Linux系统学习笔记：shell环境

Linux系统学习笔记：shell环境

Linux系统中包含强大的shell环境，作为命令解释器。通过shell环境不仅可以和大量的命令行工具进行交互，而且shell还支持脚本编程，以批处理的方式完成更为复杂耗时的工作。BASH是目前绝大多数Linux版本的默认shell解释器。本篇我们以BASH为基础总结shell环境。

Contents

• shell环境
• 重定向
• 管道
• 后台运行
• 目录栈
• 命令历史
• Readline库
• 别名
• 扩展
  • {}扩展
  • ~扩展
  • 算术扩展
  • 命令替换
  • 路径扩展
• 变量
  • 关键字变量
• 函数
• shell特性

shell环境

在文本界面或者图形界面的终端模拟窗口中，shell作为命令解释器运行，称为shell环境。有多个版本的shell，通常BASH用的较多。

BASH通过 /etc/profile 文件进行全局配置。登录时，会查找并执行 ~/.bash_profile 、 ~/.bash_login、 ~/.profile ，注销时执行 ~/.bash_logout 。非登录还会执行 /etc/bashrc 和 ~/.bashrc 文件。非交互的BASH不执行这些初始化文件中的命令，只继承它们设置的变量，并且执行 BASH_ENV 环境变量指定的文件中的命令。

一般需要修改默认的环境变量时，在profile文件（ ~/.bash_profile 、 ~/.profile 、 /etc/profile ）中修改。而命令如命令别名在rc文件（ ~/.bashrc 、 /etc/bash.bashrc ）中修改。

shell命令在键入回车之后执行，在此之前可以修改。

下面是shell环境中一些键的作用：

Backspace  Delete  ^H删除字符^W删除单词^U删除行^C中断^Z挂起^D退出当前用户登录

shell中输入的命令的语法是：

cmd [arg] ... [arg]

通常开始为命令名，后面接可选的参数。以 - 或 -- 开头的参数也称为选项，一般放在普通的参数之前，由命令解释， - 开头的选项通常可以合并。可以使用 -- 来表示后面的参数不解释为选项。

shell在 PATH 环境变量指定的路径下查找用户拥有执行权限的程序。

shell中的特殊字符包括：

`  !  #  $  %  ^  &  *  +  ~  \  |  ;  '  "  /  ?  <  >  (  )  [  ]  {  }

在特殊字符前加上 \ 可以对特殊字符进行转义，也可以通过使用单引号将它们括起来。输入控制字符可以先按 ^V 。

; 号可以分隔多条命令，但不立即执行它们。对于单条命令过长时，可以使用 \ 换到下一行继续输入。 ()可以对命令分组，shell为每组命令创建一个子shell，把它们作为一个作业。

# 开始行注释。 && 和 || 为逻辑与和逻辑或，连接命令可以做短路判断。 ! 反转命令的退出状态值。

此外， . 在行首时执行命令。

重定向

一个程序的进程会打开3个文件描述符，分别是标准输入（0）、标准输出（1）和标准错误输出（2）。一般情况下，标准输入是键盘，标准输出和标准错误输出是shell输出，可以通过重定向来改变标准输入输出的关联。 < 重定向标准输入（ 0< 的简写）， > 重定向标准输出（ 1> 的简写）， 2> 重定向标准错误输出， >> 将标准输出追加到文件， << 将脚本的内容重定向为脚本的输入。

<< 重定向的内容称为Here文档，使用一个或多个符号来界定，开头的界定符必须紧挨 << ，结尾的界定符必须独占一行。

重定向会覆盖已有文件，可以设置 noclobber 来禁止重定向时重写，而 >| 则可以忽略 noclobber 设置。

/dev/null 称为位桶，可以将标准输出重定向到 /dev/null 来抛弃输出的内容。

$ set -o noclobber$ date --rfc-3339=seconds > d.txt$ cat d.txt2012-03-08 16:55:46+08:00$ date --rfc-3339=seconds > d.txt-bash: d.txt: cannot overwrite existing file$ date --rfc-3339=seconds >| d.txt$ cat d.txt2012-03-08 16:56:00+08:00$ set +o noclobber$ date --rfc-3339=seconds > d.txt$ cat d.txt2012-03-08 16:56:31+08:00$ date --rfc-3339=seconds >> d.txt$ cat d.txt2012-03-08 16:56:31+08:002012-03-08 16:57:14+08:00$ cat /dev/null > d.txt    # 删除文件内容$ grep -i alex <<+> Alex> Harry> Nancy> +Alex

可以用 &n 代替重定向到的文件名， n 为文件描述符。重定向到 &- 表示关闭该描述符。

$ cat afile a$ cat bcat: b: No such file or directory$ cat a b > out          # 重定向标准输出到outcat: b: No such file or directory$ cat outfile a$ cat a b 1> out 2>&1    # 重定向标准输出到out，重定向标准错误输出到标准输出（即out）$ cat outfile acat: b: No such file or directory$ cat a b 2>&1 1> out    # 重定向标准错误输出到标准输出，重定向标准输出到outcat: b: No such file or directory$ cat outfile a

管道

shell环境下的管道可以将前一个命令的输出作为后一个命令的输入，管道实际上并不单独处理每条命令，而且不产生中间文件。语法为：

cmd [args] | cmd [args]

管道可以串联，也可以和重定向组合使用。

$ who | tee w.out | grep yeolar    # 还生成了包含全部登录用户的w.out文件yeolar   pts/2        2012-03-08 16:13 (yeolar-pc.local)

tee 命令可以将标准输入复制到标准输出和文件。

后台运行

命令默认在前台运行，在命令执行完毕后将控制权交回shell。可以让命令在后台运行，这样可以不必等待命令执行完毕。命令或管道连接的命令序列称为作业，可以有多个作业在后台运行。同一时间运行多个作业称为多任务特性。

在命令行末尾加上 & 可以使作业在后台运行。shell会给作业分配一个作业编号。 jobs 显示作业的列表。使用 fg 命令（或 % ）可以将后台作业移到前台，使用 bg 命令可以将挂起的作业移到后台运行。

$ cat &                       # 后台运行cat，作业号1，PID 2640；挂起sleep，作业号2[1] 2640$ sleep 10^Z[1]-  Stopped                 cat[2]+  Stopped                 sleep 10$ date --rfc-3339=s2012-03-09 09:07:17+08:00$ date --rfc-3339=s           # 等待超过10s2012-03-09 09:07:32+08:00$ bg                          # sleep作业仍在，移到后台并运行[2]+ sleep 10 &$ jobs                        # 显示作业列表，sleep因为超时而结束[1]+  Stopped                 cat[2]-  Done                    sleep 10$ %1                          # 将作业1移到前台；挂起cat，作业号1cat^Z[1]+  Stopped                 cat$ bg 1                        # 将作业1移到后台[1]+ cat &$ jobs                        # 显示作业列表[1]+  Stopped                 cat$ fg                          # 将作业1移到前台；中断catcat^C

目录栈

dirs 命令显示目录栈， pushd 改变目录，并将目录压入目录栈，不加参数时交换栈顶的两个目录， popd将目录从栈中弹出，不加参数时弹出栈顶目录，并改变到该目录。

$ mkdir -p a/b/c$ dirs~$ pushd a/~/a ~$ pushd b/c/           # pwd：~/a~/a/b/c ~/a ~$ pushd                # pwd：~/a/b/c~/a ~/a/b/c ~$ pushd b/             # pwd：~/a~/a/b ~/a ~/a/b/c ~$ pushd +1             # pwd：~/a/b~/a ~/a/b/c ~ ~/a/b$ popd +1              # pwd：~/a~/a ~ ~/a/b$ popd                 # pwd：~/a~ ~/a/b$ popd +1~

命令历史

HISTSIZE 、 HISTFILE 和 HISTFILESIZE 可以设置命令历史的保存数量和文件。

fc 命令可以查看（ -l ）、编辑（无参数或 -e ）、重新执行（ -s ）命令。

还可以用 ! 引用事件（即命令）：

!!执行前一个命令!n执行历史列表编号为n的命令，n为负值时，执行最近第|n|条命令!str执行最近以str开头的命令!?str[?]执行最近包含str的命令，后面的?是可选的!#当前命令已经输入的部分!{event}{}将event和左右文本隔开

命令可以使用字标志符和修饰符进行一些修改和替换等。

Readline库

BASH的命令行编辑是通过Readline库实现的。有vi和emacs两种编辑模式可选。命令行的诸如命令行补全和一些快捷键功能都是源于Readline库。

别名

BASH的另一个很方便的功能是别名，通过 alias 将命令简化。 alias 可以嵌套。一般会在BASH的rc配置文件中配置它。

$ aliasalias ls='ls --color=auto'$ alias ll='ls -l'

扩展

{}扩展

{} 中以 , 分隔开的字符串会扩展成以空格符分开的字符串列表， {} 两端可以有可选的前缀和后缀，它们被加到字符串列表中每个字符串的两端。

$ touch a{1,2,3,4,5}.txt$ lsa1.txt  a2.txt  a3.txt  a4.txt  a5.txt

~扩展

~ 代替 HOME 变量的值。如果 ~ 后面跟一个合法的用户名，那就会替换为该用户的主目录。在目录栈中， ~+为当前工作目录， ~- 为前一个工作目录。

$ echo ~root/root

算术扩展

$((expr)) 会计算 expr 并用结果替代它。BASH中使用整数进行计算。在 $(()) 中变量的引用符 $ 可以省略。 let 命令也计算算术表达式的值，而且可以给它传递多个参数。

$ x=3 y=7; echo $(((x+y)/2))5$ let m=(x+y)/2 n=(x+y)/m; echo $m $n5 2

命令替换

命令替换的语法有两种： $(cmd) 和 `cmd` ，它们用命令的输出替代该命令。

$ ls -l $(find . -name README -print)

路径扩展

对于包含特殊字符的文件名，shell可以生成和已有文件的名字匹配的文件名，这称为路径扩展或通配，特殊字符称为通配符。

? 匹配单个字符， * 匹配0或多个字符， [] 匹配方括号中的任意一个字符，可以用 - 指定字符范围，还可以在字符列表前用 ! 或 ^ 表示不匹配任意一个字符。

$ touch a111 a1 a2 a3 a5 b2 b3 c5$ echo *a1 a111 a2 a3 a5 b2 b3 c5$ echo .*. ..$ echo a*a1 a111 a2 a3 a5$ echo a?a1 a2 a3 a5$ echo a[1-3]a1 a2 a3$ echo a[!1-3]a5$ echo a[^1-3]a5$ echo [a-z]*a1 a111 a2 a3 a5 b2 b3 c5$ echo [a-z]?a1 a2 a3 a5 b2 b3 c5

变量

shell变量以字母（包括 _ ）和数字组成，以字母开头。全局变量又称环境变量，通常采用大写形式。使用= 号创建变量， = 两边没有空格。变量值默认以字符串形式保存。在变量名前加上 $ 来引用变量，可以在变量名两边加上 {} 来消除歧义。

赋值语句 = 右侧为空可以将值置空， unset 命令删除变量。

单引号和双引号将内容解释为字符串，单引号会阻止引用。

$ fa=a*$ echo fafa$ echo $faa1 a2 a3$ echo ${fa}aa*a$ echo "$fa"a*$ echo '$fa'$fa

可以使用 declare 或 typeset 设置变量属性，有以下选项：

-a声明数组变量-f声明函数变量-i声明整型变量-r声明只读变量，等价于 readonly-x输出变量（设置为全局变量），等价于 export

如果将选项的前导 - 改为 + ，可以删除特定属性。不带参数时，列出所有特定类或全部的变量。

关键字变量

HOME 变量保存用户主目录， ~ 会被shell展开为 HOME 值。

PATH 指定了shell的搜索路径，搜索路径由 : 分隔的一组路径组成。 export PATH 会使其可被子shell访问。

$ export PATH=$PATH:$HOME:    # 中间的:也可省略

CDPATH 和 PATH 语法类似，它扩展了 cd 命令可进入目录的范围。

PS1 设置用户主提示符， PS2 设置用户次提示符，默认为 > ， PS3 设置 select 控制结构的菜单提示符，PS4 设置BASH调试提示符。

IFS 设置分词的分隔符，默认为空白符，通常不需要对其进行修改。

更多的关键字变量可以参考 man bash 手册。

函数

函数也是一种变量，创建函数的语法为：

[function ]name (){    command}

函数将一组命令放在一起，方便了调用。函数名和命令一样，执行函数只需执行函数名即可。

可以把常用的函数放在BASH的profile文件中。

shell特性

可以使用 set -o 和 set +o 开启和关闭shell的特性。BASH的特性参看 man bash 。

链接: http://www.yeolar.com/note/2012/03/07/linux-shell/