shell十三问，为linux学习打基础（一）

本文整理并转自CU上的帖子[学习共享] shell 十三問?，此贴是2003年发表的，但却是相当不错的linux基础知识汇集贴，原帖主使用的中国台湾风格，本文加以简体化和整理。

第1问：为何叫做shell？

在介绍 shell 是什么东西之前，不妨让我们重新审视使用者与电脑的关系。我们知道电脑的运作不能离开硬件，但使用者却无法直接对硬件作驱动，硬件的驱动只能透过一个称为“操作系统（Operating System）”的软件来控管，事实上，我们每天所谈的linux，严格来说只是一个操作系统，我们称之为“核心（kernel）”。然而，从使用者的角度来说，使用者也没办法直接操作kernel，而是透过kernel的“外壳”程序，也就是所谓的shell，来与kernel沟通。 这也正是kernel跟shell的形像命名关系。

从技术角度来说，shell是一个使用者与系统的互动界面（interface），主要是让使用者透过命令行（command line）来使用系统以完成工作。因此，shell的最简单的定义就是—-命令解释器（Command Interpreter）：

• 将使用者的命令翻译给核心处理
• 同时，将核心处理结果翻译给使用者

每次当我们完成系统登入（log in），我们就取得一个互动模式的shell，也称为login shell或primary shell。若从行程（process）角度来说，我们在shell所下达的命令，均是shell所产生的子行程。这现像，我们暂可称之为fork。如果是执行脚本（shell script）的话，脚本中的命令则是由另外一个非互动模式的子shell（sub shell）来执行的。也就是primary shell产生sub shell的行程，sub shell再产生script中所有命令的行程。（关于行程，我们日后有机会再补充。）

这里，我们必须知道：kernel与shell是不同的两套软件，而且都是可以被替换的：

• 不同的操作系统使用不同的kernel
• 而在同一个kernel之上，也可使用不同的shell

在linux的预设系统中，通常都可以找到好几种不同的shell，且通常会被列于如下档案里：

/etc/shells

不同的shell有着不同的功能，且也彼此各异、或说“大同小异”。常见的shell主要分为两大主流：

sh：

burne shell（sh）
burne again shell（bash）

csh：

c shell（csh）
tc shell（tcsh）
korn shell（ksh）

大部份的Linux系统的预设shell都是bash，其原因大致如下两点：

• 自由软件
• 功能强大

bash是gnu project最成功的产品之一，自推出以来深受广大Unix用户喜爱，且也逐渐成为不少组织的系统标准。

第2问：shell prompt（PS1）与 Carriage Return（CR）的关系？

当你成功登录进一个文字界面之后，大部份情形下，你会在荧幕上看到一个不断闪烁的方块或底线（视不同版本而别），我们称之为游标（cursor）。游标的作用就是告诉你接下来你从键盘输入的按键所插入的位置，且每输入一键游标便向右边移动一个格子，若连续输入太多的话，则自动接在下一行输入。假如你刚完成登录还没输入任何按键之前，你所看到的游标所在位置的同一行的左边部份，我们称之为提示符号（prompt）。提示符号的格式或因不同系统版本而各有不同，在Linux上，只需留意最接近游标的一个可见的提示符号，通常是如下两者之一：

$：给一般使用者帐号使用
#：给root（管理员）帐号使用

事实上，shell prompt的意思很简单：是shell告诉使用者：您现在可以输入命令行了。我们可以说，使用者只有在得到shell prompt才能打命令行，而cursor是指示键盘在命令行所输入的位置，使用者每输入一个键，cursor就往后移动一格，直到碰到命令行读进CR（Carriage Return，由Enter键产生）字符为止。CR的意思也很简单：是使用者告诉shell：老兄你可以执行我的命令了。

严格来说：所谓的命令行，就是在shell prompt与CR字符之间所输入的文字。（思考：为何我们这里坚持使用CR字符而不说Enter键呢？答案在后面的学习中揭晓。）不同的命令可接受的命令行格式或有不同，一般情况下，一个标准的命令行格式为如下所列：

command-name options argument

若从技术细节来看，shell会依据IFS（Internal Field Seperator）将command line所输入的文字给拆解为“字段”（word）。然后再针对特殊字符（meta）先作处理，最后再重组整行command line。（注意：请务必理解上两句话的意思，我们日后的学习中会常回到这里思考。）

其中的IFS是shell预设使用的字段分隔符号，可以由一个及多个如下按键组成：

• 空白键（White Space）
• 表格键（Tab）
• 回车键（Enter）

系统可接受的命令名称（command-name）可以从如下途径获得：

• 明确路径所指定的外部命令
• 命令别名（alias）
• 自定功能（function）
• shell内置命令（built-in）
• $PATH之下的外部命令

每一个命令行均必需含用命令名称，这是不能缺少的。

第3问：别人echo、你也echo，是问echo知多少？

承接上一章所介绍的command line，这里我们用echo这个命令加以进一步说明。温习—-标准的command line包含三个部件：

command_name option argument

echo是一个非常简单、直接的Linux命令：将argument送出至标准输出（STDOUT），通常就是在显示器（monitor）上输出。（注：stdout我们日后有机会再解说）。为了更好理解，不如先让我们先跑一下echo命令好了：

$ echo

你会发现只有一个空白行，然后又回到shell prompt上了。这是因为echo在预设上，在显示完argument之后，还会送出一个换行符号（new-line charactor）。但是上面的command并没任何的argument，那结果就只剩一个换行符号了…

若你要取消这个换行符号，可利用echo的-n option：

$ echo -n

不妨让我们回到command line的概念上来讨论上例的echo命令好了：command line只有command_name（echo）及option（-n），并没有任何argument。

要想看看echo的argument，那还不简单﹗接下来，你可试试如下的输入：

$ echo first line
first line
$ echo -n first line
first line $

于上两个echo命令中，你会发现argument的部份显示在你的荧幕，而换行符号则视-n option的有无而别。 很明显的，第二个echo由于换行符号被取消了，接下来的shell prompt就接在输出结果同一行了…^_^

事实上，echo除了-n options之外，常用选项还有：

• -e：启用反斜线控制字符的转换（参考下表）
• -E：关闭反斜线控制字符的转换（预设如此）
• -n：取消行末之换行符号（与-e选项下的\c字符同意）

关于echo命令所支持的反斜线控制字符如下表：

• \a:ALERT / BELL（从系统喇叭送出铃声）
• \b:BACKSPACE，也就是向左退格键
• \c：取消行末之换行符号
• \E:ESCAPE，跳脱键
• \f:FORMFEED，分页字符
• \n:NEWLINE，换行字符
• \r:RETURN，回车键
• \t:TAB，表格跳位键
• \v:VERTICAL TAB，垂直表格跳位键
• \n:ASCII八进位编码（以x开首为十六进位）
• \：反斜线本身

（表格数据来自O’Reilly出版社之Learning the Bash Shell，2nd Ed.）

或许，我们可以透过实例来了解echo的选项及控制字符： 例一：

$ echo -e "a\tb\tc\nd\te\tf"
a b c
d e f

上例运用\t来区隔abc还有def，及用\n将def换至下一行。

例二：

$ echo -e "\141\011\142\011\143\012\144\011\145\011\146"
a b c
d e f

与例一的结果一样，只是使用ASCII八进位编码。

例三：

$ echo -e "\x61\x09\x62\x09\x63\x0a\x64\x09\x65\x09\x66"
a b c
d e f

与例二差不多，只是这次换用ASCII十六进位编码。

例四：

$ echo -ne "a\tb\tc\nd\te\bf\a"
a b c
d f $

因为e字母后面是退格键（\b），因此输出结果就没有e了。在结束时听到一声铃向，那是\a的杰作﹗ 由于同时使用了-n选项，因此shell prompt紧接在第二行之后。若你不用-n的话，那你在\a后再加个\c，也是同样的效果。

事实上，在日后的shell操作及shell script设计上，echo命令是最常被使用的命令之一。 比方说，用echo来检查变量值：

$ A=B
$ echo $A
B
$ echo $？
0

（注：关于变量概念，我们留到下两章才跟大家说明。） 好了，更多的关于command line的格式，以及echo命令的选项，就请您自行多加练习、运用了…

第4问：“”（双引号）与’’（单引号）差在哪？

还是回到我们的command line来吧…

经过前面两章的学习，应该很清楚当你在shell prompt后面敲打键盘、直到按下Enter的时候， 你输入的文字就是command line了，然后shell才会以行程的方式执行你所交给它的命令。但是，你又可知道：你在command line输入的每一个文字，对shell来说，是有类别之分的呢？

简单而言（我不敢说这是精确的定议，注一），command line的每一个charactor，分为如下两种：

• literal：也就是普通纯文字，对shell来说没特殊功能。
• meta：对shell来说，具有特定功能的特殊保留字元。（注一：关于bash shell在处理command line时的顺序说明，请参考O’Reilly出版社之Learning the Bash Shell，2nd Edition，第177 - 180页的说明，尤其是178页的流程图Figure 7-1…）

Literal没甚么好谈的，凡举abcd、123456这些“文字”都是literal…（easy？）。但meta却常使我们困惑…..（confused？）事实上，前两章我们在command line中已碰到两个机乎每次都会碰到的meta：

• IFS：由<space>或<tab>或<enter>三者之一组成（我们常用space）。
• CR：由<enter>产生。

IFS是用来拆解command line的每一个词（word）用的，因为shell command line是按词来处理的。而CR则是用来结束command line用的，这也是为何我们敲命令就会跑的原因。除了IFS与CR，常用的meta还有：

• = : 设定变量。
• $ : 作变量或运算替换（请不要与shell prompt搞混了）。
• >: 重导向stdout。
• < : 重导向stdin。
• | : 命令管线。
• & : 重导向file descriptor，或将命令置于背境执行。
• () : 将其内的命令置于nested subshell执行，或用于运算或命令替换。
• {} : 将其内的命令置于non-named function中执行，或用在变量替换的界定范围。
• ; : 在前一个命令结束时，而忽略其返回值，继续执行下一个命令。
• && : 在前一个命令结束时，若返回值为true，继续执行下一个命令。
• || : 在前一个命令结束时，若返回值为false，继续执行下一个命令。
• ！: 执行history列表中的命令 …

假如我们需要在command line中将这些保留字元的功能关闭的话，就需要quoting处理了。在bash中，常用的quoting有如下三种方法：

• hard quote:’ ‘（单引号），凡在hard quote中的所有meta均被关闭。
• soft quote:“”（双引号），在soft quote中大部份meta都会被关闭，但某些则保留（如$）。（注二：在soft quote中被豁免的具体meta清单，我不完全知道，有待大家补充，或透过实作来发现及理解。）
• escape : \（反斜线），只有紧接在escape（跳脱字符）之后的单一meta才被关闭。

下面的例子将有助于我们对quoting的了解：

$ A=B C #空白键未被关掉，作为IFS处理。
$ C: command not found.
$ echo $A

$ A="B C" #空白键已被关掉，仅作为空白键处理。
$ echo $A
B C

在第一次设定A变量时，由于空白键没被关闭，command line将被解读为：A=B然后碰到，再执行C命令

在第二次设定A变量时，由于空白键被置于soft quote中，因此被关闭，不再作为IFS：A=BC

事实上，空白键无论在soft quote还是在hard quote中，均会被关闭。Enter键亦然：

$ A='B
> C
> '
$ echo "$A"
B
C

在上例中，由于被置于hard quote当中，因此不再作为CR字符来处理。这里的单纯只是一个断行符号（new-line）而已，由于command line并没得到CR字符，因此进入第二个shell prompt（PS2，以>符号表示），command line并不会结束，直到第三行，我们输入的并不在hard quote里面，因此并没被关闭，此时，command line碰到CR字符，于是结束、交给shell来处理。 上例的要是被置于soft quote中的话，CR也会同样被关闭：

$ A="B
> C
>"
$ echo $A
B C

然而，由于echo $A时的变量没至于soft quote中，因此当变量替换完成后并作命令行重组时，会被解释为IFS，而不是解释为New Line字符。

同样的，用escape亦可关闭CR字符：

$ A=B\
> C\
>
$ echo $A
BC

上例中，第一个跟第二个均被escape字符关闭了，因此也不作为CR来处理， 但第三个由于没被跳脱，因此作为CR结束command line。

但由于键本身在shell meta中的特殊性，在\跳脱后面，仅仅取消其CR功能，而不会保留其IFS功能。

您或许发现光是一个键所产生的字符就有可能是如下这些可能：CR、IFS、NL（New Line）、FF（Form Feed）、NULL …至于什么时候会解释为什么字符，这个我就没去深挖了，或是留给读者诸君自行慢慢摸索了…^_^

至于soft quote跟hard quote的不同，主要是对于某些meta的关闭与否，以$来作说明：

$ A=B\ C
$ echo "$A"
B C
$ echo '$A'
$A

在第一个echo命令行中，$被置于soft quote中，将不被关闭，因此继续处理变量替换，因此echo将A的变量值输出到荧幕，也就得到```B C```的结果。在第二个echo命令行中，被置于hardquote中，则关闭，因此只是一个符号，并不会用来作变量替换处理，因此结果是符号后面接一个A字母：$A

# 练习与思考：如下结果为何不同？
$ A=B\ C
$ echo '"$A"' #最外面的是单引号
"$A"
$ echo "'$A'" #最外面的是双引号
'B C'
（提示：单引号及双引号，在quoting中均被关闭了。）

在CU的shell版里，我发现有很多初学者的问题，都与quoting理解的有关。比方说，若我们在awk或sed的命令参数中调用之前设定的一些变量时，常会问及为何不能的问题。要解决这些问题，关键点就是： 区分出shell meta与command meta

前面我们提到的那些meta，都是在command line中有特殊用途的，比方说{ }是将其内一系列command line置于不具名的函式中执行（可简单视为command block），但是，awk却需要用{ }来区分出awk的命令区段（BEGIN，MAIN，END）。若你在command line中如此输入：

$ awk {print $0} 1.txt

由于{ }在shell中并没关闭，那shell就将{print $0}视为command block，但同时又没有;符号作命令区隔，因此就出现awk的语法错误结果。要解决之，可用hard quote： $ awk '{print $0}' 1.txt

上面的hard quote应好理解，就是将原本的{、<space>、$（注三）、}这几个shell meta关闭，避免掉在shell中遭到处理，而完整的成为awk参数中的command meta。（注三：而其中的0是awk内置的fieldnumber，而非awk的变量，awk自身的变量无需使用。）

要是理解了hard quote的功能，再来理解soft quote与escape就不难：

awk "{print \$0}" 1.txt
awk \{print\ \$0\} 1.txt

然而，若你要改变awk的0的0值是从另一个shell变量读进呢？比方说：已有变量A的值是0，那如何在command line中解决awk的$$A呢？你可以很直接否定掉hard quoe的方案：

$ awk '{print $$A}' 1.txt

那是因为A的在hard quote中是不能替换变量的。聪明的读者（如你！），经过本章学习，我想，应该可以解释为何我们可以使用如下操作了吧：

A=0
awk "{print \$$A}" 1.txt
awk \{print\ \$$A\} 1.txt
awk '{print $'$A'}' 1.txt
awk '{print $'"$A"'}' 1.txt #注：“$A”包在soft quote中

或许，你能举出更多的方案呢….^_^

练习与思考：请运用本章学到的知识分析如下两串讨论： http://bbs.chinaunix.net/forum/viewtopic.php?t=207178 http://bbs.chinaunix.net/forum/viewtopic.php?t=207178

第5问：var=value? export前后差在哪?

这次让我们暂时丢开command line，先来了解一下bash变量（variable）吧…

所谓的变量，就是利用一个特定的“名称”（name）来存取一段可以变化的“值”（value）。

设定（set）

在bash中，你可以用“=”来设定或重新定义变量的内容：

name=value

在设定变量的时侯，得遵守如下规则：

• 等号左右两边不能使用区隔符号（IFS），也应避免使用shell的保留字元（meta charactor）。
• 变量名称不能使用$符号。
• 变量名称的第一个字母不能是数字（number）。
• 变量名称长度不可超过256个字母。
• 变量名称及变量值之大小写是有区别的（case sensitive）。

如下是一些变量设定时常见的错误：

A= B # 不能有IFS
1A=B # 不能以数字开头
$A=B # 名称不能有$
a=B # 这跟a=b是不同的（这不是错误，提醒windows的使用者要特别注意）

如下则是可以接受的设定：

A=" B" # IFS被关闭了（请参考前面的quoting章节）
A1=B # 并非以数字开头
A=$B # $可用在变量值内
This_Is_A_Long_Name=b #可用_连接较长的名称或值，且大小写有别。

变量替换（substitution）

Shell之所以强大，其中的一个因素是它可以在命令行中对变量作替换（substitution）处理。 在命令行中使用者可以使用$符号加上变量名称（除了在用=号定义变量名称之外）， 将变量值给替换出来，然后再重新组建命令行。 比方：

$ A=ls
$ B=la
$ C=/tmp
$ $A -$B $C

（注意：以上命令行的第一个$是shell prompt，并不在命令行之内。）

必需强调的是，我们所提的变量替换，只发生在command line上面。（是的，让我们再回到command line吧﹗）仔细分析最后那行command line，不难发现在被执行之前（在输入CR字符之前）， $符号会对每一个变量作替换处理（将变量值替换出来再重组命令行），最后会得出如下命令行：

ls -la /tmp

还记得第二章我请大家“务必理解”的那两句吗？若你忘了，那我这里再重贴一遍： 若从技术细节来看，shell会依据IFS（Internal Field Seperator）将command line所输入的文字给拆解为“字段”（word）。然后再针对特殊字符（meta）先作处理，最后再重组整行command line。这里的$就是command line中最经典的meta之一了，就是作变量替换的﹗

在日常的shell操作中，我们常会使用echo命令来查看特定变量的值，例如：

$ echo $A -$B $C

我们已学过，echo命令只单纯将其argument送至“标准输出”（STDOUT，通常是我们的荧幕）。 所以上面的命令会在荧幕上得到如下结果：

ls -la /tmp

这是由于echo命令在执行时，会先将A（ls）、B（la）、跟$C（/tmp）给替换出来的结果。 利用shell对变量的替换处理能力，我们在设定变量时就更为灵活了：

A=B
B=$A

这样，B的变量值就可继承A变量“当时”的变量值了。不过，不要以“数学逻辑”来套用变量的设定，比方说：

A=B
B=C

这样并不会让A的变量值变成C。再如：

A=B
B=$A
A=C

同样也不会让B的值换成C。上面是单纯定义了两个不同名称的变量：A与B，它们的值分别是B与C。

若变量被重复定义的话，则原有旧值将被新值所取代。（这不正是“可变的量”吗？^_^）

当我们在设定变量的时侯，请记着这点：用一个名称储存一个数值，仅此而已。此外，我们也可利用命令行的变量替换能力来“扩充”（append）变量值：

A=B:C:D
A=$A:E

这样，第一行我们设定A的值为“B:C:D”，然后，第二行再将值扩充为“B:C:D:E”。 上面的扩充示例，我们使用区隔符号（：）来达到扩充目的，要是没有区隔符号的话，如下是有问题的：

A=BCD
A=$AE

因为第二次是将A的值继承AE的提换结果，而非A再加E！要解决此问题，我们可用更严谨的替换处理：

A=BCD
A=${A}E

上例中，我们使用{}将变量名称的范围给明确定义出来，如此一来，我们就可以将A的变量值从BCD给扩充为BCDE。（提示：关于${name}事实上还可做到更多的变量处理能力，这些均属于比较进阶的变量处理， 现阶段暂时不介绍了，请大家自行参考资料。如CU的贴子：http://www.chinaunix.net/forum/viewtopic.php?t=201843

export

严格来说，我们在当前shell中所定义的变量，均属于“本地变量”（local variable），只有经过export命令的“输出”处理，才能成为环境变量（environment variable）：

$ A=B
$ export A

或：

$ export A=B

经过export输出处理之后，变量A就能成为一个环境变量供其后的命令使用。在使用export的时侯，请别忘记shell在命令行对变量的“替换”（substitution）处理，比方说：

$ A=B
$ B=C
$ export $A

上面的命令并未将A输出为环境变量，而是将B作输出，这是因为在这个命令行中，$A会首先被替换为B，然后再“塞回”作export的参数。要理解这个export，事实上需要从process的角度来理解才能透彻。我将于下一章为大家说明process的观念，敬请留意。

取消变量

要取消一个变量，在bash中可使用unset命令来处理：

unset A

与export一样，unset命令行也同样会作变量替换（这其实就是shell的功能之一），因此：

$ A=B
$ B=C
$ unset $A

事实上所取消的变量是B而不是A。

此外，变量一旦经过unset取消之后，其结果是将整个变量拿掉，而不仅是取消其变量值。 如下两行其实是很不一样的：

$ A=
$ unset A

第一行只是将变量A设定为“空值”（null value），但第二行则让变量A不在存在。 虽然用眼睛来看，这两种变量状态在如下命令结果中都是一样的：

$ A=
$ echo $A

$ unset A
$ echo $A

请学员务必能识别null value与unset的本质区别，这在一些进阶的变量处理上是很严格的。比方说：

$ str= #设为null
$ var=${str=expr} #定义var
$ echo $var

$ echo $str

$ unset str #取消
$ var=${str=expr} #定义var
$ echo $var
expr
$ echo $str
expr

聪明的读者（yes，you！），稍加思考的话，应该不难发现为何同样的var=${str=expr}在null与unset之下的不同吧？若你看不出来，那可能是如下原因之一：

• 1.你太笨了
• 2.不了解var=${str=expr}这个进阶处理
• 3.对本篇说明还没来得及消化吸收
• 4.我讲得不好

不知，你选哪个呢？….^_^ 嗯… 好吧，我就解釋一下 var=${str=expr} ：

首先，var=str這個大家都可理解吧。而接下來的思考方向是，究竟str 這個變量是如下哪一種情況呢：

• 1.unset
• 2.null
• 3.not null

假如是 unset ，那麼 var=${str=expr} 的結果將是：

var=expr
str=expr

假如是 null ，那 var=${str=expr} 的結果是：

var=
str=

假如是 not null (比方為 xyz )，那 var=${str=expr} 之結果是：

var=xyz
str=xyz

原文链接：https://segmentfault.com/a/1190000004324819 原文链接：http://bbs.chinaunix.net/thread-218853-1-1.html

注：由于微信文章字数限制，本文章设置为连载系列，敬请继续关注~