bash 脚本编程基础–变量

shell脚本语言是实现Linux/UNIX系统自动化运维的重要工具

bash 基础知识介绍

shell 与 shell 脚本

• shell
  shell位于操作系统最外层，是用户与操作系统交互的工具。shell 是一种命令解释器，将用户输入的命令解释给操作系统执行，并处理操作系统的各种输出结果。

• shell脚本
  当我们将多条命令保存到文件中，便可方便、快速的执行多条命令。该文件便是shell脚本，shell脚本里不仅可以包含多条命令，还可以使用变量，流程控制语句(选择、循环、顺序)。

程序编程风格

程序是由指令+数据组成，程序编程风格有两种，过程式和对象式。

• 过程式：以指令为中心，数据服务于指令，面向过程首先分析解决问题的所有可能情况，然后将这些解决方法整理成各个步骤，然后按步骤通过调用函数等方式顺序执行。
• 对像式：以数据为中心，指令服务于数据，面向对象是将一切事物看做对象，甚至解决问题的思维也抽象成对象，对象并不是解决问题的具体方法，而是解决问题的模板，解决具体问题再将对象实例化。

shell脚本属于过程式编程风格，过程式编程语言有如下特点

• 顺序执行
• 选择执行
• 循环执行

编译执行与解释执行

计算机只能识别二进制的文件，执行二进制指令，所有人类编好的程序源码(文本文件)必须翻译成二进制数据后，计算机才能理解。翻译的方式有两种，一种是由编译器将源码翻译成目标二进制文件后由计算机统一执行，这个过程称为编译执行；另一种是每输入一行命令，解释器就解释执行一行命令，这个过程称为解释执行。解释执行操作方便，但执行效率相对较低。C，C++，JAVA都是编译执行，Bash脚本是解释执行。

另外需澄清的一点是，低级语言与高级语言之间并不存在好坏之分，所谓低级与高级是指相对于人类而言，还是相对机器而言，越接近机器的语言越低级，越接近人类的语言越高级。高级语言让人类更容易理解，但执行效率相对较低，而低级语言反之。比如汇编语言相对C语言属于低级语言，而C语言相对Python是低级语言，但他们的执行效率汇编是最高的。

变量、变量名与内存的关系

所有程序在未启动为进程之前都是存储在磁盘上的文件，CPU要执行程序，必须把程序启动为进程，即将磁盘上的程序包括数据加载到内存中，然后按程序的流程执行指令。显然CPU要能够从内存中将指令和数据读取到CPU内部才能执行它，CPU必然要知道要从内存中的哪块区域去读取下一条要执行的指令。为了达到此目的，内存将自己划分成了许多区域，每块区域都有一个地址编码，CPU就是根据该编码找到指令和数据的。内存中的某些区域的数据可能会要经常被使用到，我们可以记住这些区域的地址，使用到的时候就可以按地址去查找，这些区域便是变量，变量其实就是内存区域。这些地址都是数字，对于计算机而言很容易，但对人类来说简直就是痛苦，就像人们喜欢记住网站的域名，不喜欢记网站服务器的IP地址一样，所以我们将这些地址起一个名字，便是变量名。实际上为了安全起见，操作系统一般也不允许我们编写的代码里自己规划、使用内存空间，而是由操作系统分配给我们。

创建bash脚本

创建脚本的一般步骤为

1. 编写脚本，一般使用vim作为编写脚本的编辑器
2. 调试脚本
   bash -n script_name #检查语法
   bash -x script_name #调试

#如下为一个四则运算，判断用户输入的数字及运算符是否符合要求，符合要求再进行运算
#!/bin/bash

#---------------------------------------------
# Author:        zhuenbiao
# File Name:     arithmetic_operation.sh
# Create Time:   2017-07-28 22:50:08
#   Last Modified: 2017-07-28 22:50:08 
# Description:
# Version:           0.1
#---------------------------------------------

## check if interager of input number
#check_int() {
#   if [ -n "`echo "$1" | sed 's/[[:digit:]]//g'`" ]; then
#       echo "please input one interager "
#       exit 1
#   fi
#}

# check if interager of input number(next method)
check_int() {
    if [ `expr match "$1" "[[:digit:]]\+$"` = 0 ];then
        echo "please input one interager "
        exit 1
    fi
}

# check weather in "+,-,*,/" of input operator
check_operator() {
    if [ "${#1}" -ne "1" ];then
        echo "please input only one operator"   
        exit 1
    fi

    if [ -z "`echo "$1" | egrep -o '[-\+\*/]' `" ]; then
        echo "please input operator in '+,-,*,/' "  
        exit 1
    fi
}

# read first number 
read -p "please input first number:" num1
check_int "$num1"

# read operator 
read -p "please input one operator:" operator
check_operator "$operator"

# read next number
read -p "please input next number: " num2
check_int "$num2"

# calculation
echo "$num1 $operator $num2 = $((${num1}${operator}${num2}))" 

----------------------------------------------------------
[centos7@root math]# bash -n arithmetic_operation  <=检查语法
[centos7@root math]# bash -x arithmetic_operation  <=调试
+ read -p 'please input first number:' num1
please input first number:10   <=输入运算的第一个整数
+ check_int 10
++ expr match 10 '[[:digit:]]\+$'
+ '[' 2 = 0 ']'
+ read -p 'please input one operator:' operator
please input one operator:+   <=输入运算符
+ check_operator +
+ '[' 1 -ne 1 ']'
++ echo +
++ egrep -o '[-\+\*/]'
+ '[' -z + ']'
+ read -p 'please input next number: ' num2
please input next number: 5  <=输入运算的第二个整数
+ check_int 5
++ expr match 5 '[[:digit:]]\+$'
+ '[' 1 = 0 ']'
+ echo '10 + 5 = 15'
10 + 5 = 15      <=执行结果

3. 执行脚本，执行脚本之前一般给脚本执行权限，执行脚本有如下方式

   • bash script_name 不需执行权限
   • path/script_name,或 ./script_name 需要执行权限
   • source script_name 或 . script_name 需要执行权限

   其中前面两种是新建子进程，在子进程中执行脚本，不会影响当前进程的环境(变量，操作)，而第三钟是在当前进程中执行脚本，直接影响当前shell进程的环境。

4. 可以将经常执行脚本的目录添加到PATH路径中，这样就可以直接执行脚本

[centos7@root tools]# tail -n 2 /etc/bashrc
# Define PATH
PATH="$PATH:/app/scripts/tools:/app/scripts/test"

bash 脚本的组成结构

1. 脚本首行声明使用何种shell解释执行该脚本，虽然在bash环境中执行bash脚本不声明也能执行，但需按照编程规范声明。
   linux系统中常见的脚本解释器
   /bin/bash
   /usr/bin/perl
   /usr/bin/python

2. 规范的注释，声明了shebang机制后，接着写该脚本的一些注释信息，如作者，文件名，创建时间，描述信息，版本等。

3. 后面接着便是脚本的正文部分，该部分包括命令，变量，流程控制语句，我们编写脚本应该养成良好的习惯，比如规范的缩进，详细的注释，见名知义的命名。

#!/bin/bash

#---------------------------------------------
# Author:        zhuenbiao
# File Name:     arithmetic_operation.sh
# Create Time:   2017-07-28 22:50:08
# Last Modified: 2017-07-28 22:50:08 
# Description:
# Version:       0.1
#---------------------------------------------

## check if interager of input number
#check_int() {
# if [ -n "`echo "$1" | sed 's/[[:digit:]]//g'`" ]; then
#   echo "please input one interager "
#   exit 1
# fi
#}

# check if interager of input number(next method)
check_int() {
  if [ `expr match "$1" "[[:digit:]]\+$"` = 0 ];then
    echo "please input one interager "
    exit 1
  fi
}

bash 变量

相对于其他语言，bash脚本是不区分变量类型的，包括数字，bash也将其当做字符来存储。

bash中根据变量的作用范围不同可分为：

• 环境变量
  环境变量也叫全局变量，一旦声明，当前进程及子进程中都生效。但父进程中是无效的。
• 本地变量
  本地变量的生效范围仅在当前进程中有效，其子进程中都无效。
• 局部变量
  bash脚本中的某段代码片段中有效。

变量的赋值
普通变量

• 直接赋值：var_name=”hello everyone”
• 变量引用：var_name=$another_var
• 命令引用：var_name=`date +%F`

环境变量的赋值

• export var_name=value
• declare -x var_name=value

# 方法一
[centos7@root math]# export num1=10

#方法二
[centos7@root math]# num2=20
[centos7@root math]# export num2

#方法三
[centos7@root math]# declare -x num3=30
[centos7@root math]# echo $num3

变量引用

• $var_name
• ${var_name}

删除变量
unset var_name

定义只读变量
只读变量一旦定义，将无法重新赋值，删除，只有退出当前进程才可以消除

• readonly var_name=value
• declare -r var_name=value
  查看只读变量: readonly -p

查看变量

• 查看系统变量 env,printenv,declare -x
• 查看所有变量 set

bash 脚本实例

题一
当我们创建脚本时，总有一些重复性的工作，比如声明shebang，脚本头部说明信息，给脚本执行权限，这些重复性的工作有了脚本就应该告别

如下，我们编写脚本实现执行命令init_scripts.sh script_name就自动创建初始化好相应信息的脚本script_name

[centos7@root tools]# cat init_scripts.sh 
#!/bin/bash

#---------------------------------------------
# Author:        zhuenbiao
# File Name:     init_scripts
# Create Time:   2017-07-28 17:45:00
#   Last Modified: 2017-07-28 17:45:00
# Description:   automatically create head of
#                a script file
# Version:           0.1
#---------------------------------------------

# Check if input the file name
if [ "$#" -ne "1" ]; then
    echo "Input one file name"
    exit 1
fi

# Check if the file already exists
if [ -a $1 ]; then
    echo "The file \"$1\" already exists"
    exit 1
fi

# automatically create head of a script file
cat > $1 <<EOF
#!/bin/bash

#---------------------------------------------
# Author:        zhuenbiao
# File Name:     `echo $1`
# Create Time:   `date +"%F %T"`
#   Last Modified: `date +"%F %T"` 
# Description:
# Version:           0.1
#---------------------------------------------


EOF

chmod a+x $1
vim + $1

执行结果

[centos7@root test]# init_scripts.sh new_script
[centos7@root test]# cat new_script 
#!/bin/bash

#---------------------------------------------
# Author:        zhuenbiao
# File Name:     new_script
# Create Time:   2017-07-29 21:29:26
#   Last Modified: 2017-07-29 21:29:26 
# Description:
# Version:           0.1
#---------------------------------------------