编程基础
Linus：Talk is cheap, show me the code
程序
程序：算法+数据结构
数据：是程序的核心
数据结构：数据在计算机中的类型和组织方式
算法：处理数据的方式
程序编程风格：
过程式：以指令为中心，数据服务于指令
对象式：以数据为中心，指令服务于数据
shell程序：提供了编程能力，解释执行
程序的执行方式
计算机：运行二进制指令
编程语言：人与计算机之间交互的语言
低级编程语言：
机器：二进制的0和1的序列，称为机器指令。与自然语言差异太大，难懂、难写
汇编：用一些助记符号替代机器指令，称为汇编语言
如：ADD A,B 将寄存器A的数与寄存器B的数相加得到的数放到寄存器A中
汇编语言写好的程序需要汇编程序转换成机器指令
汇编语言稍微好理解，即机器指令对应的助记符，助记符更接近自然语言
高级编程语言：
编译：高级语言-->编译器-->机器代码-->执行
C，C++
解释：高级语言-->执行-->解释器-->机器代码
shell，python，php，JavaScript，perl
编程基本概念
编程逻辑处理方式：
顺序执行
循环执行
选择执行
shell编程：过程式、解释执行
编程语言的基本结构：
各种系统命令的组合
数据存储：变量、数组
表达式：a + b
语句：if
shell脚本基础
shell脚本:
包含一些命令或声明，并符合一定格式的文本文件
格式要求：首行shebang机制
#!/bin/bash
#!/usr/bin/python
#!/usr/bin/perl
shell脚本的用途有：
自动化常用命令
执行系统管理和故障排除
创建简单的应用程序
处理文本或文件
创建shell脚本
第一步：使用文本编辑器来创建文本文件
第一行必须包括shell声明序列：#!
示例：#!/bin/bash
添加注释
注释以#开头
第二步：运行脚本
给予执行权限，在命令行上指定脚本的绝对或相对路径
直接运行解释器，将脚本作为解释器程序的参数运行
脚本规范
脚本代码开头约定
1、第一行一般为调用使用的语言
2、程序名，避免更改文件名为无法找到正确的文件
3、版本号
4、更改后的时间
5、作者相关信息
6、该程序的作用，及注意事项
7、最后是各版本的更新简要说明
脚本的基本结构
脚本的基本结构
#!SHEBANG
CONFIGURATION_VARIABLES
FUNCTION_DEFINITIONS
MAIN_CODE
shell脚本示例
#!/bin/bash
# ------------------------------------------
# Filename: hello.sh
# Revision: 1.1
# Date: 2017/06/01
# Author: wang
# Email: wang@gmail.com
# Website: www.magedu.com
# Description: This is the first script
# Copyright: 2017 wang
# License: GPL
# ------------------------------------------
echo “hello world”
、
脚本调式
检测脚本中的语法错误
bash -n /path/to/some_script
调试执行
bash -x /path/to/some_script(执行一行，提示一行，每行提示执行，有效跟踪每行执行结果，有助于将来排除逻辑错误。)
变量
变量：命名的内存空间
变量：变量类型
作用：
1、数据存储方式
2、参与的运算
3、表示的数据范围
类型：
字符
数值：整型、浮点型
静态编译语言：使用变量前，先声明变量类型，之后类型不能改变，在编译时检查，如：java，c
动态编译语言：不用事先声明，可随时改变类型，如bash，Python
强类型语言：不同类型数据操作，必须经过强制转换才同一类型才能运算，如java ， c# ，python
如：以下python代码
print(‘magedu’+ 10) 提示出错，不会自动转换类型
print(‘magedu’+str(10)) 结果为magedu10，需要显示转换类型
弱类型语言：语言的运行时会隐式做数据类型转换。无须指定类型，默认均为字符型；参与运算会自动进行隐式类型转换；变量无须事先定义可直接调用
如：bash 不支持浮点数，php，javascript
编程语言分类
Shell中变量命名法则：
1、不能使程序中的保留字：例如if, for
2、只能使用数字、字母及下划线，且不能以数字开头
3、见名知义
4、统一命名规则：驼峰命名法
Shell中命名建议规则：
1、变量名大写
2、局部变量小写
3、函数名小写
4、用英文名字，并体现出实际作用
bash中变量的种类
根据变量的生效范围等标准划分下面变量类型
局部变量：生效范围为当前shell进程；对当前shell之外的其它shell进程，包括当前shell的子shell进程均无效
环境变量：生效范围为当前shell进程及其子进程
本地变量：生效范围为当前shell进程中某代码片断，通常指函数
位置变量：$1, $2, ...来表示，用于让脚本在脚本代码中调用通过命令行传递给它的参数
特殊变量：$?, $0, $*, $@, $#,$$
局部变量变量赋值：name=‘value’
可以使用引用value
(1) 可以是直接字串：name=“root"
(2) 变量引用：name="$USER"
(3) 命令引用：name=`COMMAND`
name=$(COMMAND)
变量引用：${name} 或者 $name
(双引号)“ ” 弱引用，其中的变量引用会被替换为变量值
(单引号)' ' 强引用，其中的变量引用不会被替换为变量值，而保持原字符串
显示已定义的所有变量：set
删除变量：unset name
试题
编写脚本 backup.sh，可实现每日将/etc/目录备份到/backup/etcYYYY-mm-dd中
、
环境变量
变量声明、赋值：
export name=VALUE
declare -x name=VALUE
变量引用：
$name, ${name}
显示所有环境变量：
env
printenv
export
declare -x
删除变量：
unset name
bash内建的环境变量
PATH
SHELL
USER
UID
HOME
PWD
SHLVL
LANG
MAIL
HOSTNAME
HISTSIZE
_ 下划线
只读和位置变量
只读变量：只能声明，但不能修改和删除
声明只读变量：
readonly name
declare -r name
查看只读变量：
readonly -p
位置变量：在脚本代码中调用通过命令行传递给脚本的参数
$1, $2, ... 对应第1、第2等参数，shift [n]换位置
$0 命令本身
$* 传递给脚本的所有参数，全部参数合为一个字符串
$@ 传递给脚本的所有参数，每个参数为独立字符串
$# 传递给脚本的参数的个数
注意：$@ $* 只在被双引号包起来的时候才会有差异
set -- 清空所有位置变量
退出状态
进程使用退出状态来报告成功或失败
0 代表成功，1－255代表失败
$? 变量保存最近的命令退出状态
例如：
ping -c1 -W1 hostdown &> /dev/null
echo $?
退出状态码
bash自定义退出状态码
exit [n]：自定义退出状态码
注意：脚本中一旦遇到exit命令，脚本会立即终止；终止退出状态取决于exit命令后面的数字
注意：如果未给脚本指定退出状态码，整个脚本的退出状态码取决于脚本中执行的最后一条命令的状态码
算术运算
bash中的算术运算:help let
+, -, *, /, %取模（取余）, **（乘方），乘法符号有些场景中需要转义
实现算术运算：
(1) let var=算术表达式
(2) var=$[算术表达式]
(3) var=$((算术表达式))
(4) var=$(expr arg1 arg2 arg3 ...)
(5) declare –i var = 数值
(6) echo ‘算术表达式’ | bc
bash有内建的随机数生成器变量：$RANDOM（0-32767）
示例：生成 0 - 49 之间随机数
echo $[$RANDOM%50]
赋值
增强型赋值：
+=, -=, *=, /=, %=
let varOPERvalue
例如:let count+=3
自加3后自赋值
自增，自减：
let var+=1
let var++
let var-=1
let var--
逻辑运算
true, false
1, 0
与
1 与 1 = 1
1 与 0 = 0
0 与 1 = 0
0 与 0 = 0
或
1 或 1 = 1
1 或 0 = 1
0 或 1 = 1
0 或 0 = 0
非：！
! 1 = 0 ! true
! 0 = 1 ! false
短路运算
短路与
第一个为0，结果必定为0
第一个为1，第二个必须要参与运算
短路或
第一个为1，结果必定为1
第一个为0，第二个必须要参与运算
异或：^
异或的两个值，相同为假，不同为真
条件测试
判断某需求是否满足，需要由测试机制来实现
专用的测试表达式需要由测试命令辅助完成测试过程
评估布尔声明，以便用在条件性执行中
•若真，则返回0
•若假，则返回1
测试命令：
•test EXPRESSION
•[ EXPRESSION ]
•[[ EXPRESSION ]]
注意：EXPRESSION前后必须有空白字符
bash的数值测试
v VAR
变量VAR是否设置
数值测试：
-gt 是否大于
-ge 是否大于等于
-eq 是否等于
-ne 是否不等于
-lt 是否小于
-le 是否小于等于
bash的字符串测试
字符串测试：
= 是否等于
> ascii码是否大于ascii码
< 是否小于
!= 是否不等于
=~ 左侧字符串是否能够被右侧的PATTERN所匹配
注意: 此表达式一般用于[[ ]]中；扩展的正则表达式
-z "STRING“ 字符串是否为空，空为真，不空为假
-n "STRING“ 字符串是否不空，不空为真，空为假
注意：用于字符串比较时的用到的操作数都应该使用引号
Bash的文件测试
存在性测试
-a FILE：同 -e
-e FILE: 文件存在性测试，存在为真，否则为假
存在性及类别测试
-b FILE：是否存在且为块设备文件
-c FILE：是否存在且为字符设备文件
-d FILE：是否存在且为目录文件
-f FILE：是否存在且为普通文件
-h FILE 或 -L FILE：存在且为符号链接文件
-p FILE：是否存在且为命名管道文件
-S FILE：是否存在且为套接字文件
Bash的文件权限测试
文件权限测试：
-r FILE：是否存在且可读
-w FILE: 是否存在且可写
-x FILE: 是否存在且可执行
文件特殊权限测试：
-u FILE：是否存在且拥有suid权限
-g FILE：是否存在且拥有sgid权限
-k FILE：是否存在且拥有sticky权限
Bash的文件属性测试
文件大小测试：
-s FILE: 是否存在且非空
文件是否打开：
-t fd: fd 文件描述符是否在某终端已经打开
-N FILE：文件自从上一次被读取之后是否被修改过
-O FILE：当前有效用户是否为文件属主
-G FILE：当前有效用户是否为文件属组
Bash的文件属性测试
双目测试：
FILE1 -ef FILE2: FILE1是否是FILE2的硬链接
FILE1 -nt FILE2: FILE1是否新于FILE2（mtime）
FILE1 -ot FILE2: FILE1是否旧于FILE2
Bash的组合测试条件
第一种方式：
EXPRESSION1 -a EXPRESSION2 并且
EXPRESSION1 -o EXPRESSION2 或者
! EXPRESSION
必须使用测试命令进行，[[ ]] 不支持
第二种方式：
COMMAND1 && COMMAND2 并且，短路与，代表条件性的AND THEN
COMMAND1 || COMMAND2 或者，短路或，代表条件性的OR ELSE
! COMMAND 非
如：[ -f “$FILE” ] && [[ “$FILE”=~ .*\.sh$ ]]
条件性的执行操作符
示例：
grep -q no_such_user /etc/passwd || echo 'No such user'
No such user
ping -c1 -W2 station1 &> /dev/null \
> && echo "station1 is up" \
> || (echo 'station1 is unreachable'; exit 1)
station1 is up
Bash的组合测试条件
示例：
test "$A" = "$B" && echo "Strings are equal"
test “$A”-eq “$B” && echo "Integers are equal“
[ "$A" = "$B" ] && echo "Strings are equal"
[ "$A" -eq "$B" ] && echo "Integers are equal“
[ -f /bin/cat -a -x /bin/cat ] && cat /etc/fstab
[ -z “$HOSTNAME” -o $HOSTNAME "=="localhost.localdomain" ] \
&& hostname www.magedu.com
短路与和短路或
[ $RANDOM%6 –eq 0 ] && rm –rf /* || echo “click”、
使用read命令来接受输入
使用read来把输入值分配给一个或多个shell变量
-p 指定要显示的提示
-s 静默输入，一般用于密码
-n N 指定输入的字符长度N
-d ‘字符’ 输入结束符
-t N TIMEOUT为N秒
read 从标准输入中读取值，给每个单词分配一个变量
所有剩余单词都被分配给最后一个变量
read -p “Enter a filename: “ FILE
条件选择if语句
选择执行：
注意：if语句可嵌套
单分支
if 判断条件;then
条件为真的分支代码
fi
双分支
if 判断条件; then
条件为真的分支代码
else
条件为假的分支代码
fi
if 语句
多分支
if 判断条件1; then
条件1为真的分支代码
elif 判断条件2; then
条件2为真的分支代码
elif 判断条件3; then
条件3为真的分支代码
else
以上条件都为假的分支代码
fi
逐条件进行判断，第一次遇为“真”条件时，执行其分支，而后结束整个if语句
if示例
根据命令的退出状态来执行命令
if ping -c1 -W2 station1 &> /dev/null; then
echo 'Station1 is UP' elif grep "station1" ~/maintenance.txt &> /dev/null; then
echo 'Station1 is undergoing maintenance'
else
echo 'Station1 is unexpectedly DOWN!'
exit 1
fi
条件判断：case语句
case 变量引用 in case支持glob风格的通配符：
PAT1) *：任意长度任意字符
分支1 ？：任意单个字符
;; []:指定范围内的任意单个字符
PAT2) a|b：表示a或b
分支2
;;
...
*)
默认分支
;;
esac
防止扩展
反斜线（\）会使随后的字符按原意解释
echo Your cost: \$5.00
Your cost: $5.00
加引号来防止扩展
•单引号（’’）防止所有扩展
•双引号（”“）也可防止扩展，但是以下情况例外：
$（美元符号） 变量扩展
` ` (反引号） 命令替换
\（反斜线） 禁止单个字符扩展
!（叹号） 历史命令替换
bash的配置文件
按生效范围划分，存在两类：
全局配置影响所有人包括root账号：
/etc/profile
/etc/profile.d/*.sh
/etc/bashrc
个人配置只影响个人：
~/.bash_profile
~/.bashrc
shell登录两种方式
交互式登录：
(1)直接通过终端输入账号密码登录
(2)使用“su - UserName” 切换的用户
执行顺序：/etc/profile --> /etc/profile.d/*.sh --> ~/.bash_profile --> ~/.bashrc --> /etc/bashrc
非交互式登录：
(1)su UserName
(2)图形界面下打开的终端
(3)执行脚本
(4)任何其它的bash实例
执行顺序： /etc/profile.d/*.sh --> /etc/bashrc -->~/.bashrc
Bashrc类
bashrc类：为非交互式和交互式登录的shell提供配置
全局：/etc/bashrc
个人：~/.bashrc
功用：
(1) 定义命令别名和函数
(2) 定义本地变量
Bash 退出任务
保存在~/.bash_logout文件中（用户）
在退出登录shell时运行
用于
•创建自动备份
•清除临时文件
set 命令
$- 变量
h：hashall，打开这个选项后，Shell 会将命令所在的路径hash下来，避免每次都要查询。通过set +h将h选项关闭
i：interactive-comments，包含这个选项说明当前的 shell 是一个交互式的 shell。所谓的交互式shell,在脚本中，i选项是关闭的。
m：monitor，打开监控模式，就可以通过Job control来控制进程的停止、继续，后台或者前台执行等。
B：braceexpand，大括号扩展
H：history，H选项打开，可以展开历史列表中的命令，可以通过!感叹号来完成，例如“!!”返回上最近的一个历史命令，“!n”返回第 n 个历史命令
脚本安全
set 命令
-u 在扩展一个没有设置的变量时，显示错误信息
等同set –o nounset
-e 如果一个命令返回一个非0退出状态值(失败)就退出
等同set –o errexit
流程控制
编程中的逻辑处理：
顺序执行
选择执行
循环执行
循环
循环执行
将某代码段重复运行多次
重复运行多少次
循环次数事先已知
循环次数事先未知
有进入条件和退出条件
for, while, until
for循环
for 变量名 in 列表;do
循环体
done
执行机制：
依次将列表中的元素赋值给“变量名”; 每次赋值后即执行一次循环体; 直到列表中的元素耗尽，循环结束
列表生成方式：
(1) 直接给出列表
(2) 整数列表：
(a) {start..end}
(b) $(seq [start [step]] end)
(3) 返回列表的命令
$(COMMAND)
(4) 使用glob，如：*.sh
(5) 变量引用
$@, $*
for特殊格式
双小括号方法，即((…))格式，也可以用于算术运算
双小括号方法也可以使bash Shell实现C语言风格的变量操作
I=10
((I++))
for循环的特殊格式：
for ((控制变量初始化;条件判断表达式;控制变量的修正表达式))
do
循环体
done
控制变量初始化：仅在运行到循环代码段时执行一次
控制变量的修正表达式：每轮循环结束会先进行控制变量修正运算，而后再做条件判断
while循环
while CONDITION; do
循环体
done
CONDITION：循环控制条件；进入循环之前，先做一次判断；每一次循环之后会再次做判断；条件为“true”，则执行一次循环；直到条件测试状态为“false”终止循环
因此：CONDTION一般应该有循环控制变量；而此变量的值会在循环体不断地被修正
进入条件：CONDITION为true
退出条件：CONDITION为false
until循环
until CONDITION; do
循环体
done
进入条件： CONDITION 为false
退出条件： CONDITION 为true
循环控制语句continue
用于循环体中
continue [N]：提前结束第N层的本轮循环，而直接进入下一轮判断；最内层为第1层
while CONDTIITON1; do
CMD1
...
if CONDITION2; then
continue
fi
CMDn
...
done
循环控制语句break
用于循环体中
break [N]：提前结束第N层循环，最内层为第1层
while CONDTIITON1; do
CMD1
...
if CONDITION2; then
break
fi
CMDn
...
done
循环控制shift命令
shift [n]
用于将参量列表 list 左移指定次数，缺省为左移一次。
参量列表 list 一旦被移动，最左端的那个参数就从列表中删除。while 循环遍历位置参量列表时，常用到 shift
./doit.sh a b c d e f g h
./shfit.sh a b c d e f g h
示例：doit.sh
#!/bin/bash
# Name: doit.sh
# Purpose: shift through command line arguments
# Usage: doit.sh [args]
while [ $# -gt 0 ] # or (( $# > 0 ))
do
echo $*
shift
done
示例：shift.sh
#!/bin/bash
#step through all the positional parameters
until [ -z "$1" ]
do
echo "$1"
shift
done
echo
创建无限循环
while true; do
循环体
done
until false; do
循环体
Done
特殊用法
while循环的特殊用法（遍历文件的每一行）
while read line; do
循环体
done < /PATH/FROM/SOMEFILE
依次读取/PATH/FROM/SOMEFILE文件中的每一行，且将行赋值给变量line
练习
扫描/etc/passwd文件每一行，如发现GECOS字段为空，则将用户名和单位电话为62985600填充至GECOS字段，并提示该用户的GECOS信息修改成功
select循环与菜单
select variable in list
do
循环体命令
done
select 循环主要用于创建菜单，按数字顺序排列的菜单项将显示在标准错误上，并显示 PS3 提示符，等待用户输入
用户输入菜单列表中的某个数字，执行相应的命令
用户输入被保存在内置变量 REPLY 中
select 是个无限循环，因此要记住用 break 命令退出循环，或用 exit 命令终止脚本。也可以按 ctrl+c 退出循环
select 经常和 case 联合使用
与 for 循环类似，可以省略 in list，此时使用位置参量
函数介绍
函数function是由若干条shell命令组成的语句块，实现代码重用和模块化编程
它与shell程序形式上是相似的，不同的是它不是一个单独的进程，不能独立运行，而是shell程序的一部分
函数和shell程序比较相似，区别在于
Shell程序在子Shell中运行
而Shell函数在当前Shell中运行。因此在当前Shell中，函数可以对shell中变量进行修改
定义函数
函数由两部分组成：函数名和函数体
help function
语法一：
f_name （）{
...函数体...
}
语法二：
function f_name {
...函数体...
}
语法三：
function f_name （） {
...函数体...
}
函数使用
函数的定义和使用：
可在交互式环境下定义函数
可将函数放在脚本文件中作为它的一部分
可放在只包含函数的单独文件中
调用：函数只有被调用才会执行
调用：给定函数名
函数名出现的地方，会被自动替换为函数代码
函数的生命周期：被调用时创建，返回时终止
函数返回值
函数有两种返回值：
函数的执行结果返回值：
(1) 使用echo等命令进行输出
(2) 函数体中调用命令的输出结果
函数的退出状态码：
(1) 默认取决于函数中执行的最后一条命令的退出状态码
(2) 自定义退出状态码，其格式为：
return 从函数中返回，用最后状态命令决定返回值
return 0 无错误返回
return 1-255 有错误返回
交互式环境下定义和使用函数
示例：
dir() {
> ls -l
> }
定义该函数后，若在$后面键入dir，其显示结果同ls -l的作用相同
dir
该dir函数将一直保留到用户从系统退出，或执行了如下所示的unset命令
unset dir
在脚本中定义及使用函数
函数在使用前必须定义，因此应将函数定义放在脚本开始部分，直至shell首次发现它后才能使用
调用函数仅使用其函数名即可
示例：
cat func1
#!/bin/bash
# func1
hello()
{
echo "Hello there today's date is `date +%F`"
}
echo "now going to the function hello"
hello
echo “back from the function”
使用函数文件
可以将经常使用的函数存入函数文件，然后将函数文件载入shell
文件名可任意选取，但最好与相关任务有某种联系。例如：functions.main
一旦函数文件载入shell，就可以在命令行或脚本中调用函数。可以使用set命令查看所有定义的函数，其输出列表包括已经载入shell的所有函数
若要改动函数，首先用unset命令从shell中删除函数。改动完毕后，再重新载入此文件
创建函数文件
函数文件示例：
cat functions.main
#!/bin/bash
#functions.main
findit()
{
if [ $# -lt 1 ] ; then
echo "Usage:findit file"
return 1
fi
find / -name $1 –print
}
载入函数
函数文件已创建好后，要将它载入shell
定位函数文件并载入shell的格式
. filename 或 source filename
注意：此即<点> <空格> <文件名>
这里的文件名要带正确路径
示例：
上例中的函数，可使用如下命令
. functions.main
检查载入函数
使用set命令检查函数是否已载入。set命令将在shell中显示所有的载入函数
示例：
set
findit=( )
{
if [ $# -lt 1 ]; then
echo "usage :findit file";
return 1
fi
find / -name $1 -print
}
…
执行shell函数
要执行函数，简单地键入函数名即可
示例：
findit groups
/usr/bin/groups
/usr/local/backups/groups.bak
删除shell函数
现在对函数做一些改动后，需要先删除函数，使其对shell不可用。使用unset命令完成删除函数
命令格式为：
unset function_name
示例：
unset findit
再键入set命令，函数将不再显示
环境函数
使子进程也可使用
声明：export -f function_name
查看：export -f 或 declare -xf
函数参数
函数可以接受参数：
传递参数给函数：调用函数时，在函数名后面以空白分隔给定参数列表即可；例如“testfunc arg1 arg2 ...”
在函数体中当中，可使用$1, $2, ...调用这些参数；还可以使用$@, $*, $#等特殊变量
函数变量
变量作用域：
环境变量：当前shell和子shell有效
本地变量：只在当前shell进程有效，为执行脚本会启动专用子shell进程；因此，本地变量的作用范围是当前shell脚本程序文件，包括脚本中的函数
局部变量：函数的生命周期；函数结束时变量被自动销毁
注意：如果函数中有局部变量，如果其名称同本地变量，使用局部变量
在函数中定义局部变量的方法
local NAME=VALUE
函数递归示例
函数递归：
函数直接或间接调用自身
注意递归层数
递归实例：
阶乘是基斯顿·卡曼于 1808 年发明的运算符号，是数学术语，一个正整数的阶乘（factorial）是所有小于及等于该数的正整数的积，并且有0的阶乘为1，自然数n的阶乘写作n!
n!=1×2×3×...×n
阶乘亦可以递归方式定义：0!=1，n!=(n-1)!×n
n!=n(n-1)(n-2)...1
n(n-1)! = n(n-1)(n-2)!
示例：fact.sh
#!/bin/bash
#
fact() {
if [ $1 -eq 0 -o $1 -eq 1 ]; then
echo 1
else
echo $[$1*$(fact $[$1-1])]
fi
}
fact $1
fork炸弹
fork炸弹是一种恶意程序，它的内部是一个不断在fork进程的无限循环，实质是一个简单的递归程序。由于程序是递归的，如果没有任何限制，这会导致这个简单的程序迅速耗尽系统里面的所有资源
函数实现
:(){ :|:& };:
bomb() { bomb | bomb & }; bomb
脚本实现
cat Bomb.sh
#!/bin/bash
./$0|./$0&
来源：https://www.cnblogs.com/quguwei/p/10896540.html