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《Linux探索之旅》全系列

内容简介

1. 前言
2. 定义变量
3. echo : 显示内容
4. read : 请求输入
5. 数学运算
6. 环境变量
7. 参数变量
8. 数组
9. 总结
10. 第五部分第四课预告

1. 前言

上一课 Linux探索之旅 | 第五部分第二课：一入Shell深似海，酷炫外壳惹人爱 ，我们初步学习了 Shell。

这一课我们正式深入 Shell 编程的学习。

跟所有其他编程语言一样，Shell 语言中也有「变量」，英语是 variable。我们可以用变量在内存中暂时储存信息。

正如我们上一课所说，我们将用 bash 这一种 Shell 来演示 Shell 编程。如果你用的是其他种类的 Shell，也没太大关系，毕竟语法是类似的。

注：之后的课程，bash 和 Shell 这两个词会混用，表示以下意思：「bash 这个 Shell 」或者「 Shell 的统称」。请就不同语境自行理解。不过基本上我都会用比较准确的那一个词。

bash 中的变量比较特殊。如果你已经用过 C 语言或其他编程语言，那么你会惊讶于 bash 中变量的运作方式。

学好 Shell 编程是很有用的。好了，平复一下激动的心情（或者你根本没有激动，那也无所谓），我们开始探索吧。

2. 定义变量

首先，我们来创建一个新的文件，起名叫 variable.sh ( variable 是英语「变量」的意思)。

vim variable.sh

在这个文件的第一行，我们需要指明用哪一种 Shell 程序来解析我们的文件。因为我们是学习 bash 这个 Shell，因此这样写：

#!/bin/bash

这就表明了我们要编写 bash 程序。

现在，就让我们来定义一个变量吧。所有的变量都有一个名字和一个值。

message='Hello World'

Hello World 是英语「你好，世界」的意思。

通过上面这句话，我们创建了一个变量 message （英语 「信息，消息」 的意思）：

• 变量名是 message
• 变量值是 Hello World

注意：在等号两边不要加空格。
bash 的语法在不少地方是比较「吹毛求疵」的，因此最好不要「惹毛」它。我们的课程中会不时提醒大家该注意的地方，因为有不少。

当然了，你可以尝试在等号两边加空格：

你会发现运行这个脚本之后会出错：

错误信息是：

line 3 : message: command not found

意思是：错误在第三行，没有找到「message」这个命令。

可见，如果在等号两边加上空格，message 就被「孤立」起来了，那么 bash 就会把 message 当成是一个命令，但实际上这命令不存在。

好了，我们回到主题。如果你要在变量的值中加入一个单引号（ ‘ ），需要在前面加上反斜杠（ \ ）。

事实上，单引号用于界定内容，所以要真的在内容里插入一个单引号，就须要在前面用一个特殊的符号来指明，这个特殊的符号就是反斜杠，也称为「转义字符」，或简称「转义符」。例如：

message='Hello, it\'s me'

好了，重新来看我们的 Shell 脚本文件，现在它的内容应该是这样的：

#!/bin/bash

message='Hello World'

我们来运行这个脚本看看（当然了，先要给它运行的权限，应该知道怎么做吧。如果跟着我的「Linux探索之旅」学到这课还不知道怎么做的话…「来人哪，拖出去…」）：

./variable.sh

可以看到，回车将其运行起来之后，什么也没发生。

那么，这个脚本到底做了什么呢？

回答：它把 Hello World 放入了内存中，这就是它所做的所有事情了。在屏幕上并没有显示任何东西。

为了显示一个变量，我们需要来学习一个新命令。

3. echo : 显示内容

在我们继续讲解变量之前，我们先来介绍一个很重要的命令：echo 。

echo 在英语中是「回声」的意思。它的作用是在终端上显示传入的信息。例如：

echo Hello World

如你所见，使用起来很简单。这里引号却并不必要了。

但是，echo 的运行机制到底是什么呢？

实际上，上面的那句命令中，我们传给了 echo 两个参数：

Hello

和

World

每个单词都被当做是 echo 命令的参数，被显示了出来。如果用引号把这几个单词都括起来，那么就会被当作一个参数了。

echo "Hello World"

如果要插入换行符，那么需要用到 -e 参数（为了使「转义字符」发生作用），在句子中也要加入 \n ，以表示换行。

echo "First line\nSecond line"

显示变量

在我们的 bash 脚本中，如果要显示一个变量，用 echo 后接变量名还不够，须要在变量名前加上美元符号（ $ ）。

例如：

#!/bin/bash

message='Hello World'
echo $message

对比第 3 行和第 4 行：当我们定义一个变量（第 3 行）的时候，不需要在前面加美元符号（ $ ）；但是要使用此变量（第 4 行）时，就要加上美元符号。

运行结果：

至此，我们已经学会在 Shell 脚本中显示变量了，不错不错。

现在，假设我们要用 echo 同时显示文字和变量值。也许你会认为这样行得通：

#!/bin/bash

message='Hello World'
echo 'The message is $message'

但是，运行起来后，结果却并不是我们所想的那样（「早知道伤心总是难免的，你又何苦一往情深…」）：

可以看到，运行起来后，显示是这样的：

The message is $message

为了更好地理解到底是怎么回事，我们需要学习一下引号的作用。

引号

我们可以用引号来界定包含空格的字符串。

引号一共有三种：

根据引号类型不同，bash 的处理方式也会不同。

单引号

我们从单引号开始学习吧。单引号( ‘ ) 位于 Enter 键（回车键）的左方。

之前的例子里，我们也已经使用过单引号了。

#!/bin/bash

message='Hello World'
echo 'The message is $message'

正如之前我们测试的一样，如果变量被包含在单引号里面，那么变量不会被解析，美元符号（ $ ）保持原样输出。

显示：

The message is $message

因为：单引号忽略被它括起来的所有特殊字符。

双引号

一般来说，要打出双引号，需要用 「 Shift键 + 单引号的按键 」。

不同于单引号忽略所有特殊字符，双引号忽略大多数特殊字符，但不包括：美元符号（ $ ）、反引号（ ` ）、反斜杠（ \ ），这3种特殊字符将不被忽略。 不忽略美元符号意味着 Shell 在双引号内部可进行变量名替换。

例如：

#!/bin/bash

message='Hello World'
echo "The message is $message"

执行以上脚本，显示：

The message is Hello World

可以看到用了双引号，我们预期的效果就实现了。这一次，变量 message 被解析，内容被显示出来了。

反引号

反引号 ( ` ) 不太常用，位于键盘的 Tab 键的上方、1 键的左方。

反引号要求 Shell 执行被它括起来的内容。 什么意思呢？我们来看一个例子你就懂了：

#!/bin/bash

message=`pwd`
echo "You are in the directory $message"

运行这个脚本，显示：

You are in the directory /home/exe

当然了，/home/exe 是我的情况，因为我的 variable.sh 这个 Shell 脚本文件是位于 /home/exe 中。如果你运行上面的脚本，pwd 命令显示的目录应该和我不一样。

可以看到，pwd 命令被执行了，执行的结果（显示当前所在目录）被赋值给 message 变量了。

一开始可能不是很好理解，不过反引号是很有用的，我们之后的课程还会继续和它打交道。

4. read : 请求输入

我们可以请求用户输入文本，这就要用到 read 命令了。

read 是英语「阅读，读取」的意思。

read 命令读取到的文本会立即被储存在一个变量里。

read 命令有好些有趣的用法。

首先，最简单的当然是直接后接一个变量名，这样用户输入的文本就会被储存在这个变量中。

我们来写一个例子：

#!/bin/bash

read name
echo "Hello $name !"

我们运行上面的这个脚本，但什么都没显示。但是你可以输入文本，例如：

上面我输入了「 Oscar 」，脚本就显示了 「 Hello Oscar ! 」。

同时给几个变量赋值

我们可以用 read 命令一次性给多个变量赋值。如下：

#!/bin/bash

read firstname lastname
echo "Hello $firstname $lastname !"

我们运行以上脚本：

read 命令一个单词一个单词（单词是用空格分开的）地读取你输入的参数，并且把每个参数赋值给对应变量。

这样我们输入的名和姓就分别被赋值给了 firstname（英语「名」的意思）和 lastname（英语「姓」的意思）这两个变量。

如果你输入了比预期更多的参数，比如三个，四个，甚至更多，那么最后一个变量就会把多出来的参数全部拿走。

例如，你输入「 Enming XIE frogoscar 」，那么 firstname 变量就会取走 「 Enming 」这个参数，而 lastname 变量则会取走「 XIE frogoscar 」这两个参数。

-p ：显示提示信息

目前来说，我们的程序对用户来说比较难理解，因为没有任何提示信息，用户也许不知道该做什么。

幸好，read 命令提供了 -p 参数，p 是 prompt 的首字母，表示「提示」。

俗语说得好：「好解释不如烂栗子」。

我们举个例子：

#!/bin/bash

read -p 'Please enter your name : ' name
echo "Hello $name !"

注意，「 Please enter your name 」是被引号括起来的。

运行以上脚本：

这下我们的程序就比较友好了，因为用户知道要做什么。「 Please enter your name 」是英语「请输入您的姓名」的意思。

-n ：限制字符数目

用 -n 参数，我们可以限制用户输入的字符串的最大长度（字符数）。n 是 number 的首字母，是英语「数目」的意思。

例子：

#!/bin/bash

read -p 'Please enter your name (5 characters max) : ' -n 5 name
echo "Hello $name !"

「 5 characters max 」 是英语「最多5个字符」的意思。

运行这个脚本，我们发现一旦输入的字符数达到了我们限定的 5 个，那么 bash 会立即显示 「 Hello + 我们输入的字符 !」，都不需要我们按下回车键。如下：

但是没有回车换行，带来的结果就是显示的字符串直接跟在我们输入的字符串后面了，不美观。我们可以加一个 「 \n 」符号来换行。

#!/bin/bash

read -p 'Please enter your name (5 characters max) : ' -n 5 name
echo -e "\nHello $name !"

这次显示就美观了：

-t ：限制输入时间

用 -t 参数，我们可以限定用户的输入时间（以秒为单位），也就是说超过这个时间，就不读取输入了。t 是 time 的首字母，是英语「时间」的意思。

例子：

#!/bin/bash

read -p 'Please enter the code to defuse the bomb (you have 5 seconds) : ' -t 5 code
echo -e "\nBoom !"

「 Please enter the code to defuse the bomb (you have 5 seconds) 」表示「请输入密码以拆除炸弹 （你有 5 秒钟时间）」。

「 Boom) 」表示「爆炸声」。

运行这个脚本，如果你的输入时间超过了 5 秒钟，那么会显示 「 Boom !」。

-s ：隐藏输入内容

用 -s 参数，我们可以隐藏输入内容。一般用不到，但是如果你想要用户输入的是一个密码，那 -s 参数还是有用的。

s 是 secret 的首字母，表示「秘密」。

例子：

#!/bin/bash

read -p 'Please enter your password : ' -s password
echo -e "\nThanks, I will tell everyone that your password is $password"

「 Please enter your password 」表示「请输入您的密码」。

「 Thanks, I will tell everyone that your password is 」表示「谢谢，我会告诉每个人你的密码是」。

运行：

可以看到， read 命令在读取输入时就不显示输入内容了。

5. 数学运算

在 bash 中，所有的变量都是字符串！

bash 本身不会操纵数字，因此它也不会做运算，就是这么「呆萌」。这是与其他编程语言不一样的地方。

幸好，我们可以用命令来达到目的。我们需要用到 let 命令。

let 是英语 「让，使之… 」的意思。因此 let 命令可以用于赋值。

例如：

let "a = 5"
let "b = 2"
let "c = a + b"

在上面这三句命令结束之后，c的值将是 7。我们可以测试一下：

#!/bin/bash

let "a = 5"
let "b = 2"
let "c = a + b"

echo $c

可用的运算符是以下几种：

来看一些例子：

let "a = 5 * 3"  # $a = 15
let "a = 4 ** 2" # $a = 16 (4的平方)
let "a = 8 / 2"  # $a = 4
let "a = 10 / 3" # $a = 3
let "a = 10 % 3" # $a = 1

最后这两个例子我们做一下解释：

• 「 10 / 3 = 3 」 因为是整数除法，所以没有小数。
• 「 10 % 3 = 1 」因为 10 除以 3，商是 3，余数是 1。

和其他大多数主流编程语言一样，bash 也支持运算的「连写」，和 C 语言一样：

let "a = a * 3"

和

let "a *= 3"

效果是一样的。

暂时，我们只学习了整数的运算，如果你要做带小数的运算，那么需要用到 bc 命令，可以自己去查阅 ，可以用「 man bc 」。

6. 环境变量

到目前为止，我们在脚本文件中创建的变量只存在于脚本中。换言之，在 A 脚本程序中定义的变量不能被 B 脚本程序使用。

我们来学习一个被称为「环境变量」的特殊变量。顾名思义，Shell 的环境变量可以被此种 Shell 的任意脚本程序使用。我们有时也把环境变量称为「全局变量」。

我们可以用 env 命令来显示你目前所有的环境变量：

env

env 是 environment 的缩写，是英语「环境」的意思。

显示如下：

我的环境变量，一个屏幕还没显示完，因此我只截取了开始的一部分。

其中比较重要的几个环境变量是：

• SHELL ：指明目前你使用的是哪种 Shell。我目前用的是 zsh。

• PATH ：是一系列路径的集合。只要有可执行程序位于任意一个存在于 PATH 中的路径，那么我们就可以直接输入可执行程序的名字来执行，而不需要加上所在路径前缀或进入到可执行程序所在目录去执行。上一课我们已经学习过 PATH 了。

• HOME ：你的家目录所在的路径。

• PWD ：目前所在的目录

• OLDPWD ：你上次所在的目录

可以看到，这些环境变量的名字都约定俗称是大写的。

如何使用这些环境变量呢？很简单，就和平时使用变量一样：

#!/bin/bash

echo "Your default Shell is $SHELL"

「 Your default Shell is 」表示「你的默认的 Shell 是」。

有时，我们需要自己定义环境变量。你可以用 export 命令来完成。在 .bashrc 或 .zshrc 这样的 Shell 配置文件里可以找到这样的命令：

如上图，我就定义了一些环境变量，比如 NDK_CCACHE 的值是 ccache，CCACHE_DIR 的值是 ~/.ccache。

7. 参数变量

就跟我们之前学过的各种 Linux 命令一样，你的 Shell 脚本也可以接收参数。

假设，我们可以这样调用我们的脚本文件：

./variable.sh 参数1 参数2 参数3

这些个 参数1，参数2，参数3 被称为「参数变量」。

但问题是我们还不知道如何接收这些参数到我们的脚本中。其实不难，因为这些变量是被自动创建的。

• $# ：包含参数的数目。
• $0 ：包含被运行的脚本的名称 （我们的示例中就是 variable.sh ）。
• $1：包含第一个参数。
• $2：包含第二个参数。
  …
• $8 ：包含第八个参数。
  …
  依次类推。

试一下：

#!/bin/bash

echo "You have executed $0, there are $# parameters"
echo "The first parameter is $1"

如果我们有很多很多参数怎么办呢？可以用 shift 命令来「挪移」参数，以便依次处理。

shift 是英语「移动」的意思。

什么意思呢？我们来看例子：

#!/bin/bash

echo "The first parameter is $1"
shift
echo "The first parameter is now $1"

可以看到，在调用 shift 命令后，$1 对应了第二个参数，$2 对应了第三个参数，依次类推。

当然了，shift 命令常被用在循环中，使得参数一个接一个地被处理。之后的课程我们会学习「循环」。

8. 数组

bash 也支持数组类型。

数组是这样一种变量，它可以包含多个「格子」（被称为「数组的元素」），就好像一个表格一样。

例子：

array=('value0' 'value1' 'value2')

上面的语句定义了一个数组变量，名叫 array（英语「数组」的意思），其中包含三个值：value0，value1，value2。

如果要访问其中一个格子的内容，要用到这样的语法：

${array[2]}

以上语句表示数组中编号为2的元素（在我们的情况就是 value2 ）。

注意：和大多数编程语言一样，Shell 中的数组的下标（编号）也是从 0 开始的，而不是从 1 开始。因此，第一个元素的编号（下标）就是 0，第二个元素的下标就是1，依次类推。

我们也可以单独给数组的元素赋值，例如：

array[3]='value3'

来看一个例子：

#!/bin/bash

array=('value0' 'value1' 'value2')
array[5]='value5'
echo ${array[1]}

如你所见，数组可以包含任意大小的元素数目。而且数组的元素编号不需要是连续的，我们可以跳过一些「格子」。上面的程序中，我们就没有给数组的 3 号和 4 号「格子」赋值。

我们也可以一次性显示数组中所有的元素值，需要用到通配符 *（星号）。

例子：

#!/bin/bash

array=('value0' 'value1' 'value2')
array[5]='value5'
echo ${array[*]}

9. 总结

1. 和大多数编程语言一样，在 Shell 语言中我们也可以创建变量，变量用于在内存中暂存某些值。一个被起名叫 variable 的变量可以这样被访问：$variable。

2. echo 命令在终端显示文本或变量的值。

3. read 命令等待用户从键盘输入内容，并把输入的内容储存到变量里。

4. 我们可以用 let 命令来实现算数运算。

5. 环境变量可以被所有的脚本文件所使用。我们可以用 env 命令来列出所有的环境变量。

6. 传递给脚本的参数会被转移到参数变量 $1, $2, $3… 等等中。$0 则包含脚本的名称。$# 包含参数的数目。

10. 第五部分第四课预告

今天的课就到这里，一起加油吧！

下一课我们学习：Linux探索之旅 | 第五部分第四课：条件一出，Shell不服

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人生格言：「向着标杆直跑」