shell 脚本编程之变量

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-06-11 05:28 291阅读 0赞

### 简介 ###

Shell 是指一种命令行解释器，为用户和操作系统之间进行通信提供一种接口，它接受来自用户的命令，并将其转换成一系列的系统调用送到内核执行，并将结果输出给用户。Shell 不仅是一种解释器，还是一种编程工具，脚本语言。Shell 有很多种，本系列文章只介绍 Bash Shell。

### 变量命名 ###

Shell 的变量命名和大多数语言一样，由字母，数字和下划线组成，第一个字符只能是字母或下划线。Shell 变量区分大小写，不能使用系统关键字。

### 变量创建、使用和回收 ###

*  Shell 变量是“弱类型”变量，同个变量可以赋不同类型的值
 *  变量不需要定义，也不需要先声明再使用，第一次赋值就是声明变量

[root@localhost ~]# name="lin"
    [root@localhost ~]# echo $name

变量赋值直接用一个等号把变量和值关联起来，中间不能有空格；赋字符串值时可以没有引号，也可以使用单引号和双引号，但如果是把变量赋给变量的话，那必须使用双引号，因为单引号解析不了 。给变量赋值时不需要 符号，取值时则需要。

[root@localhost ~]# name=lin
    [root@localhost ~]# echo $name
    [root@localhost ~]# name='jin'
    [root@localhost ~]# echo $name
    [root@localhost ~]# name="xin"
    [root@localhost ~]# echo $name
    [root@localhost ~]# name=1
    [root@localhost ~]# name_2=$name
    [root@localhost ~]# name_3="$name"
    [root@localhost ~]# name_4='$name'
    [root@localhost ~]# echo $name $name_2 $name_3 $name_4

最后一个命令的输出是 `1 1 1 $name`，$name\_2 和 $name\_3 可以直接取到 $name 的值，但 $name\_4 则取不到，它得到的值是字符串 *$name*，所以它的值就是 *$name* 而不是 1。  
如果要回收变量，使用 unset 命令来取消变量，它的内存也会被释放，函数也可以取消。

[root@localhost ~]# name=true
    [root@localhost ~]# echo $name
    [root@localhost ~]# unset name
    [root@localhost ~]# echo $name
    [root@localhost ~]# foo()
    [root@localhost ~]> {
    [root@localhost ~]>   echo 'hello world'
    [root@localhost ~]> }
    [root@localhost ~]# foo
    [root@localhost ~]# unset foo
    [root@localhost ~]# foo

第一次输出变量 name 的值是输出 true，第二次输出什么都没有，因为 name 已经被回收了；第一次调用 foo 函数时会打印出 ‘hello world’，第二次调用会提示命令不存在，因为函数 foo 已经被回收了。  
变量不需要先声明再使用，如果变量未声明（即没赋过值）就开始使用，那得到的值会是空的，但不会报错。如果想要提高脚本的严谨性，可以强制要求变量必须先声明再使用，如果使用未声明的变量则会报错。

[root@localhost ~]# echo $undefined_var
    [root@localhost ~]# shopt -s -o nounset
    [root@localhost ~]# echo $undefined_var

第一个命令什么也没输出，但不会报错；第二个命令把当前 shell 环境设置成变量必须先声明再使用；第三个命令就报错了，因为变未声明，不能取它的值。

### 变量的作用域 ###

变量只作用在它的“命名空间”中，默认命名空间是指当前 shell 或当前脚本文件，不同 shell 之间以及不同脚本之间的变量是互不干扰的。在当前命名空间声明的变量，其作用域就是整个命名空间，所以在函数内部的变量和函数外部的变量，其作用域是一样的；如果要在函数内使用局限于函数内部的变量，可手动加上 local 关键字。  
*learn\_var1.sh*

#!/bin/bash
    name='lin'
    foo()
    {
        name='jin'
        echo name in function is $name
    }
    foo
    echo "name out of function is" $name
    exit 0

执行结果

name in function is jin
    name out of function is jin

*learn\_var2.sh*

#!/bin/bash
    name='john'
    foo()
    {
        local name=marry
        echo name in function is $name
    }
    foo
    echo name out of function is $name
    exit 0

执行结果

name in function is marry
    name out of function is john

第一个脚本在函数内部和外部输出的结果是一样的，这是因为函数内部修改了变量的值，修改的是在函数外面定义的变量 name；而第二个脚本则输出不同的结果，因为函数内部使用 lcoal 关键字声明了一个只属于自己的变量，与外面的变量相互独立。另外，两个脚本使用了相同的变量名和函数名，但不会出现相互干扰的情况，因为这是两个作用域。  
变量分为两种，环境变量和局部变量。局部变量只能在当前 shell 中使用，因为这是它的作用域，也就是说局部变量只在其作用域内工作；环境变量不仅可以在当前 shell 使用，还可以在继承自当前 shell 的子 shell 使用。变量默认是局部变量，如果要使其成为环境变量，可以使用 export 命令将其导出。

[root@localhost ~]# name=july
    [root@localhost ~]# echo $name
    [root@localhost ~]# bash
    [root@localhost ~]# echo $name
    [root@localhost ~]# exit
    [root@localhost ~]# export name
    [root@localhost ~]# bash
    [root@localhost ~]# echo $name

在当前 shell 中定义变量 name 并输出它的值，得到字符串 *july*；然后使用 bash 会打开一个新的 shell，这个 shell 是当前 shell 的子 shell，在子 shell 中输出变量 name 的值，得到一个空值。使用 exit 命令会返回到父 shell，在父 shell 中将变量 name 导出，再重新打开一个子 shell，输出变量 name 的值发现输出 *july*，说明此时变量已经成为环境变量了。

### 数组 ###

shell 只支持一维数组，数组的索引从 0 开始，数组的大小不是固定的，可以随时扩展数组，也可以跳跃式地给元素赋值。

#### 定义数组 ####

使用 declare 关键字加上命令 -a 就可以声明一个数组变量，默认数组的长度为 0。如果在声明的时候就已经给数组初始化一些元素，则使用一对小括号来赋值，数组元素之间用空格隔开；声明时初始化可以省略 declare 关键字。

#!/bin/bash
    declare -a arr
    arr[0]=hello
    arr[1]=2
    arr[2]=true
    echo ${arr[@]}
    
    unset arr
    declare -a arr=('good' 1011 'job')
    echo ${arr[@]}
    
    unset arr
    arr=([1]='lin' [3]='jin' [5]='xin')
    echo ${arr[@]}

执行结果

hello 2 true
    good 1011 job
    lin jin xin

#### 取数组元素 ####

取数组元素直接使用数组加上索引即可，取变量名的标准写法是 `${变量名}`，一般 \{\} 可以省略，但在某些情况下省略会出问题，比如取数组元素的时候，`$arr[0]` 的结果是取数组的值再连接字符串 *\[0\]*。  
\* 取数组某个下标元素 $\{array\[index\]\}  
\* 取数组所有元素(返回以空格隔开的元素值) $\{array\[@\]\}  
\* 取数组所有元素(返回所有元素连接起来的字符串) $\{array\[\*\]\}  
\* 取数组长度 $\{\#array\[@\]\} 或 $\{\#array\[\*\]\}  
\* 使用 @ 和 \* 都可以获取数组的所有元素，返回的结果”类型“虽然不一样，但值都是所有元素拼接起来，中间用空格隔开  
\* \# 不仅可以取数组的长度，还可以取字符串的长度  
\* $array 等价于 $\{array\[0\]\}

arr=(100 [1]=lin [3]=3.14 [4]=good)
    echo ${arr}
    echo ${arr[0]}
    echo ${arr[1]}
    echo ${arr[3]}
    echo ${arr[@]}
    echo ${arr[*]}
    echo ${#arr[@]}
    echo ${#arr[4]}
    str=good
    echo ${#str}

执行结果

100
    100
    lin
    3.14
    100 lin 3.14 good
    100 lin 3.14 good
    4
    4
    4

#### 数组截取 ####

可以使用 `${array[@]:start:len}` 来取数组的多个元素，返回一个拼接后的字符串，取值的区间是 \[start,start+len\]。同样该方法也适用于字符串，用于取子字符串。

arr=(1 2 3 4 5)
    echo ${arr[@]:1:3}
    arr[5]=hello
    echo ${arr[5]:2:2}
    str=good
    echo ${str:1:2}

执行结果

2 3 4
    ll
    oo

#### 连接数组 ####

可以把多个数组连接成一个新的数组，连接的方法是使用数组的初始化方法，即 array=(element1 element2)，其实是创建一个新的数组，然后把原来的数组的值赋给新数组。

arr1=(10 20 0)
    arr2=(100 200 300)
    arr3=(${arr1[@]} ${arr2[@]})
    arr4=(${arr1[*]} ${arr2[*]})
    echo ${arr3[@]}
    echo ${arr4[@]}
    echo ${#arr3[*]}
    echo ${#arr4[*]}
    echo ${arr4[5]}

执行结果

10 20 30 100 200 300
    10 20 30 100 200 300
    6
    6
    300

#### 替换数组元素 ####

替换元素最简单的方法就是给某个下标的元素重新赋值，还有一种替换方法，不需要知道元素的下标而根据元素的值直接替换。

arr=(hi good)
    arr[1]=bad
    arr=(${arr[@]/hi/hello})
    echo ${arr[@]}
    arr=(${arr[*]/hello/你好})
    echo ${arr[@]}

执行结果

hello bad
    你好 bad

#### 取消数组元素 ####

取消数组元素和取消其它变量一样，使用 unset 关键字，如果要取消整个数组，则使用 unset 加上数组名。

arr=(1 2 3 4)
    unset arr[0]
    echo $arr
    echo ${arr[@]}
    unset arr
    echo ${arr[@]}

执行结果

1: 
    2: 2 3 4
    3:

第一个输出的结果为空，因为 $arr 取的是 arr 的第一个元素，即 arr\[0\]，而 arr\[0\] 被取消了，所以输出空。第三个输出也是空，因为整个数组都被取消了。

### 特殊变量 ###

#### 位置参数 ####

脚本执行时可带一些参数，参数的个数是不定的，如何取到这些不定的参数，就需要使用位置参数变量了。使用 $n(n为数字) 来取到脚本运行时的参数，$0 为脚本本身的名称，$1 为第一个参数，依此类推；当参数位置大于 9 时，需要使用 \{\} 括起来，比如取第 10 个位置(参数) 的写法是 $\{10\}。使用 $\# 获取参数的个数，不包括 $0，也就是不包括脚本本身；$@ 或 $\* 来获取所有参数，两样不包括 $0。如果取一个不存在参数的位置，则取到的是空值。

echo "the script's name is : $0"
    echo "the first parameter is : $1"
    echo "the second parameter is : $2"
    echo "the third parameter is : $3"
    echo "all the parameter is : $@"
    echo "the number of parameter is : $#"

执行结果1

[root@localhost ~]# ./learn_special_var.sh -path /bin/sh/var -language shell
    the script's name is : ./learn_special_var.sh
    the first parameter is : -path
    the second parameter is : /bin/sh/var
    the third parameter is : -language
    all the parameter is : -path /bin/sh/var -language shell
    the number of parameter is : 4

执行结果2

[root@localhost ~]# ./learn_special_var.sh -language shell
    the script's name is : ./learn_special_var.sh
    the first parameter is : -language
    the second parameter is : shell
    the third parameter is :
    all the parameter is : -language shell
    the number of parameter is : 2

#### 脚本或命令返回值 ####

每个脚本或命令都会有一个返回值，shell 认为返回 0 才表示脚本正常执行。如果输入了一个不存在的命令，则会返回 127；ping 主机不能时返回 1。?用于取到返回值，我们可以在命令或脚本执行之后使用? 来取到脚本或命令返回值。如果我们的脚本没有显式地写返回值，则默认返回 0。

[ljx@localhost ~]$ ifconfi
    bash: ifconfi: command not found
    [ljx@localhost ~]$ echo $?
    127
    
    [ljx@localhost ~]$ ./learn_special_var.sh
    the script's name is : ./learn_special_var.sh
    the first parameter is :
    the second parameter is :
    the third parameter is :
    all the parameter is :
    the number of parameter is : 0
    [ljx@localhost ~]$ echo $?
    0

### 系统环境变量 ###

bash 默认预定义了很多系统环境变量，下面列举一些

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>变量名</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>$BASH</td> 
   <td>系统安装 bash shell 的全路径</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>$BASH_VERSION</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>$CDPATH</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>$EUID</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>$FUNCNAME</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>$HISTCMD</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>$HISTFILE</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>$HISTFILESIZE</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 只读变量 ###

如果声明的时候在前面加上 readonly 关键字，则该变量就是只读变量。只读变量只能在声明时赋一次值，如果声明时不赋值，那它的值就是空，后面不能再修改它的值。另外，只读变量不能被取消。

[ljx@localhost ~]$ readonly ro=10
    [ljx@localhost ~]$ echo $ro
    10
    [ljx@localhost ~]$ ro=100
    bash: ro: readonly variable
    [ljx@localhost ~]$ unset ro
    bash: unset: ro: cannot unset: readonly variable
    [ljx@localhost ~]$ readonly rovar
    [ljx@localhost ~]$ echo $rovar