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Linux探索之旅 | 第五部分第三课:变量在手,Shell不愁

《Linux探索之旅 | 第五部分第三课:变量在手,Shell不愁》

— 作者 谢恩铭 转载请注明出处


《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:

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你会发现运行这个脚本之后会出错:

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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
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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
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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

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"
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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"
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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:

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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…」):

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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:

类型 表示
单引号
双引号
反引号 `

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
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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
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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:

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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:

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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。

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-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:

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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:

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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:

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-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 !」。

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-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:

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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
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可用的运算符是以下几种:

运算 符号
加法 +
减法
乘法 *
除法 /
幂(乘方) **
余(整数除法的余数) %

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"

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:

《Linux探索之旅 | 第五部分第三课:变量在手,Shell不愁》

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」。

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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:

《Linux探索之旅 | 第五部分第三课:变量在手,Shell不愁》

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"
《Linux探索之旅 | 第五部分第三课:变量在手,Shell不愁》

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"
《Linux探索之旅 | 第五部分第三课:变量在手,Shell不愁》

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。

《Linux探索之旅 | 第五部分第三课:变量在手,Shell不愁》

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]}
《Linux探索之旅 | 第五部分第三课:变量在手,Shell不愁》

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[*]}
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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


我是谢恩铭,在巴黎奋斗的软件工程师。
热爱生活,喜欢游泳,略懂烹饪。
人生格言:“向着标杆直跑”

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