shell脚本基础和脚本循环

shell基础

概述

Shell（外壳）是在 Linux/Unix 系统中用于与操作系统进行交互的一种命令行界面。
Shell 的主要功能包括：

常见的 Shell 类型有：

• Bash：GNU Bourne-Again SHell，是 Linux 发行版中最常用的 Shell。
• sh：Bourne Shell，是 Unix 系统中最早的 Shell。
• zsh：Z Shell，是一个功能强大的交互式Shell，用于Unix和类Unix系统（如Linux和macOS），提供了许多有用的功能，如命令补全、命令纠错等。
• fish：Friendly Interactive SHell，是一个用户友好的 Shell，提供了丰富的功能和易于使用的界面。
• csh、tcsh：C Shell，是 C 语言风格的 Shell，提供了命令补全和命令纠错等功能。
• nologin：奇怪的shell，作用是禁止用户登录

Shell脚本的一些主要应用场景：

• 自动化任务

• 系统管理

• 日志分析

• 数据处理

• 软件部署和发布

• 小型工具开发

• 网络管理

• 信息安全管理

• 持续集成和自动化测试

shell脚本的构成

基本的Shell脚本模板：

#!/bin/bash
# 这是一个Shell脚本示例
# 文件名: /root/first.sh
# 该脚本的功能是显示一个简单的欢迎信息

# 使用echo命令输出信息
echo "欢迎来到Shell脚本的世界！"

# 下面是一个带有变量的示例
NAME="用户"
echo "你好, $NAME!"

# 使用if语句进行条件判断
if [ -f /root/testfile.txt ]; then
    echo "/root/testfile.txt 文件存在。"
else
    echo "/root/testfile.txt 文件不存在。"
fi

# 使用循环遍历一个序列
for i in {1..5}
do
    echo "这是第 $i 次循环。"
done

# 使用函数封装一段代码
greet() {
    echo "你好，从函数greet()传来的问候！"
}

# 调用函数
greet

Shell脚本的执行

方法一：指定路径的命令

• 要求：文件必须有执行（x）权限。

• 使用chmod +x添加执行权限：

  chmod +x /root/first.sh
  

• 执行脚本：

  • 指定绝对路径：

    /root/first.sh
    

  • ./first.sh
    

方法二：指定Shell来解释脚本

• 不要求文件必须有执行权限。

• 使用sh或bash直接执行：

  sh /path/to/first.sh
  bash /path/to/first.sh
  

  这里/path/to/first.sh是脚本的路径，可以使用绝对路径或相对路径。

• 使用source或.命令：

  source /path/to/first.sh
  . /path/to/first.sh
  

  这两个命令效果相同，都是在当前shell环境中执行脚本中的命令，而不是创建一个新的子shell。

• source命令用于在当前shell环境中读取并执行指定脚本中的命令。这意味着脚本中定义的变量或函数会在执行后被保留在当前shell环境中。（source读取脚本里面的语句依次在当前shell里面执行，没有建立新的子shell。那么脚本里面所有新建、改变变量的语句都会保存在当前shell里面。）

子shell

• 目的：多进程并行处理任务。
• 产生方式：使用bash或其他shell命令执行脚本时，通常会创建一个新的子shell来执行脚本中的命令。
• 查看子shell：
  • 使用ps -ef --forest查看进程树。
  • 使用$BASH_SUBSHELL环境变量（在bash中）查看当前处于第几层子shell。

示例

• 查看子shell：

  echo $BASH_SUBSHELL    # 如果没有在子shell中，通常输出为空
  (echo $BASH_SUBSHELL)  # 输出1，表示在子shell中
  

• 嵌套子shell：

  (echo $BASH_SUBSHELL; (echo $BASH_SUBSHELL))  # 输出1，然后输出2
  

结论

• 使用sh、bash或指定路径执行脚本时，会创建一个新的子shell。
• 使用source或.执行脚本时，在当前shell环境中执行脚本命令，不创建新的子shell。
• 子shell用于并行处理任务，但需要注意变量和函数的作用域。

管道操作（|）与重定向

管道操作是Linux和Unix系统中一个非常强大的特性，它允许你将一个命令的输出直接作为另一个命令的输入。这种操作方式可以极大地提高命令行的灵活性和效率。

• 基本用法：command1 | command2
  • 这里，command1的输出会被直接传递给command2作为输入。
• 示例：
  • ps aux | grep nginx：列出所有进程，并通过grep命令过滤出包含nginx的行。
  • cat file.txt | wc -l：计算file.txt文件中的行数。

重定向

重定向允许你改变命令的标准输入（STDIN）、标准输出（STDOUT）和标准错误（STDERR）的默认设备（通常是键盘和显示器）。

• 标准输入（STDIN）：文件编号为0，默认是键盘。

• 标准输出（STDOUT）：文件编号为1，默认是显示器。

• 标准错误（STDERR）：文件编号为2，默认也是显示器，但用于输出错误信息。

• 重定向操作符：

  • <：重定向输入，从文件读取数据。
  • >：重定向输出，覆盖文件内容。
  • >>：重定向输出，追加到文件尾部。
  • 2> 和 2>>：分别用于重定向错误输出到文件和追加到文件。
  • &>：将标准输出和标准错误都重定向到同一个文件。
  • 2>&1：将标准错误重定向到标准输出的当前位置（常用于将错误输出和标准输出合并）。

• 示例：

  • echo "Hello, World!" > output.txt：将输出保存到output.txt，覆盖原有内容。
  • echo "Another line" >> output.txt：将输出追加到output.txt的末尾。
  • ls -lh 2> errors.txt：将ls -lh命令的错误输出保存到errors.txt。
  • ls -lh > output.txt 2>&1 或 ls -lh &> output.txt：将ls -lh的标准输出和错误输出都保存到output.txt。

注意

• 当使用重定向时，如果目标文件不存在，系统会自动创建它。
• 如果目标文件已经存在，并且你使用的是>或2>操作符，那么文件内容将被覆盖。使用>>或2>>可以保留原有内容并追加新内容。
• setenforce 0命令用于关闭SELinux的安全策略，但请注意，这样做可能会降低系统的安全性。在生产环境中，建议谨慎使用，并确保了解关闭SELinux可能带来的后果。

脚本调试debug

使用 -x 选项检查逻辑错误

当你运行 Bash 脚本时，可以在命令行中使用 -x 选项来启用调试模式。这将使 Bash 在执行脚本中的每个命令之前，先将其打印到标准错误（stderr）。这有助于你理解脚本的执行流程，并查看哪些命令被实际执行了。

bash -x script.sh

或者，如果你已经使脚本具有执行权限（通过 chmod +x script.sh），你也可以这样调用它：

bash -x ./script.sh

在脚本内部使用 set -x 和 set +x

如果你只想在脚本的某个部分启用调试模式，可以在脚本内部使用 set -x 来开启调试，并在需要时使用 set +x 来关闭它。

#!/bin/bash

# 脚本的其他部分...

set -x  # 开启调试模式
# 这里是要调试的命令
echo "This command will be printed before execution"
# ... 其他命令
set +x  # 关闭调试模式

# 脚本的其他部分...

使用 -n 选项检查语法错误

虽然 -n 选项不直接用于调试执行流程，但它可以帮助你检查脚本中的语法错误。使用 -n 选项运行脚本时，Bash 会读取脚本中的命令但不会执行它们，如果发现有语法错误，它会打印出错误消息。

bash -n script.sh

使用 trap 命令捕获错误

trap 命令允许你指定在接收到特定信号时要执行的命令。你可以使用它来捕获脚本中的错误（如退出信号），并执行一些清理操作或打印出调试信息。

#!/bin/bash

trap 'echo "Error occurred at line $LINENO"; exit' ERR

# 脚本的其他部分，可能会产生错误...

# 如果发生错误，上面的 trap 命令将执行

shell中的变量

概述

Shell 变量是 Shell 编程中用于存储和引用数据的实体。它们可以是简单的文本字符串、数字，或者在某些情况下，甚至是更复杂的数据结构（尽管这通常依赖于特定的 Shell 和其扩展功能）。变量使得 Shell 脚本能够处理动态数据，增强脚本的灵活性和可重用性。

变量的作用

1. 存储数据和字符串：Shell变量可以存储数字、文本字符串、文件名等各种类型的数据。这些数据可以是用户输入的信息、命令的输出结果，或者是脚本内部需要的临时数据。
2. 传递参数：在Shell脚本中，可以通过特殊的变量来获取传递给脚本的参数。比如，$1、$2、$@等变量分别表示第一个参数、第二个参数和所有参数的列表。
3. 控制程序流程：变量在控制程序流程中也起着重要作用。通过设置变量的值，可以控制脚本的分支和循环，实现条件判断和循环操作。
4. 提高可读性和可维护性：使用变量可以使脚本更具可读性和可维护性。通过给数据和字符串起一个有意义的名字，可以使脚本更易于理解和修改。
5. 避免重复输入：使用变量可以避免在脚本中重复输入相同的值或字符串，提高了代码的复用性和效率。

Shell 变量名与变量值

变量名：

使用固定的名称，由系统预设或用户定义

• 规则：
  1. 不要使用系统的命令作为变量名
  2. 不要使用中文
  3. 不能特殊符号开头 可以用_来开头
  4. 在指定变量名的时候有一个默认的规则：计算机：computer 学生：student a= b=
  5. 要有注释，还要注意前后一致
  6. 只能包含字母、数字、下划线
  7. 严格区分大小写

变量值：

能够根据用户设置、系统环境的变化而变化

1. 字符串（String）：
   Shell脚本中的变量默认就是字符串。当你给变量赋值时，无论值是什么，它都被视为字符串。
2. 整数（Int）：
   虽然变量本身是字符串，但你可以使用Shell的算术扩展（$((expression))）来进行整数运算。算术扩展允许你执行加、减、乘、除等整数运算。
3. 布尔值（Boolean）：
   Shell没有原生的布尔类型，但你可以使用整数（0表示假，非0表示真）或字符串（空字符串表示假，非空字符串表示真）来模拟布尔值。在条件判断语句（如if语句）中，你可以根据这些模拟的布尔值来决定是否执行某个代码块。
4. 浮点数（Float）和双精度浮点数（Double）：
   Shell本身不直接支持浮点数运算。但是，你可以通过调用外部程序（如bc、awk、perl、python等）来处理浮点数和双精度浮点数。这些外部程序提供了更丰富的数学运算功能，包括浮点数运算。
   • bc是一个任意精度的计算器语言，它允许你设置小数点后的位数（即精度），并执行浮点数运算。
   • awk是一个强大的文本处理工具，它内置了对浮点数的支持，并提供了printf函数来格式化输出浮点数。

变量的作用范围

在编程中，变量的作用范围（也称为变量的作用域）指的是变量在程序中可以被访问和修改的区域。根据变量的作用范围，变量可以被分为局部变量和全局变量两大类。

局部变量（Local Variables）

局部变量是在函数或代码块内部定义的变量。它们的作用范围仅限于定义它们的函数或代码块内部。一旦离开这个函数或代码块，局部变量就不再可用（即它们会被销毁）。这意味着局部变量只在定义它们的函数或代码块执行时存在，并且每个函数或代码块的局部变量都是独立的，互不影响。
特点：

• 只在定义它们的函数或代码块内部可见和可用。
• 函数或代码块执行完毕后，局部变量会被销毁。
• 不同的函数或代码块可以定义同名的局部变量，这些变量互不影响。

全局变量（Global Variables）

全局变量是在函数或代码块外部定义的变量。它们的作用范围是整个程序，即在整个程序中都可以访问和修改全局变量。全局变量在程序启动时被创建，在程序结束时被销毁。
特点：

• 在整个程序中都是可见的。
• 可以在程序的任何地方被访问和修改（但在某些编程语言中，可能需要特定的声明来在函数内部访问全局变量）。
• 如果多个函数或代码块需要共享数据，全局变量是一个选择，但过度使用全局变量可能会导致代码难以理解和维护。

注意

• 局部变量和全局变量的命名可以相同，但在同一个作用域内，局部变量的优先级高于全局变量。这意味着在函数内部，如果定义了与全局变量同名的局部变量，那么在该函数内部访问该变量时，会先访问局部变量。
• 为了避免命名冲突和提高代码的可读性，建议给局部变量和全局变量使用不同的命名规则或前缀。
• 在多线程编程中，全局变量的访问需要特别注意线程安全问题，因为多个线程可能会同时修改全局变量的值。

变量的类型

1. 环境变量

定义：环境变量是在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数。它们是在操作系统中一个具有特定名字的对象，包含了一个或多个应用程序所将使用到的信息。环境变量对系统内的所有用户进程都是可见的，可以被子进程继承。
常见环境变量：

• PATH：存储了所有命令所在的路径，当要求系统运行一个程序而没有给出其完整路径时，系统会在PATH指定的路径中查找该程序。
• HOME：用户登录时的主目录。
• USER、UID：当前用户的用户名和用户ID。
• HOSTNAME：当前主机名。
• PWD：当前工作目录的路径。
• PS1：定义系统提示符的变量，用于显示命令行的提示符。
• LANG：当前语言设置。

2. 位置变量

定义：位置变量主要是用来向脚本或程序中传递参数或数据的。它们在脚本或程序中被自动赋值，其名称和作用是固定的，不能自定义。
常见的位置变量：

• $0：表示当前执行的脚本或命令的名称（包括路径）。
• $1 到 $9：分别代表传递给脚本或命令的第一个到第九个参数。
• ${10} 及以上：对于超过9个的参数，需要使用大括号{}来明确变量的界限，如${10}、${11}等。
• $*：表示传递给脚本的所有参数，但是将所有参数视为一个整体（即一个字符串）。当$*被双引号（"）包围时，它会将所有的参数视为一个单一的字符串。
• $@：也表示传递给脚本的所有参数，但是与$*不同的是，$@将每个参数视为独立的字符串。当$@被双引号（"）包围时，它会保留每个参数作为独立的字符串。
• $#：表示传递给脚本的参数的个数。

注意：

• 在编写Shell脚本时，应该注意参数的数量和顺序，因为位置变量是根据它们在命令行中出现的顺序来命名的。
• 当处理不确定数量的参数时，应该使用$#来检查参数的个数，以避免潜在的错误。
• 在使用$*和$@时，要注意它们在被双引号包围时的行为差异，并根据需要选择使用。

3. 预定义变量

常见预定义变量：

1. $0：当前执行的脚本或命令的名称（包括路径）。在脚本中，它通常用于输出脚本自身的名称。
2. $1 到 $9：位置参数，分别代表传递给脚本或命令的第一个到第九个参数。超过9个的参数可以通过${10}、${11}等方式访问。
3. $* 和 $@：都代表传递给脚本的所有参数，但在双引号中引用时行为不同。$*将所有参数视为一个整体（一个字符串），而$@将每个参数视为独立的字符串。
4. $#：位置参数的数量，即传递给脚本的参数个数。
5. $$：当前Shell进程的PID（进程ID）。这是一个非常重要的变量，用于唯一标识当前运行的Shell进程。
6. $!：后台运行的最后一个进程的PID。这在你需要知道某个后台进程的ID以便稍后对其进行管理时非常有用。
7. $?：上一条命令的退出状态。如果命令成功执行，则$?的值通常为0；如果命令执行失败，则$?的值为非0值。这个变量在条件判断中非常有用。
8. $-：显示Shell使用的当前选项，这与set命令的功能相同。它可以用来查看或修改Shell的行为选项。

使用：预定义变量为Shell编程提供了许多便利，它们允许脚本或命令获取关于当前环境或之前操作的信息。

4.自定义变量

定义：

• 变量名：自定义变量的名称可以由字母、数字和下划线组成，但不能以数字开头。为了避免与系统命令或环境变量冲突，建议变量名具有一定的描述性和可读性。
• 赋值：定义变量时，使用等号（=）将变量名与变量值连接起来，注意等号两边不能有空格。如果变量值中包含空格、特殊字符（如*、?、$等），则需要用引号（单引号或双引号）将变量值括起来。

示例：
定义一个名为my_var的自定义变量，并赋予它值"Hello, world!"，可以这样做：

my_var="Hello, world!"

引用：

• 调用变量：在Shell中，要引用（或称为“展开”）自定义变量的值，需要在变量名前加上美元符号（$）。例如，要打印上面定义的my_var变量的值，可以使用：

echo $my_var

特性：

• 作用域：自定义变量默认只在定义它们的shell进程及其子进程中有效。一旦shell进程结束，这些变量也将不再存在。
• 修改和覆盖：可以通过重新赋值来修改自定义变量的值，新的值会覆盖旧的值。
• 只读变量：可以使用readonly命令将自定义变量设置为只读，之后就不能再修改这个变量的值了。

查看和取消：

• 查看变量：可以使用set命令（不带任何选项）来查看当前shell环境中定义的所有变量，包括自定义变量和环境变量。但更常用的是通过echo或printenv（针对环境变量）命令来查看特定变量的值。
• 取消变量：可以使用unset命令来取消（或称为“删除”）自定义变量，之后这个变量将不再存在，也不能再引用它的值了。

变量中的符号

基础符号

1. 双引号 " ":弱引用， 双引号允许在字符串中引用变量，同时允许在字符串中包含转义字符。
2. 单引号 ’ ': 强引用，单引号中的字符会原样输出，不会进行变量替换或命令替换。
3. 小括号 ( ): 在shell中，用于创建子shell，定义数组。在正则表达式中，用于捕获组，可以匹配并记住匹配的字串。
4. 中括号 [ ]: 用于条件测试和数组索引。在条件测试中，它用于比较数字或字符串是否满足某个条件（如[ $a -eq $b ]）。在数组索引中，用于指定数组中的元素（如${array[index]}）。在正则表达式中，用于定义字符集，匹配中括号中的任意一个字符。
5. 大括号 { }: shell中用于扩展字符串或者序列，也用于定义代码块。在正则表达式中不常用，用于扩展的正则表达语法中可能表示的数量范围。
6. 双中括号 [[ ]]: 在bash等shell中，用于更强大的条件测试，是更强大的引用。
7. 双小括号 (( )): 专门用于算术运算，支持算术比较，并且算术表达式中的变量可以自动转换为整数。

变量的运算

1. 使用expr命令

expr命令是一个用于执行整数算术运算的命令行工具。它也可以用于字符串操作和其他功能，但在这里我们只关注算术运算。

a=5
b=3
c=$(expr $a + $b)
echo $c  # 输出 8

2. 使用双小括号(( ))

a=5
b=3
((c = a + b))
echo $c  # 输出 8

注意：在(( ))中，变量名前的$符号是可选的，但在使用$(( ))进行算术扩展时，变量名前的$是必须的。

3. 使用let命令

let命令也是Bash Shell中用于执行算术运算的命令。它的语法比较接近C语言中的赋值语句。

a=5
b=3
let c=a+b
echo $c  # 输出 8

4. 使用bc命令

对于更复杂的算术运算（如浮点运算），可以使用bc命令。bc是一个任意精度的计算器语言。

a=5
b=3
c=$(echo "$a / $b" | bc)
echo $c  # 输出 1.6666...（根据bc的配置，可能会有不同的精度）

# 对于浮点运算，可以设置bc的小数点后的位数:
c=$(echo "scale=2; $a / $b" | bc)
echo $c  # 输出 1.67

#scale是一种特殊的变量可以用于指定小数位的精度：
scale=2
result=$(echo "scale=$scale;10/3" | bc )
echo=result
3.33

后缀自增和自减（i++、i--）

在Bash中，你可以通过先使用变量的值，然后再将其增加或减少来实现后缀自增自减的效果。但是，由于Bash的语法限制，你通常需要在两条语句中完成这个操作：

i=5
# 后缀自增
echo $i    # 输出 5
((i++))    # 或者 let i=i+1
echo $i    # 输出 6

# 后缀自减
((i--))    # 或者 let i=i-1
echo $i    # 输出 5（如果之前i是6的话）

前缀自增（++i）

前缀自增在Bash中可以通过在算术扩展中先增加变量的值，然后再使用它的值来实现：

i=5
# 前缀自增
((++i))    # 或者 let i=i+1，但这里主要是展示++i的效果
echo $i    # 输出 6

条件运算

test命令（也称为[ ]）是Shell脚本中用于进行条件测试的命令。它用于检查某个条件是否成立，并根据结果返回一个退出状态码（exit status）。如果条件成立，test命令返回0；如果条件不成立，返回非0值。

test命令的语法：

test condition

或者使用方括号形式：

[ condition ]

常用的test命令条件：

1. 文件测试：
   [ 操作符 文件/目录 ]
   • -e：文件存在
   • -f：普通文件存在
   • -d：目录存在
   • -r：文件可读
   • -w：文件可写
   • -x：文件可执行
2. 字符串测试：

[ 字符串1 = 字符串2 ]或者[ 字符串1 == 字符串2 ]
[ 字符串1 != 字符串2]

• = 或 ==：字符串相等
• !=：字符串不等
• -z：字符串长度为0
• -n：字符串长度不为0

[ -z "字符串" ]#检查是否为空（未定义或者赋空值的变量视为空串）
[ -n "字符串" ]#检查是否字符串存在

3. 整数测试：

[ 整数变量1 操作符 整数变量2]

• -eq：整数相等
• -ne：整数不等
• -gt：整数大于
• -lt：整数小于
• -ge：整数大于等于
• -le：整数小于等于

4. 逻辑测试：

[ 表达式1 ] 操作符 [ 表达式2 ]
   命令1 操作符 命令2

• -a 或 &&：逻辑与
• -o 或 ||：逻辑或
• -! 或 !：逻辑非
  &&、|| 能正常存在于[[]]条件判断中，但[]中会报错：

a=5
[$a -ne 1] &&[ $a != 2] 等同于 [ $a -ne | -a $a != 2 ]

示例：

# 文件测试
if test -f "myfile.txt"; then
  echo "File exists"
fi

# 字符串测试
name="World"
if [ "$name" = "World" ]; then
  echo "Hello, World!"
fi

# 整数测试
a=5
b=3
if [ $a -eq $b ]; then
  echo "a equals b"
else
入代码片
  echo "a does not equal b"
fi

需要注意的是，在使用方括号[ ]时，左右两边需要有空格，否则会被解释为文件名。例如，[ $a -eq $b ]是正确的，而[$a -eq $b]是不正确的。

if的条件分支

在Shell脚本中，if语句用于根据条件表达式的结果来执行不同的代码块。if语句可以包含多个条件分支，包括else if（或写作elif）和else。

基本if语句

if [ 条件表达式 ]; then
    # 如果条件为真，则执行这里的命令
    echo "条件为真"
fi

包含else的if语句

if [ 条件表达式 ]; then
    # 如果条件为真，则执行这里的命令
    echo "条件为真"
else
    # 如果条件为假，则执行这里的命令
    echo "条件为假"
fi

包含else if（或elif）的if语句

if [ 条件表达式1 ]; then
    # 如果条件1为真，则执行这里的命令
    echo "条件1为真"
elif [ 条件表达式2 ]; then
    # 如果条件1为假但条件2为真，则执行这里的命令
    echo "条件2为真"
else
    # 如果所有条件都为假，则执行这里的命令
    echo "所有条件都为假"
fi

注意

• 条件表达式需要用方括号[]包围，并且方括号和表达式之间必须有空格。
• 在Shell中，常见的条件测试包括文件测试（如-f表示文件存在且为普通文件）、字符串测试（如=、!=用于字符串比较）和数值测试（如-eq、-ne、-gt、-ge、-lt、-le分别用于等于、不等于、大于、大于等于、小于、小于等于的比较）。
• 在Shell脚本中，then、elif、else和fi是关键字，用于控制if语句的流程。

示例

#!/bin/bash

# 检查文件是否存在
if [ -f /path/to/your/file.txt ]; then
    echo "文件存在"
elif [ -d /path/to/your/directory ]; then
    echo "目录存在但文件不存在"
else
    echo "文件或目录都不存在"
fi

if的嵌套使用

#!/bin/bash

# 假设这是用户输入的性别编号和成绩
read -p "请输入性别编号（1为男生，2为女生）：" gender
read -p "请输入成绩（0~10）：" score

# 第一个if语句检查性别
if [ $gender -eq 1 ]; then
    # 男生
    if [ $score -ge 0 -a $score -le 5 ]; then
        echo "该男学员不合格"
    elif [ $score -ge 6 -a $score -le 7 ]; then
        echo "该男学员合格"
    elif [ $score -ge 8 -a $score -le 10 ]; then
        echo "该男学员很优秀"
    else
        echo "成绩输入错误，男生的成绩应该在0到10之间。"
    fi
elif [ $gender -eq 2 ]; then
    # 女生
    if [ $score -ge 0 -a $score -le 6 ]; then
        echo "该女学员不合格"
    elif [ $score -ge 7 -a $score -le 8 ]; then
        echo "该女学员合格"
    elif [ $score -ge 9 -a $score -le 10 ]; then
        echo "该女学员很优秀"
    else
        echo "成绩输入错误，女生的成绩应该在0到10之间。"
    fi
else
    # 性别输入错误
    echo "性别编号输入错误，请输入1（男生）或2（女生）。"
fi

在这个例子中，有两个嵌套的if语句：

1. 外层的if语句检查用户输入的性别编号是否为1（男生）或2（女生）。
2. 对于每个性别，内层的if语句检查成绩并根据成绩给出评价。
   如果性别编号不是1也不是2，外层的if语句将执行else部分，并输出性别编号输入错误的消息。
   对于每个性别，如果成绩不在预期的范围内，内层的if语句将执行else部分，并输出成绩输入错误的消息。

case

在Shell脚本中，case语句是一种多路分支语句，它允许脚本根据变量的值来执行不同的代码块。这种方式比多个嵌套的if-elif-else语句更简洁、更易于理解。

case语句的基本语法：

case 变量 in
    模式1)
        # 如果变量匹配模式1，则执行这里的命令
        ;;
    模式2)
        # 如果变量匹配模式2，则执行这里的命令
        ;;
    ...
    *)
        # 默认模式，如果没有任何模式匹配，则执行这里的命令
        ;;
esac

这里的esac是case语句的结束标记，类似于if语句的fi。

示例

#!/bin/bash

# 读取用户输入的星期几
read -p "请输入星期几（1-7）：" day

case $day in
    1)
        echo "今天是星期一"
        ;;
    2)
        echo "今天是星期二"
        ;;
    3)
        echo "今天是星期三"
        ;;
    4)
        echo "今天是星期四"
        ;;
    5)
        echo "今天是星期五"
        ;;
    6)
        echo "今天是星期六"
        ;;
    7)
        echo "今天是星期日"
        ;;
    *)
        echo "无效的输入，请输入1到7之间的数字"
        ;;
esac

在case语句中，每个模式后面可以跟一个或多个模式匹配符，用于扩展模式匹配的能力。但是，在简单的使用场景中，通常不需要这些高级功能。

注意，在case语句中，每个;;表示一个模式块的结束。如果某个模式块中的命令不需要立即结束（即，你想在同一个模式块中执行多个命令），你可以简单地将这些命令依次写在该模式块中，而不需要在每个命令后面都加上;（尽管加上也无妨）。但是，模式块之间的分隔是必须的，以确保Shell能够正确地区分不同的模式块。

此外，case语句中的模式匹配是区分大小写的，这意味着1和1（虽然在这里它们看起来一样）会被视为相同的模式，但1和One则会被视为不同的模式。如果你需要进行不区分大小写的匹配，你可能需要使用外部命令（如tr、awk等）来转换变量和模式的大小写，或者在case语句中使用通配符（尽管这通常不是进行不区分大小写匹配的最佳方法）。

使用if语句结合case

在某些情况下，你可能不需要完整的 case 嵌套，而是可以简单地使用 if 语句来结合多个条件。这虽然不是 case 的嵌套，但可以达到类似的效果。

#!/bin/bash

read -p "Enter a number (1-3): " number

if [ $number -eq 1 ]; then
    read -p "Enter a letter (a-c): " letter
    case $letter in
        a)
            echo "Number 1 and letter a"
            ;;
        b)
            echo "Number 1 and letter b"
            ;;
        c)
            # 这里可以模拟另一个“嵌套”的case，但实际上只是另一个case
            echo "Number 1 and letter c, entering another 'case' like scenario"
            read -p "Sub-option (x-z): " sub_option
            case $sub_option in
                x)
                    echo "Sub-option x"
                    ;;
                y)
                    echo "Sub-option y"
                    ;;
                z)
                    echo "Sub-option z"
                    ;;
                *)
                    echo "Invalid sub-option"
                    ;;
            esac
            ;;
        *)
            echo "Invalid letter for number 1"
            ;;
    esac
elif [ $number -eq 2 ]; then
    echo "Number 2 selected"
elif [ $number -eq 3 ]; then
    echo "Number 3 selected"
else
    echo "Invalid number"
fi

在这个例子中，并没有真正嵌套 case 语句，而是在第一个 case 语句的一个分支内使用了另一个 case 语句来模拟更复杂的决策流程。在Shell脚本中，通常通过函数、循环和条件语句（如 if 和 case）的组合来实现复杂的逻辑。

for循环

在Bash（以及许多其他Shell）中，for循环有几种不同的格式，但主要可以归纳为两大类：基于列表的for循环和C语言风格的for循环。

for循环的基本格式

1. 基于列表的for循环

这种for循环遍历一个由空格分隔的列表（或数组）中的每个元素。
基本格式：

for variable（←变量名） in list（←范围）
do（←开始）
 #（执行内容：若满足循环则作什么动作）
  command1
  command2
  ...
done（←结束）

• variable：在每次迭代中，列表中的一个元素会被赋值给这个变量。
• list：一个由空格分隔的元素列表，或者是一个命令的替换结果（即命令的输出），或者是一个数组。
• do ... done：循环体，即每次迭代时要执行的命令序列。

示例：

for i in 1 2 3 4 5
do
  echo "Number $i"
done

或者使用序列扩展（Bash 4.0及以上）：

for i in {1..5}
do
  echo "Number $i"
done

for file in *.txt
do
  echo "Processing $file"
done

2. C语言风格的for循环

这种for循环提供了更复杂的迭代控制，类似于C语言中的for循环。
基本格式：

for (( initialization; condition; step ))
#即：((表达式1（定义、赋值）；表达式2（是否循环、退出条件）；表达式3（决定循环变量如何改变、何时结束）))
do
  command1
  command2
  ...
done

• initialization：在循环开始前执行的初始化表达式。
• condition：在每次迭代开始前评估的条件表达式。如果条件为真（即非零），则执行循环体；如果为假（即零），则退出循环。
• step：在每次迭代结束时执行的更新表达式。
• do ... done：循环体，即条件为真时执行的命令序列。

示例：

for (( i=1; i<=5; i++ ))
do
  echo "Number $i"
done

这个循环会打印从1到5的数字。

注意

• Bash中的for循环是区分大小写的。
• 在使用基于列表的for循环时，如果列表中的元素包含空格或特殊字符（如换行符、引号等），可能需要采取额外的措施来正确处理这些元素（例如，使用find ... -print0与read -d ''的组合）。
• C语言风格的for循环是Bash的一个扩展特性，可能在非Bash的Shell中不可用或行为不同。然而，它在Bash脚本中非常有用，特别是当需要执行复杂的数学计算或需要更精细地控制迭代过程时。

其他循环

基于文件的for循环

for file in /path/to/directory/*; do
 command
done

for file in /home/user/documents/*; do
 echo "file is $file"
done

输出：

file is /home/user/documents/1.txt
file is /home/user/documents/2.txt
file is /home/user/documents/3.txt

死循环

在Shell脚本中，可以通过设置一个永远为真的条件来创建一个死循环。以下是一个简单示例：

for (( ; ; )); do
    echo "这是一个死循环"
done

在这个示例中，for循环的条件部分为空，表示永远为真。因此，循环将无限次执行，直到手动停止脚本。
为了防止死循环导致系统资源耗尽，可以在循环体内添加一些条件判断，以便在满足特定条件时退出循环。例如：

count=0
for (( ; ; )); do
    echo "这是一个死循环"
    count=$((count + 1))
    if [ $count -ge 10 ]; then
        break
    }
done

在这个示例中，我们使用一个计数器变量count来记录循环执行的次数。当count达到10时，使用break命令退出循环。
死循环可能会导致系统资源耗尽，因此在实际应用中应尽量避免使用死循环。

常用转义符

在Shell脚本中，除了常见的转义字符如反斜杠（\）、单引号（'）、双引号（"）等，还有许多其他特殊字符的转义用法。这些特殊字符在Shell中具有特定的含义，但通过使用转义符（主要是反斜杠\），可以改变它们的解释方式，使它们被当作普通字符处理。

1. 变量替换和命令替换相关字符：
   • $：用于变量替换。如果需要在字符串中直接使用$字符，需要对其进行转义，如\$。
   • `（反引号）或$()：用于命令替换。但在现代Shell脚本中，更推荐使用$()来进行命令替换，因为它更易读且支持嵌套。如果需要在字符串中直接使用反引号，也需要进行转义，但通常建议使用单引号或双引号加转义的方式来实现。
2. 通配符和文件名扩展相关字符：
   • *：通配符，匹配任意数量的字符（包括零个字符）。如果需要在字符串中直接使用*字符，需要对其进行转义，如\*。
   • ?：通配符，匹配任意单个字符。同样，如果需要在字符串中直接使用?字符，也需要进行转义，如\?。
   • [ ]：字符类匹配。用于匹配方括号内的任意单个字符。如果需要在字符串中直接使用方括号，特别是当它们用作字符类的边界时，可能需要进行转义，如\[和\]。
3. 控制字符：
   • \b：转义后相当于按退格键（backspace），但前提是"\b"后面存在字符；“\b"表示删除前一个字符，”\b\b"表示删除前两个字符。
   • \c：不换行输出，在"\c"后面不存在字符的情况下，作用相当于 echo -n； 但是当"\c"后面仍然存在字符时，"\c"后面的字符将不会被输出。
   • \n：换行，被输出的字符从"\n"处开始另起一行。
   • \f：换行，但是换行后的新行的开头位置连接着上一行的行尾。
   • \v：与\f相同。
   • \t：转以后表示插入tab，即横向制表符（tab）。
   • \\ 表示插入"\"本身；
   • \r 光标移至行首，但不换行，相当于使用"\r"以后的字符覆盖"\r"之前同等长度的字符；但是当"\r"后面不存在任何字符时，"\r"前面的字符不会被覆盖
4. 其他特殊字符：
   • &：在后台运行命令。如果需要在字符串中直接使用&字符，并且不希望它被解释为后台运行的指示符，需要对其进行转义，如\&。
   • |：管道符。用于将一个命令的输出作为另一个命令的输入。如果需要在字符串中直接使用|字符，并且不希望它被解释为管道符，也需要进行转义，如\|。
   • ;：命令分隔符。用于在同一行中分隔多个命令。如果需要在字符串中直接使用;字符，并且不希望它被解释为命令分隔符，需要进行转义，如\;。
   • \（反斜杠本身）：在需要输出反斜杠字符时，需要使用两个反斜杠来表示一个反斜杠字符，即\\。

需要注意的是，转义字符\只对紧跟其后的单个字符起作用。如果需要转义多个字符，需要为每个字符分别添加\。此外，在某些上下文中（如正则表达式中），转义字符的用法可能有所不同，需要根据具体情况进行处理。

关于 continue、break 和 exit

continue

continue 用于跳过当前循环的剩余部分，并立即开始下一次循环。它不会终止整个循环，只会跳过当前迭代。

示例：

for i in {1..5}
do
    if [ $i -eq 3 ]
    then
        continue
    fi
    echo "$i"
done

输出：

1
2
4
5

在嵌套循环中，continue [数字] 可以跳过指定层数的循环。例如：

for i in {1..10}
do
    if [ $i -eq 5 ]
    then
        continue 2
    fi
    echo "i=$i"
done

break

break 用于立即终止当前循环，并继续执行循环后面的代码。它可以带一个数字参数，表示要跳出的循环层数。

示例：

for i in {1..10}
do
    if [ $i -eq 5 ]
    then
        break
    fi
    echo "$i"
done

输出：

1
2
3
4

在嵌套循环中，break [数字] 可以跳出指定层数的循环。例如：

for j in {1..3}
do
    for i in {1..5}
    do
        if [ $i -eq 2 ]
        then
            break 2
        fi
        echo "$i"
    done
done

输出：

1
3

exit

exit 命令用于立即终止整个脚本的执行。当 exit 被执行时，脚本会立即停止运行，不再执行后续的任何代码。

示例：

#!/bin/bash
for j in {1..3}
do
    for i in {1..5}
    do
        if [ $i -eq 3 ]
        then
            exit
        fi
        echo "$i"
    done
done

输出：

1
2

总结：

• continue 用于跳过当前循环的剩余部分，并立即开始下一次循环。
• break 用于立即终止当前循环，并继续执行循环后面的代码。
• exit 用于立即终止整个脚本的执行。
• continue [数字] 和 break [数字] 可以用于嵌套循环中，分别跳过或终止指定层数的循环。

set -x 和 set +x

• set -x：开启调试模式，会在命令执行前打印出要执行的命令。
• set +x：关闭调试模式，不再打印要执行的命令。

while循环与until循环

while循环的基本格式

while [ 判断条件 ]
do
    执行动作
done

• 判断条件：这是一个返回真（0）或假（非0）的表达式。如果条件为真，则执行do和done之间的命令；如果条件为假，则跳过这些命令，继续执行done之后的命令。

• 执行动作：这是当判断条件为真时要执行的命令或命令序列。

• done：这标志着while循环的结束。

死循环的几种实现方式

死循环是指循环条件永远为真，导致循环体内的命令无限次执行。

1. 使用固定为真的条件

   while [ 1 -eq 1 ]
   do
       # 执行命令
   done
   

2. 使用true命令
   true是一个总是返回真（0）的命令，因此可以直接用作while循环的条件。

   while true
   do
       # 执行命令
   done
   

3. 使用冒号（:）
   冒号（:）是一个空命令，它等价于true，也常用于创建死循环。

   while :
   do
       # 执行命令
   done
   

退出循环

• break：用于立即退出循环。
• continue：用于跳过本次循环的剩余部分，直接开始下一次循环。
• 修改循环条件：通过修改循环条件使其变为假，从而自然退出循环。

until循环、与while循环的区别

until 循环确实是一种在条件不满足时持续执行循环体，直到条件满足时退出循环的控制结构。它与 while 循环相反，while 循环是在条件满足时执行循环体。

until 循环示例

首先，我们来看 until 循环的示例：

#!/bin/bash
i=0
sum=0
until [ $i -gt 10 ]  # 当 $i 大于 10 时退出循环
do
    echo $i          # 打印当前的 $i 值
    let i++          # $i 自增
    sum=$(($sum+$i)) # 将 $i 的值加到 $sum 上
done
echo "Sum: $sum"     # 循环结束后打印总和

在这个脚本中，until 循环会一直执行，直到 $i 的值大于 10。每次循环都会打印当前的 $i 值，将其加到 $sum 上，并将 $i 自增。循环结束后，会打印出 $sum 的值。

while 循环方式

接下来，我们看一个 while 循环的示例，该示例计算从 0 到 100（包括 100）的整数和：

#!/bin/bash
i=0
sum=0
while [ $i -le 100 ]  # 当 $i 小于或等于 100 时执行循环
do
    sum=$((sum+i))    # 将 $i 的值加到 $sum 上，注意这里使用了更现代的算术扩展语法
    let i++           # $i 自增
done
echo "Sum: $sum"      # 循环结束后打印总和

在这个脚本中，while 循环会一直执行，直到 $i 的值大于 100。每次循环都会将 $i 的值加到 $sum 上，并将 $i 自增。循环结束后，会打印出 $sum 的值。