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网络、文本处理工具与 Shell 脚本

本文已完稿并通过审阅,是正式版本。

导言

很多 Linux 的初学者都会对以下这些问题感到迷惑:

  • 如何把命令的输出放到文件里?如何把命令的输出作为其他命令的输入?
  • 在命令行黑乎乎的窗口,我要怎么下载文件?
  • 在命令行下,下载任务可以放在后台吗?如果我在命令行下结束下载任务,会不会使已下载部分全部白费?
  • 在命令行下怎么查找与替换文件中的字符串?
  • Bash 语法和 C 语言类似吗?和 Powershell 类似吗?
  • Bash script 出 bug 的时候我该如何调试呢?

下面内容可以解答你的疑问。

I/O 重定向与管道

重定向

一般情况下命令从标准输入(stdin)读取输入,并输出到标准输出(stdout),默认情况下两者都是你的终端。使用重定向可以让命令从文件读取输入/输出到文件。下面是以 echo 为例的重定向输出:

$ echo "Hello Linux!" > output_file # 将输出写入到文件(覆盖原有内容)
$ cat output_file
Hello Linux!
$ echo "rewrite it" > output_file
$ cat output_file # 可以看到原来的 Hello Linux! 被覆盖了。
rewrite it
$ echo "append it" >> output_file # 将输出追加到文件(不会覆盖原有内容)
$ cat output_file
rewrite it
append it

无论是 > 还是 >>,当输出文件不存在时都会创建该文件。

重定向输入使用符号 <

command < inputfile
command < inputfile > outputfile

小知识

除了 stdin 和 stdout 还有标准错误(stderr),他们的编号分别是 0、1、2。stderr 可以用 2> 重定向(注意数字 2 和 > 之间没有空格)。

使用 2>&1 可以将 stderr 合并到 stdout。

管道

管道(pipe),操作符 |,作用为将符号左边的命令的 stdout 接到之后的命令的 stdin。管道不会处理 stderr。

管道示例

管道是类 UNIX 操作系统中非常强大的工具。通过管道,我们可以将实现各类小功能的程序拼接起来干大事。

示例如下:

$ ls / | grep bin  # 筛选 ls / 输出中所有包含 bin 字符串的行
bin
sbin

网络下载

为何使用 wget 和 cURL

在 Windows 下,很多人下载文件时会使用「迅雷」、「QQ 旋风」(停止运营)、「IDM」之类的软件来实现下载。那么在 Linux 环境下呢?在终端下,没有可视化软件提供点击下载。即使有桌面环境,有 Firefox 可以很方便地下载文件,硬件资源也会被很多不必要的服务浪费。通过以下内容讲述的 wget (wget) 和 cURL (curl) 工具,我们可以 Linux 上进行轻量的下载活动。

Wget

wget 是强力方便的下载工具,可以通过 HTTP 和 FTP 协议从因特网中检索并获取文件。

Wget 的特点

  • 支持以非交互方式工作,能够在用户注销后在后台进行工作。

  • 在不稳定的连接中依旧可以正常工作,支持断点续传功能。

  • 支持 HTML 页面以及 FTP 站点的递归检索,您可以使用它来获取网站的镜像,或者像爬虫一样遍历网络。

  • 在文件获取时可以增加时间标记,因此可以自动识别远程文件自上次检索后是否发生更改,并自动检索新版本。

  • 支持代理服务器,以减轻网络负载,加快检索速度。

使用 Wget

使用 man wget 得到的结果为 wget [option]... [URL]...,其中的更多参数可以通过查看帮助 wget -h 来获取。

常用的选项

选项 含义
-i, --input-file=文件 下载本地或外部文件中的 URL
-O, --output-document=文件 将输出写入文件
-b, --background 在后台运行 wget
-d, --debug 调试模式,打印出 wget 运行时的调试信息
范例

批量下载 filelist.txt 中给出的链接:

$ wget -i filelist.txt

安装 oh-my-zsh:

$ sh -c "$(wget https://raw.github.com/ohmyzsh/ohmyzsh/master/tools/install.sh -O -)"

cURL

cURL (curl) 是一个利用 URL 语法在命令行下工作的文件传输工具,其中 c 意为 client。虽然 cURL 和 Wget 基础功能有诸多重叠,如下载。但 cURL 由于可自定义各种请求参数,所以在模拟 web 请求方面更擅长;wget 由于支持 FTP 协议和递归遍历,所以在下载文件方面更擅长。

使用 cURL

wget 部分,我们可以查看帮助 curl -h 了解其用法。

常用的选项

选项 含义
-o 把远程下载的数据保存到文件中,需要指定文件名
-O 把远程下载的数据保存到文件中,直接使用 URL 中默认的文件名
-I 只展示响应头内容
范例

输出必应主页的代码:

$ curl "http://cn.bing.com"

使用重定向把必应页面保存至 bing.html 本地:

$ curl "http://cn.bing.com" > bing.html

也可以使用 -o 选项指定输出文件:

$ curl -o bing.html "http://cn.bing.com"

下载 USTCLUG 的 logo:

$ curl -O "https://ftp.lug.ustc.edu.cn/misc/logo-whiteback-circle.png"

只展示 HTTP 响应头内容:

$ curl -I "http://cn.bing.com"

其他

除了 Wget、cURL,还有 mwget(多线程版本 wget)、Axel、Aria2(支持 BT 协议、支持 JSON-RPC 和 XML-RPC 接口远程调用)之类下载工具,其中 Aria2 在 Windows 下使用也很广泛。

文本处理

在进行文本处理时,我们有一些常见的需求:

  • 获取文本的行数、字数
  • 比较两段文本的不同之处
  • 查看文本的开头几行和最后几行
  • 在文本中查找字符串
  • 在文本中替换字符串

下面介绍如何在 shell 中做到这些事情。

文本统计:wc

wc 是文本统计的常用工具,它可以输出文本的行数、单词数与字符(字节)数。

$ wc file
     427    2768   20131 file

统计中文文本时的问题

wc 在统计中文文本时,会出现一些问题,比如:

$ echo '中文测试' | wc
1       1      13

这里显示文本只有 1 个单词,但是有 13 个字符,这显然是不对的。

对于字符数统计结果,可以使用 wc -m 命令要求 wc 考虑宽字符:

$ echo '中文测试' | wc -m
5

换行符也是一个符号,所以结果为 5(而非 4)。

由于中文文本的单词统计涉及分词算法问题,wc 无法准确统计。

文本比较:diff

diff 工具用于比较两个文件的不同,并列出差异。

$ echo hello > file1
$ echo hallo > file2
$ diff file1 file1
$ diff file1 file2
1c1
< hello
---
> hallo

小知识

加参数 -w 可忽略所有空白字符, -b 可忽略空白字符的数量变化。

假如比较的是两个文本文件,差异之处会被列出;假如比较的是二进制文件,只会指出是否有差异。

文本开头与结尾:head & tail

顾名思义,head 和 tail 分别用来显示开头和结尾指定数量的文字。

以 head 为例,这里给出共同的用法:

  • 不加参数的时候默认显示前 10 行
  • -n <NUM> 指定行数,可简化为 -<NUM>
  • -c <NUM> 指定字节数
$ head file  # 显示 file 前 10 行
$ head -n 25 file  # 显示 file 前 25 行
$ head -25 file  # 显示 file 前 25 行
$ head -c 20 file  # 显示 file 前 20 个字符
$ tail -10 file  # 显示 file 最后 10 行

除此以外,tail 还有一个非常实用的参数 -f:当文件末尾内容增长时,持续输出末尾增加的内容。这个参数常用于动态显示 log 文件的更新(试一试 tail -f /var/log/syslog)。

文本查找:grep

grep 命令可以查找文本中的字符串:

$ grep 'hello' file  # 查找文件 file 中包含 hello 的行
$ ls | grep 'file'  # 查找当前目录下文件名包含 file 的文件
$ grep -i 'Systemd' file  # 查找文件 file 中包含 Systemd 的行(忽略大小写)
$ grep -R 'hello' .  # 递归查找当前目录下内容包含 hello 的文件

不止如此!

grep 事实上是非常强大的查找工具,第九章将在介绍正则表达式语法之后进一步介绍 grep。

文本替换:sed

sed 命令可以替换文本中的字符串:

$ sed 's/hello/world/g' file  # 将文件 file 中的 hello 全局(global)替换为 world 后输出
$ sed 's/hello/world/' file  # 将文件 file 中第一个出现的 hello 替换为 world 后输出
$ echo 'helloworld' | sed 's/hello/world/g'  # 管道也是可以的
$ sed -i 's/hello/world/g' file  # -i 参数会直接写入文件,操作前记得备份哦!
$ sed -i.bak 's/hello/world/g' file  # 当然,也可以让 sed 帮你备份到 file.bak

对于大多数用户来说,最常用 sed 的场合是替换软件源的时候。在阅读了上面的示例之后,以下例子就很简单了:

$ sudo sed -i 's/cn.archive.ubuntu.com/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list
$ sudo sed -i 's/archive.ubuntu.com/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list
$ sudo sed -i 's/security.ubuntu.com/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list

同样不止如此!

sed 事实上是非常强大的文本操作工具,不仅支持正则表达式,而且能够做的操作也不止是替换。第九章将进一步介绍 sed。

Shell 脚本

什么是 Shell

Shell 是 Linux 的命令解释程序,是用户和内核之间的接口。除了作为命令解释程序外,Shell 同时还提供了一个可支持强大脚本语言的程序环境。

Bash

Bourne Shell (sh),是 Unix 系统的默认 Shell,简单轻便,脚本编程功能强,但交互性差。

Bourne Again Shell,即 Bash,是 GNU 开发的一个 Shell,也是大部分 Linux 系统的默认 Shell,是 Bourne Shell 的扩展。

Bash 允许用户定制环境以满足自己需要。通过修改环境文件 .bash_profile.bashrc.bash_logout,配置合适的环境变量,可以改变主目录、命令提示符、命令搜索路径等用户工作环境。

此外,bash 也支持使用 alias 别名代替命令关键字(alias name='命令')。输入 alias,可以查看目前存在的别名:

$ alias
alias alert='notify-send --urgency=low -i "$([ $? = 0 ] && echo terminal || echo error)" "$(history|tail -n1|sed -e '\''s/^\s*[0-9]\+\s*//;s/[;&|]\s*alert$//'\'')"'
alias egrep='egrep --color=auto'
alias fgrep='fgrep --color=auto'
alias grep='grep --color=auto'
alias l='ls -CF'
alias la='ls -A'
alias ll='ls -alF'
alias ls='ls --color=auto'
$ ll  # 执行 ll 相当于执行 ls -alF
总用量 128
drwxr-xr-x 18 ustc ustc 4096 2月  28 00:51 ./
drwxr-xr-x  3 root root 4096 11月 17 20:26 ../
drwxr-xr-x  2 ustc ustc 4096 11月 17 20:45 公共的/
drwxr-xr-x  2 ustc ustc 4096 11月 17 20:45 模板/
(以下省略)

Bash 脚本的运行

可以使用几种方法运行 Bash 脚本:

  • 在指定的 Shell 下执行,将脚本程序名作为 Shell 的第一个参数:

    $ bash show.sh [option]
    
  • 使用 . 命令执行脚本。与其他命令一样,. 也是一条命令,其后要有空格:

    $ . ./show.sh [option]
    
  • 将脚本设置为可执行,然后像外部命令一样执行:

    $ chmod a+x show.sh
    $ ./show.sh [option]
    

许多 Bash 脚本会在文件首行加上 #!/bin/bash 。这里 #! 符号的名称是 shebang(也叫 sha-bang,即 sharp # 与 bang !)。当一个文本文件首行有 shebang,且以可执行模式执行时,shebang 后的内容会看作这个脚本的解释器和相关参数,系统会执行解释器命令,并将脚本文件的路径作为参数传递给该命令。

例如,某个 foo.sh 首行为 #!/bin/bash,则执行 ./foo.sh 就等于执行 /bin/bash ./foo.sh

Bash 也支持在同一个行中安排多个命令:

分隔符 说明
; 按命令出现的先后,顺序执行
&& 先执行前面的命令,若成功,才接着执行后面命令;若失败,不执行后面命令
|| 先执行前面的命令,若成功,不执行后面命令;若失败,才执行后面命令
后缀 & 后台方式执行命令

组命令:

  • 使用 { 命令1; 命令2; … },组命令在 shell 内执行,不会产生新的进程,注意花括号和命令之间的空格。

  • 使用 (命令1; 命令2; …),组命令会建立独立的 shell 子进程来执行组命令,这里的圆括号周围并不需要空格。

组命令示例
$ pwd  # 当前在家目录
/home/ustc
$ (cd /tmp; pwd;)
/tmp
$ pwd  # 仍然在家目录
/home/ustc
$ { cd /tmp; pwd; }
/tmp
$ pwd  # 移动到了 /tmp 目录
/tmp

执行组命令 { cd /tmp; pwd; } 后,当前目录会被修改,但是执行 (cd /tmp; pwd;) 不会修改当前目录。

shell 变量

像大多数程序设计语言一样,shell 也允许用户在程序中使用变量。但 shell 不支持数据类型,它将任何变量值都当作字符串。但从赋值形式上看,可将 shell 变量分成四种形式:用户自定义、环境变量、位置变量和预定义特殊变量。

用户自定义变量

变量定义:name=串,其中 = 两边不允许有空格。如果字串中含空格,就要用双引号括起。在引用时,使用 $name${name},后者花括号是为了帮助解释器识别变量边界。

已定义的变量可以通过 unset name 来删除。

变量使用示例

变量定义:

for skill in Ada Coffee Action Java; do
    echo "I am good at ${skill}Script"
done

输出:

I am good at AdaScript
I am good at CoffeeScript
I am good at ActionScript
I am good at JavaScript

如果不给 skill 加花括号标明变量名的边界,写成 echo "I am good at $skillScript" ,解释器就会把 $skillScript 当成一个变量(其值为空)。

删除变量:

Today=1024
unset Today
echo $Today

输出为空。

处理未定义的变量

在以上的例子中,我们可以注意到 bash 中未定义的变量默认值为空值。在编写 shell 脚本时,我们可能会希望能够严格一些:如果变量未定义,就直接报错退出。这样的话,如果变量名出现了拼写错误,我们就能第一时间发现。

可以在脚本开头加上 set -u 来实现这一点:

#!/bin/bash

set -u
echo $nonexist
echo "This will never be printed."

执行可以发现输出类似如下的错误:

example.sh: line 4: nonexist: unbound variable

环境变量

每个用户登录系统后,Linux 都会为其建立一个默认的工作环境,由一组环境变量定义,用户可以通过修改这些环境变量,来定制自己工作环境。在 Bash 中,可用 env 命令列出所有已定义的环境变量。通常,用户最关注的几个变量是:

  • HOME:用户主目录,一般情况下为 /home/用户名

  • LOGNAME:登录用户名。

  • PATH:命令搜索路径,路径以冒号分割。当我们输入命令名时,系统会在 PATH 变量中从前往后逐个搜索对应的程序是否在目录中。

  • PWD:用户当前工作目录路径。

  • SHELL:默认 shell 的路径名。

  • TERM:使用的终端名。

可以使用 export 命令来定义环境变量。在同一个 shell 中使用 export 定义之后,这个环境变量会一直保留,直到这个 shell 退出。

$ export A=1
$ env | grep A=
A=1

此外,也可以在命令前加上环境变量的定义。此时只有这一条命令的环境变量出现变化。

$ B=1 env | grep B=
B=1
$ env | grep B=
$ # B=1 的环境变量定义仅对该命令有效

位置变量

  • Shell 解释用户的命令时,把命令程序名后面的所有字串作为程序的参数。分别对应 $1$2$3、……、$9,程序名本身对应 $0

  • 可用 shift <n> 命令,丢弃开头的 n 个位置变量,改变 $1$2$3 等的对应关系。

  • 可用 set 命令,重置整个位置变量列表,从而给 $1$2$3 等赋值。

范例
$ set one two three
$ echo $1 $2 $3
one two three
$ shift 2
$ echo $1 $2 $3
three
$ # 此时 $2 和 $3 已不存在

特殊变量

Shell 中还有一组有 shell 定义和设置的特殊变量,用户只能引用,而不能直接改变或重置这些变量。

特殊变量 说明
$# 命令行上的参数个数,不包括 $0
$? 最后命令的退出代码,0 表示成功,其它值表示失败
$$ 当前进程的 PID
$! 最近一个后台运行进程的进程号
$* 命令行所有参数构成的一个字符串
$@ 用双引号括起的命令行各参数拼接构成的一个字符串

特殊字符

  • 反斜杠,消除单个字符的特殊含义。

    • 包含空白字符(空格和制表符)、反斜杠本身、各种引号,以及 $! 等。
    • 与其他语言不同,shell 中反斜杠不会将普通字符转义为其他含义(例如 \n 不会被视作换行符)。
  • 使用双引号包裹字符串可以消除空白字符切分参数的特殊含义,但是很多其他特殊字符的特殊含义仍然保留。双引号也被称为「弱引用」。

  • 单引号,能消除所有特殊字符的特殊含义,包括反斜杠,因此单引号字符串中不能使用反斜杠转义单引号本身。单引号也被称为「强引用」。

  • 反引号(`)括起的字符串,被 shell 解释为命令,执行时用命令输出结果代替整个反引号对界限部分。

    • 与反引号相同的语法是 $(command),它的好处是界限更明确,且可以嵌套。因此编写新脚本时,更建议使用此语法。

特殊字符示例

$ ls /mnt/c/Program Files/
ls: cannot access /mnt/c/Program: No such file or directory
ls: cannot access Files/: No such file or directory
$ # 对于 ls 来说,它接收到了两个参数:/mnt/c/Program 和 Files/,因此会报错。
$ # 可以使用反斜杠来转义空格
$ ls /mnt/c/Program\ Files/  # 输出省略
$ # 或者使用双引号或单引号包裹
$ ls "/mnt/c/Program Files/"
$ ls '/mnt/c/Program Files/'
$ echo "$PWD"  # 双引号中仍然可以使用各种 shell 特殊符号
/home/ustc
$ echo '$PWD'  # 但是单引号则不行
$PWD
$ ls -lh `which ls`  # 查看 ls 命令对应的程序信息,使用反引号语法
-rwxr-xr-x 1 root root 139K Sep  5  2019 /usr/bin/ls
$ ls -lh $(which ls) # 使用 $(command) 语法也是一样的
-rwxr-xr-x 1 root root 139K Sep  5  2019 /usr/bin/ls

变量输入与输出

输入

可以使用 read 命令读取用户输入,并将输入的内容赋值给变量。其中 -p 参数后可以设置输出的提示信息。

$ name=""
$ read -p "Enter your name: " name  # 输出提示,然后从输入读取一个值,存储到 $name 中
Enter your name: linux
$ echo $name
linux

在使用 read 时,建议加上 -r 参数,否则 \ 会被视为转义符号。

$ message=""
$ read -p "Enter your message: " message
Enter your message: \(^o^)/~
$ echo $message  # 可以看到,反斜杠被认为是转义符号,结果被丢弃
(^o^)/~
$ read -r -p "Enter your message: " message
Enter your message: \(^o^)/~
$ echo $message  # 加上 -r 参数后,反斜杠完好无损
\(^o^)/~

输出

可以使用 echo 命令输出变量信息。其中 -n 参数不会在结尾输出换行符,而 -e 参数会解析文本中的转义字符(例如 \n)。

$ echo -n "hello"
hello$ # 由于这里 echo 结尾不输出换行,shell 就会在这里继续接受用户输入
$ # 这也是为什么在 C 语言中最后的 printf 输出需要加上 \n 的原因
$ name="linux"
$ echo "Hello $name.\nWelcome to bash!"  # 可以看到 \n 没有被转义成换行
Hello linux.\nWelcome to bash!
$ echo -e "Hello $name.\nWelcome to bash!"  # 加上 -e 之后就被转义了
Hello linux.
Welcome to bash!

此外,printf 命令也可以用来输出,它的使用方法类似于 C 中的 printf() 函数。

$ name="linux"
$ printf "Hello %s" "$name"
Hello linux$ # 和 echo 不同,printf 结尾默认不输出换行符
$ printf "Hello %s\n" "$name"
Hello linux
$ # 所以为了正常显示,需要在结尾补上 \n

算术运算

在 Bash 中进行算术运算,需要使用 expr 计算算术表达式值或 let 命令赋值表达式值到变量。基本运算符是 +-\* (转义)、/%。在 expr 中,运算符两边与操作数之间必须有空格,小括号要转义;但 let 则没有这个要求,运算符前后有无空格均可,小括号不需转义,但 = 前后不能有空格。

另外,所有标准的 shell 都支持另一种语法 (( 表达式 )),其中 表达式 是一个 C 风格的数学表达式,可以计算,也可以赋值。(( 表达式 )) 是一条完整的命令,命令的返回值为 0 或 1。若表达式的结果非零,那么 (( 表达式 )) 命令返回零,而当表达式结果为零时命令返回 1。

(( 表达式 )) 的返回值
$ (( 1 + 1 ))
$ echo $?  # 结果为 2,所以返回值为 0
0
$ (( 1 - 1 ))
$ echo $?  # 返回值为 1,因为结果是 0
1

使用 $(( 表达式 )) 可以将计算结果用作为命令行的一部分,就像使用变量一样。

exprlet 使用示例
$ expr length "ustclug"
7
$ let a=0
$ echo $a
0
$ let a++
$ echo $a
1
$ ((a+=1))
$ echo $a
2
$ echo $((a+=a/a))
3

条件表达式

条件表达式写成 test 条件表达式,或 [ 条件表达式 ],注意表达式与方括号之间有空格。

字符串比较
表达式 含义
string1 = string2 如果两个串相等,则结果为真(true: 0)
string1 != string2 如果两个串不相等,则结果为真
string-n string 如果字符串 string 长度不为 0,则结果为真
-z string 如果字符串 string 长度为 0,则结果为真
数值比较

表达式:int1 [option] int2,其中的参数可以用下列替换。

参数 说明
-eq 等于
-ne 不等于
-gt 大于
-ge 大于等于
-lt 小于
-le 小于等于
文件状态
表达式 含义
-r file 文件存在且可读
-w file 文件存在且可写
-x file 文件存在且可执行
-f file 文件存在且为普通文件
-d file 文件存在且为目录
-s file 文件存在且长度大于 0
复合逻辑表达式
表达式 含义
! expr 否运算
expr1 –a expr2 与运算
expr1 –o expr2 或运算

流程控制

条件分支:if

序列中可嵌套 if 语句,在 shell 中也允许有多个 elif ,但 shell 的流程控制不可为空。末尾的 fi 就是 if 倒过来写,后面还会遇到类似的结束符。

if condition1
then
  commands1
elif condition2
then
  commands2
else
  commands3
fi
按值选择:case

选项值必须以右括号 ) 结尾,若匹配多个离散值,用 | 分隔。这里的 esac 也是 case 倒着写。

case <variable> in
value1|value2)
  command1
  command2
  ;;
value3)
  command3
  ;;
*)
  command4
  ;;
esac
枚举循环:for

for 循环可以对一个列表中的每个值都执行一系列命令。

for var in list
do
  commands $var
done
条件循环:while 和 until

while 循环用于不断执行一系列命令,命令通常为测试条件。until 与 while 相反,仅在测试条件失败时循环。

while condition
do
  commands
done

until condition
do
  commands
done
流程控制样例
#!/bin/bash

MAX_NO=0
read -r -p "Enter Number between (5 to 9) : " MAX_NO
if ! [ "$MAX_NO" -ge 5 -a "$MAX_NO" -le 9 ] ; then
  echo "I ask to enter number between 5 and 9, Okay"
  exit 1
fi

clear

for (( i=1; i<=MAX_NO; i++ ))
do
  for (( s=MAX_NO; s>=i; s-- ))
  do
    echo -n " "
  done
  for (( j=1; j<=i;  j++ ))
  do
    echo -n " ."
  done
  echo ""
done

for (( i=MAX_NO; i>=1; i-- ))
do
  for (( s=i; s<=MAX_NO; s++ ))
  do
    echo -n " "
  done
  for (( j=1; j<=i;  j++ ))
  do
    echo -n " ."
  done
  echo ""
done

输出结果:

Enter Number between (5 to 9) : 9

         .
        . .
       . . .
      . . . .
     . . . . .
    . . . . . .
   . . . . . . .
  . . . . . . . .
 . . . . . . . . .
 . . . . . . . . .
  . . . . . . . .
   . . . . . . .
    . . . . . .
     . . . . .
      . . . .
       . . .
        . .
         .

除此之外,用于流程控制的还有在 C 语言中同样常见的 breakcontinue。与 C 语言不同的是,它们还接受一个数字作为参数,即 break ncontinue n,其中参数 n 均表示跳出或跳过 n 层循环。

函数

与其他编程语言类似,shell 也可以定义函数。其定义格式为:

# POSIX syntax
name() {
    commands
    [return <int>]
}

# Bash syntax
function name {
    commands
    [return <int>]
}

其中函数的参数可以像命令一样通过 $1$2$3 等获取,返回值可以显式用 return 返回,或以最后一条命令运行结果作为返回值。在函数中使用 return 会结束本次函数执行,而使用 exit 会直接结束退出包含函数的当前脚本程序。

函数在使用前必须定义,因此应将函数定义放在脚本开始的部分。在调用函数时仅使用其函数名即可。

范例

某带函数的某脚本程序内容如下:

#!/bin/bash
hello() {
  echo "hello $1, today's date is `date`"
}
echo "going to call test function:"
hello ustc

运行脚本,输出结果:

going to call test function:
hello ustc, today's date is Tue Feb 22 22:22:22 CST 2022

Bash 脚本调试

Bash shell 本身提供了调试方法:

  • 命令行中:$ bash -x script.sh

  • 脚本开头:#!/bin/bash -x

  • 在脚本中用 set 命令调整(set -x 启用,set +x 禁用)。

其中参数选项可以更改,-n:读一遍脚本中的命令但不执行,用于检查语法错误;-v:一边执行脚本、一边将执行过的脚本命令打印到标准输出;-x:提供跟踪执行信息,将执行的每一条命令和结果依次打印出来。注意避免几种调试选项混用。

除了 Bash shell 内置的选项,还有 BASH Debuggershellcheck 等第三方脚本分析工具。

思考题

I/O 重定向的小细节

wc -l filewc -l < file 输出有什么区别?为什么?

echo < file 会输出什么?

设定 HTTP 请求头

尝试查询 curlwget 的文档,给出设定 HTTP 请求头的方法。

附:HTTP 在请求时,会发送诸如以下的信息:

GET / HTTP/1.1
Host: cn.bing.com
User-Agent: curl/7.54.0
Accept: */*

GET / HTTP/1.1 下面的几行就是 HTTP 请求头。

HTTP 请求头在向服务器发送 HTTP 请求时发出,包含了诸如访问服务的域名(Host)、用户程序标识(User-Agent)、希望接收到的语言(Accept-Language)等各种信息。

关于断点续传

查找资料,了解下载器的「断点续传」功能依赖于什么 HTTP 特性?

/usr/bin/env

你可能会发现,某些脚本(不仅仅是 shell 脚本)的第一行开头为 #!/usr/bin/env。尝试解释原因。

Shell 脚本编写练习 #1

ffmpeg 程序可以提取视频中的音频流,并输出到音频格式文件(如 MP3)。

现在,你下载了很多视频在目录下(可以假设后缀相同,例如都是 flv)。你需要提取这些视频的音频轨道到 MP3 文件中。尝试搜索 ffmpeg 的使用资料,编写一个 shell 脚本实现。

Shell 脚本编写练习 #2

现有两个程序 ./a./b,它们分别接受一个数字作为参数。现在需要编写一个脚本,要求:

  • 检查输入的第一个参数 (设为 x) 是否存在。如果不是,输出提示,结束。
  • 先执行 ./a,以 x 作为第一个参数。如果 ./a 执行成功,就执行 ./b,以 x 的平方作为第二个参数。

假设输入 x 是数字且不大。

Shell 脚本编写练习 #3 (难)

建议阅读第九章后再尝试完成本题。

尝试编写一个 shell 脚本,下载某个网页上所有的 PDF 文件(例如 2019年春季全校《电磁学》小论文竞赛获奖名单 这个网页)。已知所有的文件都以小写的 .pdf 结尾,并且都在 a 标签的 href 属性中。

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