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【Linux入门】shell基础篇——变量与运算

时间：2024-08-27 13:22:34浏览次数：16  
标签：脚本 Shell 入门 echo shell 参数 Linux 字符串 变量

文章目录

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 、 2、 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

在Shell编程中，变量是存储信息的基本单位，它们可以根据其作用和来源分为环境变量、位置变量和预定义变量。

1. 环境变量（Environment Variables）

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。

设置与查看：

  • 在Unix/Linux系统中，可以使用export命令设置环境变量，如export PATH=$PATH:/new/path。
  • 使用echo命令结合$符号查看环境变量的值，如echo $PATH。

2. 位置变量（Positional Variables）

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。

位置变量的使用示例：
假设有一个名为example.sh的脚本，内容如下：

#!/bin/bash
echo "脚本名称: $0"
echo "第一个参数: $1"
echo "第二个参数: $2"
echo "所有参数个数: $#"
echo "所有参数作为整体: $*"
echo "所有参数独立显示: $@"

执行该脚本并传递一些参数，如：

./example.sh arg1 arg2 arg3

输出将会是：

脚本名称: ./example.sh
第一个参数: arg1
第二个参数: arg2
所有参数个数: 3
所有参数作为整体: arg1 arg2 arg3
所有参数独立显示: arg1 arg2 arg3

注意：当$*和$@不加双引号时，它们在大多数情况下表现相似，但在被双引号包围时，它们的行为会有所不同。
进阶版使用：

  • 处理超过9个的参数：使用${10}、${11}等形式来访问超过9个的参数。
  • 在循环中处理所有参数：可以使用for循环结合$@或$*（但通常推荐使用$@）来遍历所有参数。
  • 参数扩展和修改：可以使用Shell的参数扩展功能来对位置变量的值进行修改或扩展。

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（Predefined Variables）

定义：预定义变量是Bash（或其他Shell）已经定义好的变量，它们的名称和作用都是固定的，用户不能修改其名称，但可以在脚本或命令行中引用它们的值。
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。

补充：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

或者，为了防止变量名与后面紧跟的字符混淆，可以使用花括号将变量名括起来：

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。

注意：

  • 定义变量时，避免使用与系统命令或保留关键字相同的名称，以防止冲突。
  • 在引用变量时，注意特殊字符和空格的处理，必要时使用引号。
  • 自定义变量是Shell脚本编程中非常灵活和强大的工具，合理利用它们可以大大提高脚本的编写效率和可读性。

变量中的符号

在Shell脚本编程中，各种符号和引号扮演着重要的角色，它们定义了变量的处理方式、表达式的求值方式以及命令的执行方式。

基础符号

  1. 双引号 (" "): 双引号允许在字符串中引用变量（变量会被解析成其值），同时允许在字符串中包含转义字符（如\n表示换行）。但双引号内的变量名周围如果有空格，则空格也会被视为字符串的一部分。
  2. 单引号 (’ '): 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。单引号内的所有字符都被视为字符串的组成部分，包括空格和特殊字符。
  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。是一种比单中括号更强大的条件表达式，支持模式匹配等特性（如[[ $a == z* ]]）。
  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。双小括号是bash shell的扩展。

弱引用与强引用

在Shell脚本中，弱引用和强引用主要涉及变量的处理方式：

弱引用

  • 定义：使用${var}或$var的形式来引用变量。
  • 特点：
    • 允许变量扩展，即如果变量存在，它的值会被替换到引用处。
    • 保留特殊字符的字面意义，特殊字符不会被Shell解释为命令或参数分隔符。
  • 示例：
    name="World"
echo "Hello, $name!"  # 输出: Hello, World!

强引用

  • 定义：使用单引号' '来引用内容。
  • 特点：
    • 阻止任何变量扩展，变量名会被视为普通文本。
    • 阻止特殊字符的解释，所有内容都被视为普通文本。
  • 示例：
    name="World"
echo 'Hello, $name!'  # 输出: Hello, $name!

总结来说，弱引用允许变量扩展和特殊字符的字面解释，而强引用则完全阻止这些行为，确保内容按原样输出。

变量的运算

数值运算

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

注意：expr命令中的运算符（如+、-、*、/）和变量之间需要有空格。

2. 使用双小括号(( ))

双小括号(( ))是Bash Shell的一个扩展，用于执行算术运算。它提供了比expr更自然和灵活的语法。

a=5
b=3
((c = a + b))
echo $c  # 输出 8
# 或者，更常见的是
((c = $a + $b))
echo $c  # 输出 8
# 或者使用 $(( )) 来进行算术扩展
c=$((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
# 或者使用 $ 符号
let c=$a+$b
echo $c  # 输出 8

注意：在let命令中，变量名前的$符号是可选的，但加上它也不会出错。

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

补充

在Shell脚本中，特别是Bash Shell，i++、i--、++i 这样的运算符通常不直接用在Shell脚本的算术表达式中，因为这些是C语言和其他一些编程语言中常见的自增（increment）和自减（decrement）运算符。然而，Bash Shell支持算术扩展，并且可以通过一些方式模拟这些运算符的行为。
在Bash中，没有直接的前缀（++i）或后缀（i++、i--）自增自减运算符，但你可以通过算术扩展和赋值语句来实现相同的效果。

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
  1. 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
  1. 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。

标签：脚本,Shell,入门,echo,shell,参数,Linux,字符串,变量
From： https://blog.csdn.net/Karoku/article/details/141555692

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