : 之间没有空格，: 与 + 之间也不能有空格。
• ${#val_name}：返回变量的长度。
• $(())：用于算术运算操作，例如 $((5 + 1)) 计算结果为 6。只能使用 +、-、*、/ 和 () 运算符，并且只能做整数运算。
• $()：命令代换，类似于反引号（`），例如 echo $(date) 会输出当前日期和时间。

（七）循环语句用法

在 Shell 中，有多种循环语句的使用方式：

• for i in $path：遍历 $path 变量中的每个元素。
• for i in seq 1 9 ：使用 seq 命令生成 1 到 9 的序列，然后遍历该序列。
• for i in $(seq 1 9)：与上一种方式类似，使用 $(...) 进行命令替换。
• for i in {a..z}：遍历从 a 到 z 的所有字母。
• for (( i=1; i<=10; i++ ))：类似于 C 语言的 for 循环，初始化 i 为 1，当 i 小于等于 10 时执行循环体，每次循环 i 加 1。
• while [ $cnt -ge 0 ]：当 $cnt 大于等于 0 时，执行循环体。
• until [ $cnt -lt 0 ]：直到 $cnt 小于 0 时，停止执行循环体。

（八）case 语句

case 语句用于根据不同的条件执行不同的代码块，类似于其他语言中的 switch 语句。以下是一个示例：

name=`basename $0 .sh`
case $1 in
    s|start)
        echo "start..."
        ;;
    stop)
        echo "stop ..."
        ;;
    reload)
        echo "reload..."
        ;;
    *)
        echo "Usage: $name [start|stop|reload]"
        exit 1
        ;;
esac
exit 0

说明：

• *) 相当于其他语言中的 default，当所有其他条件都不匹配时执行。
• 除了 *) 模式，各个分支中 ;; 是必须的，;; 相当于其他语言中的 break，用于终止当前分支的执行。
• | 分割多个模式，相当于 or，表示只要满足其中一个模式就执行相应的代码块。

（九）其他常用命令和特性

• help：查看所有 bash 保留的关键词。
• readonly：定义变量只读，一旦定义后，变量的值不能被修改，例如 readonly var="value"。
• unset：删除变量，例如 unset var 删除 var 变量。
• echo -e "Value of a is $a \n"：使转义字符 \n 生效，可以使用的转义符有 \\、\a、\b、\f、\n、\r、\t、\v。
• ${var}：返回变量本来的值。
• ${var:-word}：如果变量 var 为空或已被删除（unset），那么返回 word，但不改变 var 的值。
• ${var:=word}：如果变量 var 为空或已被删除（unset），那么返回 word，并将 var 的值设置为 word。
• ${var:?message}：如果变量 var 为空或已被删除（unset），那么将消息 message 送到标准错误输出，可以用来检测变量 var 是否可以被正常赋值。若此替换出现在 Shell 脚本中，那么脚本将停止运行。
• ${var:+word}：如果变量 var 被定义，那么返回 word，但不改变 var 的值。
• val=`expr 2 + 2`：进行算数运算，将结果赋值给 val 变量。
• echo ${#string}：获取字符串的长度。
• echo ${string:1:4}：输出第 1 位到第 4 位的字符串（从 0 开始）。

三、数组

（一）定义数组

在 Shell 中，可以使用多种方式定义数组：

# 方式一：直接赋值
array_name=(value0 value1 value2 value3)

# 方式二：分行赋值
array_name=(
    value0
    value1
    value2
    value3
)

# 方式三：逐个赋值
array_name[0]=value0
array_name[1]=value1
array_name[2]=value2

（二）数组访问

以下是一些常见的数组访问方式：

# 获取数组中指定索引的值
echo ${array_name[2]}

# 获取数组的所有元素
echo ${array_name[*]}
echo ${array_name[@]}

# 获取数组的元素个数
echo ${#array_name[@]}
echo ${#array_name[*]}

# 获取数组单个元素的长度
echo ${#array_name[2]}

四、重定向

重定向用于改变命令的输入输出方向，以下是一些常见的重定向示例：

# 将标准错误输出（stderr）重定向到文件
$ command 2 > file

# 将标准输入（stdin）重定向到文件
$ command < file

# 将标准输出（stdout）重定向到文件
$ command > file

# 将标准输出和标准错误输出都重定向到文件
$ command > file 2>&1

# 将标准输入重定向到 file1，标准输出重定向到 file2
$ command < file1 > file2

其他相关选项和命令

• -cp：表示 cp 命令报错了不会停止，继续执行下面的操作。
• @cp：终端中不会打印出命令的执行信息。
• declare：
  • -i：声明整型变量，例如 declare -i num=10。
  • -a：声明数组，例如 declare -a my_array。
  • -f：列出所有定义过的函数。
  • -x：将声明的变量作为脚本的环境变量导出，例如 declare -x var="value"。
• shift：左移参数，shift 3 表示 $4 变成 $1，不带参数的话默认为 shift 1。

五、字符串操作

在 Shell 中，可以对字符串进行各种操作，以下是一些示例：

file=/dir1/dir2/dir3/my.file.txt

# 删掉第一个 / 及其左边的字符串
echo ${file#*/}          # 输出：dir1/dir2/dir3/my.file.txt

# 删掉最后一个 / 及其左边的字符串
echo ${file##*/}         # 输出：my.file.txt

# 删掉第一个 . 及其左边的字符串
echo ${file#*.}          # 输出：file.txt

# 删掉最后一个 . 及其左边的字符串
echo ${file##*.}         # 输出：txt

# 删掉最后一个 / 及其右边的字符串
echo ${file%/*}          # 输出：/dir1/dir2/dir3

# 删掉第一个 / 及其右边的字符串
echo ${file%%/*}         # 输出：(空值)

# 删掉最后一个 . 及其右边的字符串
echo ${file%.*}          # 输出：/dir1/dir2/dir3/my.file

# 删掉第一个 . 及其右边的字符串
echo ${file%%.*}         # 输出：/dir1/dir2/dir3/my

# 提取最左边的 5 个字节
echo ${file:0:5}         # 输出：/dir1

# 提取第 5 个字节右边的连续 5 个字节
echo ${file:5:5}         # 输出：/dir2

# 将第一个 dir 替换为 path
echo ${file/dir/path}    # 输出：/path1/dir2/dir3/my.file.txt

# 将全部 dir 替换为 path
echo ${file//dir/path}   # 输出：/path1/path2/path3/my.file.txt

# 计算字符串长度
echo ${#file}            # 输出：27

记忆方法：

• # 是去掉左边（键盘上 # 在 $ 的左边）。
• % 是去掉右边（键盘上 % 在 $ 的右边）。
• 单一符号是最小匹配；两个符号是最大匹配。

六、命令中出现的双横杆 --

双横杆 -- 是为了告诉命令，后面的内容不是命令参数，标识命令参数结束（marks the end of options）。例如，要生成一个名为 -f 的文件：

# 直接使用该命令会报错，因为 -f 被当作选项处理
$ touch -f
usage:
touch [-A [-][[hh]mm]SS] [-acfhm] [-r file] [-t [[CC]YY]MMDDhhmm[.SS]] file ...

# 加双横杆，告诉 touch 命令后面的 -f 是文件名
$ touch -- -f

# 查看生成的文件
$ ll
-rw-r--r--   1 xxw  staff     0B  9 29 17:43 -f