shell 十三问.docx
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shell十三问
shell十三问
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1）为何叫做shell？
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2）shellprompt（PS1）与CarriageReturn（CR）的关系？
3
3）别人echo、你也echo，是问echo知多少？
4
4）""（双引号）与''（单引号）差在哪？
7
5）var=value？
export前后差在哪？
11
6）exec跟source差在哪？
15
7）（）与{}差在哪？
17
8）$（（））与$（）还有${}差在哪？
19
9）$@与$*差在哪？
22
10）&&与||差在哪？
24
11）>与<差在哪？
27
12）你要if还是case呢？
34
13）forwhat?
while与until差在哪？
37
1）为何叫做shell？
在介绍shell是甚么东西之前，不妨让我们重新检视使用者与计算机系统的关系：
图（FIXME）
我们知道计算机的运作不能离开硬件，但使用者却无法直接对硬件作驱动，
硬件的驱动只能透过一个称为"操作系统（OperatingSystem）"的软件来控管，
事实上，我们每天所谈的linux，严格来说只是一个操作系统，我们称之为"核心（kernel）"。
然而，从使用者的角度来说，使用者也没办法直接操作kernel，
而是透过kernel的"外壳"程序，也就是所谓的shell，来与kernel沟通。
这也正是kernel跟shell的形像命名关系。
如图：
图（FIXME）
从技术角度来说，shell是一个使用者与系统的互动界面（interface），
主要是让使用者透过命令行（commandline）来使用系统以完成工作。
因此，shell的最简单的定义就是---命令解译器（CommandInterpreter）：
*将使用者的命令翻译给核心处理，
*同时，将核心处理结果翻译给使用者。
每次当我们完成系统登入（login），我们就取得一个互动模式的shell，也称为loginshell或primaryshell。
若从行程（process）角度来说，我们在shell所下达的命令，均是shell所产生的子行程。
这现像，我们暂可称之为fork。
如果是执行脚本（shellscript）的话，脚本中的命令则是由另外一个非互动模式的子shell（subshell）来执行的。
也就是primaryshell产生subshell的行程，subshell再产生script中所有命令的行程。
（关于行程，我们日后有机会再补充。
）
这里，我们必须知道：
kernel与shell是不同的两套软件，而且都是可以被替换的：
*不同的操作系统使用不同的kernel，
*而在同一个kernel之上，也可使用不同的shell。
在linux的预设系统中，通常都可以找到好几种不同的shell，且通常会被列于如下档案里：
/etc/shells
不同的shell有着不同的功能，且也彼此各异、或说"大同小异"。
常见的shell主要分为两大主流：
sh：
burneshell（sh）
burneagainshell（bash）
csh：
cshell（csh）
tcshell（tcsh）
kornshell（ksh）
（FIXME）
大部份的Linux系统的预设shell都是bash，其原因大致如下两点：
*自由软件
*功能强大
bash是gnuproject最成功的产品之一，自推出以来深受广大Unix用户喜爱，
且也逐渐成为不少组织的系统标准。
2）shellprompt（PS1）与CarriageReturn（CR）的关系？
当你成功登录进一个文字界面之后，大部份情形下，
你会在荧幕上看到一个不断闪烁的方块或底线（视不同版本而别），
我们称之为*游标*（coursor）。
游标的作用就是告诉你接下来你从键盘输入的按键所插入的位置，
且每输如一键游标便向右边移动一个格子，若连续输入太多的话，则自动接在下一行输入。
假如你刚完成登录还没输入任何按键之前，你所看到的游标所在位置的同一行的左边部份，
我们称之为*提示符号*（prompt）。
提示符号的格式或因不同系统版本而各有不同，在Linux上，只需留意最接近游标的一个可见的提示符号，通常是如下两者之一：
$：
给一般使用者账号使用
#：
给root（管理员）账号使用
事实上，shellprompt的意思很简单：
*是shell告诉使用者：
您现在可以输入命令行了。
我们可以说，使用者只有在得到shellprompt才能打命令行，
而cursor是指示键盘在命令行所输入的位置，使用者每输入一个键，cursor就往后移动一格，
直到碰到命令行读进CR（CarriageReturn，由Enter键产生）字符为止。
CR的意思也很简单：
*是使用者告诉shell：
老兄你可以执行我的命令行了。
严格来说：
*所谓的命令行，就是在shellprompt与CR字符之间所输入的文字。
（思考：
为何我们这里坚持使用CR字符而不说Enter键呢？
答案在后面的学习中揭晓。
）
不同的命令可接受的命令行格式或有不同，一般情况下，一个标准的命令行格式为如下所列：
command-nameoptionsargument
若从技术细节来看，shell会依据IFS（InternalFieldSeperator）将commandline所输入的文字给拆解为"字段"（word）。
然后再针对特殊字符（meta）先作处理，最后再重组整行commandline。
（注意：
请务必理解上两句话的意思，我们日后的学习中会常回到这里思考。
）
其中的IFS是shell预设使用的字段分隔符，可以由一个及多个如下按键组成：
*空格键（WhiteSpace）
*表格键（Tab）
*回车键（Enter）
系统可接受的命令名称（command-name）可以从如下途径获得：
*明确路径所指定的外部命令
*命令别名（alias）
*自定功能（function）
*shell内建命令（built-in）
*$PATH之下的外部命令
每一个命令行均必需含用命令名称，这是不能缺少的。
3）别人echo、你也echo，是问echo知多少？
承接上一章所介绍的 commandline，这里我们用echo这个命令加以进一步说明。
温习---标准的commandline包含三个部件：
*command_nameoptionargument
echo是一个非常简单、直接的Linux命令：
*将argument送出至标准输出（STDOUT），通常就是在监视器（monitor）上输出。
（注：
stdout我们日后有机会再解说，或可先参考如下讨论：
）
为了更好理解，不如先让我们先跑一下echo命令好了：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$echo
$
你会发现只有一个空白行，然后又回到shellprompt上了。
这是因为echo在预设上，在显示完argument之后，还会送出一个换行符号（new-linecharactor）。
但是上面的command并没任何的argument，那结果就只剩一个换行符号了...
若你要取消这个换行符号，可利用echo的-noption：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$echo-n
$
不妨让我们回到commandline的概念上来讨论上例的echo命令好了：
*commandline只有command_name（echo）及option（-n），并没有任何argument。
要想看看echo的argument，那还不简单﹗接下来，你可试试如下的输入：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$echofirstline
firstline
$echo-nfirstline
firstline$
于上两个echo命令中，你会发现argument的部份显示在你的荧幕，而换行符号则视-noption的有无而别。
很明显的，第二个echo由于换行符号被取消了，接下来的shellprompt就接在输出结果同一行了...^_^
事实上，echo除了-noptions之外，常用选项还有：
-e：
启用反斜线控制字符的转换（参考下表）
-E：
关闭反斜线控制字符的转换（预设如此）
-n：
取消行末之换行符号（与-e选项下的\c字符同意）
关于echo命令所支持的反斜线控制字符如下表：
\a：
ALERT/BELL（从系统喇叭送出铃声）
\b：
BACKSPACE，也就是向左删除键
\c：
取消行末之换行符号
\E：
ESCAPE，跳脱键
\f：
FORMFEED，换页字符
\n：
NEWLINE，换行字符
\r：
RETURN，回车键
\t：
TAB，表格跳位键
\v：
VERTICALTAB，垂直表格跳位键
\n：
ASCII八进位编码（以x开首为十六进制）
\\：
反斜线本身
（表格数据来自O'Reilly出版社之LearningtheBashShell,2ndEd.）
或许，我们可以透过实例来了解echo的选项及控制字符：
例一：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$echo-e"a\tb\tc\nd\te\tf"
a b c
d e f
上例运用\t来区隔abc还有def，及用\n将def换至下一行。
例二：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$echo-e"\141\011\142\011\143\012\144\011\145\011\146"
a b c
d e f
与例一的结果一样，只是使用ASCII八进位编码。
例三：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$echo-e"\x61\x09\x62\x09\x63\x0a\x64\x09\x65\x09\x66"
a b c
d e f
与例二差不多，只是这次换用ASCII十六进制编码。
例四：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$echo-ne"a\tb\tc\nd\te\bf\a"
a b c
d f$
因为e字母后面是删除键（\b），因此输出结果就没有e了。
在结束时听到一声铃向，那是\a的杰作﹗
由于同时使用了-n选项，因此shellprompt紧接在第二行之后。
若你不用-n的话，那你在\a后再加个\c，也是同样的效果。
事实上，在日后的shell操作及shellscript设计上，echo命令是最常被使用的命令之一。
比方说，用echo来检查变量值：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$A=B
$echo$A
B
$echo$?
0
（注：
关于变量概念，我们留到下两章才跟大家说明。
）
好了，更多的关于commandline的格式，以及echo命令的选项，
就请您自行多加练习、运用了...
4）""（双引号）与''（单引号）差在哪？
还是回到我们的commandline来吧...
经过前面两章的学习，应该很清楚当你在shellprompt后面敲打键盘、直到按下Enter的时候，
你输入的文字就是commandline了，然后shell才会以行程的方式执行你所交给它的命令。
但是，你又可知道：
你在commandline输入的每一个文字，对shell来说，是有类别之分的呢？
简单而言（我不敢说这是精确的定议，注一），commandline的每一个charactor，分为如下两种：
*literal：
也就是普通纯文字，对shell来说没特殊功能。
*meta：
对shell来说，具有特定功能的特殊保留字符。
（注一：
关于bashshell在处理commandline时的顺序说明，
请参考O'Reilly出版社之LearningtheBashShell,2ndEdition，第177-180页的说明，
尤其是178页的流程图Figure7-1...）
Literal没甚么好谈的，凡举abcd、123456这些"文字"都是literal...（easy？
）
但meta却常使我们困惑.....（confused?
）
事实上，前两章我们在commandline中已碰到两个机乎每次都会碰到的meta：
*IFS：
由或或三者之一组成（我们常用space）。
*CR：
由产生。
IFS是用来拆解commandline的每一个词（word）用的，因为shellcommandline是按词来处理的。
而CR则是用来结束commandline用的，这也是为何我们敲命令就会跑的原因。
除了IFS与CR，常用的meta还有：
=：
设定变量。
$：
作变量或运算替换（请不要与shellprompt搞混了）。
>：
重导向stdout。
<：
重导向stdin。
|：
命令管线。
&：
重导向filedescriptor，或将命令置于背境执行。
（）：
将其内的命令置于nestedsubshell执行，或用于运算或命令替换。
{}：
将其内的命令置于non-namedfunction中执行，或用在变量替换的界定范围。
;：
在前一个命令结束时，而忽略其返回值，继续执行下一个命令。
&&：
在前一个命令结束时，若返回值为true，继续执行下一个命令。
||：
在前一个命令结束时，若返回值为false，继续执行下一个命令。
!
：
执行history列表中的命令
....
假如我们需要在commandline中将这些保留字符的功能关闭的话，就需要quoting处理了。
在bash中，常用的quoting有如下三种方法：
*hardquote：
''（单引号），凡在hardquote中的所有meta均被关闭。
*softquote：
""（双引号），在softquoe中大部份meta都会被关闭，但某些则保留（如$）。
（注二）
*escape：
\（反斜线），只有紧接在escape（跳脱字符）之后的单一meta才被关闭。
（注二：
在softquote中被豁免的具体meta清单，我不完全知道，
有待大家补充，或透过实作来发现及理解。
）
下面的例子将有助于我们对quoting的了解：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$A=BC #空格键未被关掉，作为IFS处理。
$C:
commandnotfound.
$echo$A
$A="BC" #空格键已被关掉，仅作为空格键处理。
$echo$A
BC
在第一次设定A变量时，由于空格键没被关闭，commandline将被解读为：
*A=B然后碰到，再执行C命令
在第二次设定 A变量时，由于空格键被置于softquote中，因此被关闭，不再作为IFS：
*A=BC
事实上，空格键无论在softquote还是在hardquote中，均会被关闭。
Enter键亦然：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$A='B
>C
>'
$echo"$A"
B
C
在上例中，由于被置于hardquote当中，因此不再作为CR字符来处理。
这里的单纯只是一个断行符号（new-line）而已，由于commandline并没得到CR字符，
因此进入第二个shellprompt（PS2，以>符号表示），commandline并不会结束，
直到第三行，我们输入的并不在 hardquote里面，因此并没被关闭，
此时，commandline碰到CR字符，于是结束、交给shell来处理。
上例的要是被置于softquote中的话，CR也会同样被关闭：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$A="B
>C
>"
$echo$A
BC
然而，由于echo$A时的变量没至于softquote中，因此当变量替换完成后并作命令行重组时，会被解释为IFS，而不是解释为NewLine字符。
同样的，用escape亦可关闭CR字符：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$A=B\
>C\
>
$echo$A
BC
上例中，第一个跟第二个均被escape字符关闭了，因此也不作为CR来处理，
但第三个由于没被跳脱，因此作为CR结束commandline。
但由于键本身在shellmeta中的特殊性，在\跳脱后面，仅仅取消其CR功能，而不会保留其IFS功能。
您或许发现光是一个键所产生的字符就有可能是如下这些可能：
CR
IFS
NL（NewLine）
FF（FormFeed）
NULL
...
至于甚么时候会解释为甚么字符，这个我就没去深挖了，或是留给读者诸君自行慢慢摸索了...^_^
至于softquote跟hardquote的不同，主要是对于某些meta的关闭与否，以$来作说明：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$A=B\C
$echo"$A"
BC
$echo'$A'
$A
在第一个echo命令行中，$被置于softquote中，将不被关闭，因此继续处理变量替换，
因此echo将A的变量值输出到荧幕，也就得到 "BC"的结果。
在第二个echo命令行中，$被置于hardquote中，则被关闭，因此$只是一个$符号，
并不会用来作变量替换处理，因此结果是$符号后面接一个A字母：
$A。
--------------------------------------
练习与思考：
如下结果为何不同？
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$A=B\C
$echo'"$A"' #最外面的是单引号
"$A"
$echo"'$A'" #最外面的是双引号
'BC'
（提示：
单引号及双引号，在quoting中均被关?
#93;了。
）
--------------------------------------
在CU的shell版里，我发现有很多初学者的问题，都与quoting理解的有关。
比方说，若我们在awk或sed的命令参数中调用之前设定的一些变量时，常会问及为何不能的问题。
要解决这些问题，关键点就是：
*区分出shellmeta与commandmeta
前面我们提到的那些meta，都是在commandline中有特殊用途的，
比方说{}是将其内一系列commandline置于不具名的函式中执行（可简单视为commandblock），
但是，awk却需要用{}来区分出awk的命令区段（BEGIN,MAIN,END）。
若你在commandline中如此输入：
[Copytoclipboard][-]
CODE:
$awk{print$0}1.txt
由于 {}在shell中并没关闭，那shell就将{print$0
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