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Shell 基础

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Shell 是一个用 C 语言编写的程序，相当于是一个翻译，把我们在计算机上的操作或我们的命令，翻译为计算机可识别的二进制命令，传递给内核（Kernal），以便调用计算机硬件执行相关的操作；同时，计算机执行完命令后，再通过Shell翻译成自然语言，呈现在我们面前。

Linux 中的各种命令其实都是独立的应用程序，通过操作系统提供的接口和 Kernal 进行交互，从实现某种操作。

【具体内部和操作系统相关，这里不在过多说明。】

简单来说，Shell 就是一种命令行解释器，它接受用户输入的命令，并将其转换为操作系统可以执行的指令。它不仅仅是一个简单的命令行界面，还是一个功能强大的脚本编程环境，可以编写自动化任务和复杂的工作流程。

Shell是用户和Linux（或者更准确的说，是用户和Linux内核）之间的接口程序。你在提示符下输入的每个命令都由 Shell 先解释然后传给Linux内核。

Shell 是一个命令语言解释器（command-language interpreter）。拥有自己内建的 Shell 命令集。此外，Shell 也能被系统中其他有效的Linux 实用程序和应用程序（utilities and application programs）所调用。

不论何时你键入一个命令，它都被 Linux Shell 所解释。一些命令，比如打印当前工作目录命令（pwd），是包含在Linux bash 内部的（就象DOS的内部命令）。其他命令，比如拷贝命令（cp）和移动命令（rm），是存在于文件系统中某个目录下的单独的程序。而对用户来说，你不知道（或者可能不关心）一个命令是建立在 Shell 内部还是一个单独的程序，因为使用方法都是一样的。

一般情况下，Linux 中的命令的按照如下顺序执行：

1. 以相对/绝对路径执行指令，例如“ /bin/ls ”或“ ./ls ”；
2. 由 alias 找到该指令来执行；
3. 由 bash 内置的 （builtin） 指令来执行；
4. 通过 $PATH 这个变量的顺序搜寻到的第一个指令来执行。

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查看可用的 Shell

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由于早年的 Unix 年代，发展者众，所以由于 Shell 依据发展者的不同就有许多的版本，如 Bourne SHell （sh） 、C SHell、K SHell、 TCSH 等。

每一种 Shell 都各有其特点了，大多数 Linux 使用的默认版本为 “ Bourne Again SHell (简称 BASH) ”，这个 Shell 是 Bourne Shell 的增强版本。

在 Linux 系统中，使用 cat /etc/shells 可以查看查看当前系统中可用的 Shell 。

不同类型的 Shell 的语法及其包含的命令会有一定的不同，除非有特别说明，否则后续使用的命令都是 BASH 中命令。

Tips：

第一个流行的 shell 是由 Steven Bourne 发展出来的，为了纪念他所以就称为 Bourne shell ，或直接简称为 sh ！而后来另一个广为流传的 shell 是由柏克莱大学的 Bill Joy 设计依附于 BSD 版的 Unix 系统中的shell ，这个 Shell 的语法有点类似 C 语言，所以才得名为 C shell ，简称为 csh。

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判断当前 Shell 类型

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Linux 中判断当前 Shell 的类型的方法有很多，部分方法如下所述。

方法1：

通过环境变量 SHELL 来查看：

echo $SHELL

方法2：

在 Terminal 输入命令 ps，查看当前运行的 shell 是什么。如下图所示，有一个进程是 csh，说明当前 shell 的类型是 csh。

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变量

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变量是 bash 环境中非常重要的一个内容。

Linux 是多用户多任务的环境，每个人登陆系统都能取得一个 bash shell， 每个人都能够使用 bash 下达 mail 这个指令来收受“自
己”的邮件等等。问题是， bash 是如何得知你的邮件信箱是哪个文件？ 这就需要“变量”的帮助。

变量，简单的说，就是让某一个特定字串代表不固定的内容。

我们每个帐号的邮件信箱默认是以 MAIL 这个变量来进行存取的， 当 dmtsai 这个使用者登陆时，他便会取得 MAIL 这个变量，而这个变量的内容其实就是 /var/spool/mail/dmtsai， 那如果 vbird 登陆呢？他取得的 MAIL 这个变量的内容其实就是/var/spool/mail/vbird 。 而我们使用信件读取指令 mail 来读取自己的邮件信箱时，该程序可以直接读取 MAIL 这个变量的内容， 就能够自动的分辨出信箱的归属。

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在 Linux Shell 中，变量主要有两大类：环境(系统)变量和用户定义变量。

每种类型的变量依据作用域不同，又分为全局变量和局部变量。全局变量作用在整个 Shell 会话及其子 Shell，局部变量作用在定义它们的进程及其子进程内。

环境变量属于全局变量，它在任何的 Shell 中都可以使用。

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环境变量

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Linux是一个多用户的操作系统。多用户意味着每个用户登录系统后，都有自己专用的运行环境。而这个环境是由一组变量所定义，这组变量被称为环境变量。用户可以对自己的环境变量进行修改以达到对环境的要求。

一些常用的环境变量及其作用：

• HOME

  用户的主工作目录，即为用户登录到Linux系统中时的默认目录。

• PATH

  PATH 变量用于设置可执行程序的默认搜索路径。

  当我们输入一个指令时，Shell 会先检查命令是否是系统内部命令，如果不是则会再去检查此命令是否是一个应用程序，Shell会试着从PATH指定的路径下寻找这些应用程序。

  PATH 变量中可以指定多条路径，不同的路径使用 : 进行区分。

  # echo $PATH
  /usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin
  

  在 IC 的环境下，如果安装了一些 EDA 工具，这些 EDA 工具的启动程序的所在的路径就要放到 PATH 中，这样才能在 Terminal 中使用 dc_shell, vcs, verdi 等直接启动 EDA 工具。

• HISTSIZE

  保存历史命令的条数。我们输入的指令都会被系统保存下来，这个环境变量记录的就是保持指令的条数。一般为1000。

  历史命令是被保存在内存中的，当退出或者登录shell时，会自动保存或读取我们可以通过history命令来查看。可以使用符号!执行指定序号的历史命令。例如，要执行第2个历史命令，则输入!2。

• LOGNAME、USER、HOSTNAME

  登录名、用户名和主机名。

• SHELL

  当前使用的默认 Shell 解释器的名称。

• PS1

  BASH 解释器的提示符。

  
  【C shell 中 PS1 对应的变量名称为 prompt】

  CentOS 默认的 PS1 为 [\u@\h \W]$，在终端对应的提示信息为：[dmtsai@study ~]$

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查看环境变量

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echo 命令可以显示某个具体的环境变量的值，可用于快速检查一个变量的修改是否生效。

env 显示当前 shell 环境下的所有环境变量及其值。

BASH 中不只有环境变量，还有一些与 BASH的操作接口有关的变量，以及用户自己定义的变量。set 会显示当前 shell 的所有变量。

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临时环境变量

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环境变量和用户自定义变量之间的差异主要是“该变量是否会被子程序所继续引用”。

当你登陆 Linux 并取得一个 bash 之后，你的 bash 就是一个独立的程序，这个程序的识别使用的是一个称为程序识别码，被称为 PID 的就是。 接下来你在这个 bash 下面所下达的任何指令都是由这个 bash 所衍生出来的，那些被下达的指令就被称为子程序。

使用 export 命令将一个自定义变量变成环境变量，从而可以让该变量的值继续存在于子程序。

该命令设定的环境变量仅在当前窗口生效，关闭窗口或新建其他窗口，无法查看到之前设置的临时环境变量

export 命令也可以临时设置改变环境变量的值，相当于是给变量一个新的值，然后把之前的值覆盖了。

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永久环境变量

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使用 export 命令指定的环境变量仅在当前 Shell 及其子 Shell 中生效，如果像让变量永久生效，可以将其放到环境变量配置文件中。

在 Linux 系统中，环境变量的全局配置文件为 /etc/profile，在此文件中定义的变量作用于所有用户。除此之外，每个用户还有自己的独立配置文件（~/.bash_profile, ~/.profile,~/.bashrc等）。在这些文件中设置好环境变量之后，重新登录或者使用 source 命令之后，变量才能生效。

• /etc/profile

  用于设置系统级的环境变量和启动程序，在这个文件下配置会对所有用户生效。当用户第一次登录时，该文件被执行，并从/etc/profile.d目录的配置文件中搜集shell的设置.

  一般用户不会对环境变量的全局配置文件进行修改，主要是对用户个人的配置文件进行修改。

• ~/.bash_profile & ~/.profile

  在登录 Shell 时加载的配置文件。当你通过图形界面登录、通过SSH远程连接到系统或通过终端登录时，这些文件中的设置就会生效。

  ~/.profile 作用于所有类型的 Shell，而 ~/.bash_profile 只作用于 BASH Shell。

• .bashrc

  ~/.profile 和 ~/.bash_profile 文件只会在用户登录的时候读取一次，而.bashrc在每次打开新的终端窗口或标签时都会读取。

  .bashrc 仅作用于 BASH Shell，C Shell 中与之对应的文件是 .cshrc

  /etc/bashrc 中的配置作用于所有用户，而 ~/.bashrc 中的配置仅作用于当前用户。

  .bashrc文件会在 bash shell 调用另一个bash shell时读取，也就是在shell中再键入bash命令启动一个新shell时就会去读该文件。这样可有效分离登录和子shell所需的环境。但一般 来说都会在.bash_profile里调用.bashrc脚本以便统一配置用户环境。

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PATH 变量

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PATH 变量用于设置可执行程序的默认搜索路径。当仅指定文件名称来执行命令程序时，Linux 系统将在 PATH 变量指定的目录范围查找对应的可执行文件，如果找不到则会提示“command not found”。

示例：

[root@localhost ~]# test.sh
bash: test.sh: Command not found.
[root@localhost ~]# echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin
[root@localhost ~]# pwd
/root

由于 test.sh 不在 PATH 目录中，所以系统无法识别这个命令，需要使用绝对路径来执行该脚本。

将脚本目录加入 PATH

方法一：将脚本的目录临时加入 PATH

[root@localhost ~]# PATH="$PATH:/root"
[root@localhost ~]# echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin:/root
[root@localhost ~]# test.sh 
hello world

方法二：将你自己写的脚本放到 PATH 中的某一个目录

[root@localhost ~]# mv test.sh /usr/local/bin/
[root@localhost ~]# test.sh
hello world

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自定义变量

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在 Bash 中，定义变量非常简单，不像其他高级编程语言（如 C/C++、Java 等）那么复杂。在定义一个新变量时，一般不需要提前声明，只需直接指定变量名称并赋值即可。

格式：

name=value

Notes

• 变量名需以字母或下划线开头，名称中不能包含特殊字符。
• 等号两边不能有空格。
• 新定义的变量只在当前的 Shell 环境中有效，因此称为局部变量。当进入子程序或新的子 Shell 环境时，局部变量将无法再使用。

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特殊赋值(双引号、单引号、反撇号)

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双引号主要起界定字符串的作用，特别是当要赋值的内容中包含空格时，必须以双引号括起来。其他情况下双引号通常可以省略。

当要赋值的内容中包含 $、"、\ 等具有特殊含义的字符时，应使用单引号括起来。在单引号的范围内，将无法引用其他变量的值，任何字符均作为普通字符看待，输入什么就显示什么。

test=123
echo "$test"  # 输出：123
echo '$test'  # 输出：$test

反撇号主要用于命令替换，允许将执行某个命令的屏幕输出结果赋值给变量。反撇号括起来的范围内必须是能够执行的命令行，否则将会出错。

time=`date +%T`

使用反撇号难以在一行命令中实现嵌套命令替换操作，这时可以改用 $() 来代替反撇号操作，以解决嵌套的问题。

ls -lh `which useradd`
# or
rpm -qc $(rpm -qf $(which useradd))

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预定义变量

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预定义变量是由 Bash 程序预先定义好的一类特殊变量，用户只能使用预定义变量，而不能创建新的预定义变量，也不能直接为预定义变量赋值。预定义变量使用 $ 符号和另一个符号组合表示。

• $#：表示命令行中位置参数的个数。
• $*：表示所有位置参数的内容，这些内容当做一个整体。
• $@：表示列出所有位置参数，但是是以单个的形式列出。
• $?：表示前一条命令执行后的返回状态，返回值为 0 表示执行正确，返回任何非 0 值均表示执行出现异常。
• $0：表示当前执行的脚本或程序的名称。
• $$：表示返回当前进程的进程号。
• $!：返回最后一个后台进程的进程号。

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bashrc

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作为配置文件，bashrc 等文件不只是用于设置变量，还可以用于配置其他内容。

在 bashrc 文件中，# 表示的是注释。

1. 配置别名，简化指令

当我们想把一些常用的指令以及相关指令参数，定制为更加精简的指令，就可以用 alias 为命令设置别名。

alias ll = "ls -lha"

2. 配置函数，定制指令过程

除了缩短命名，也可以用bash函数组合多个命令到一个操作，这些命令大多遵循以下语法。

# Syntax 1
function function_name {command1<^>command2</^># Syntax 2
function_name () {command_1command_2
}# Syntax 3
function_name () { commmand1; command2; }

示例：

下面的命令组合了 mkdir 和 cd 命令，输入md folder_name会在你的工作目录创建一个名为"folder_name"的目录并且进入其中。

md () {mkdir -p $1cd $1
}
# or
md () { mkdir -p $1; cd $1;}

3. 设置变量

在原来PATH的后面继续添加了新的路径：

# Syntax 1
PATH=$PATH:new_path
export PATH# Syntax 2
export PATH=$PATH:new_path

export 是让变量可以作用域子 Shell。

示例：

user@pc:~$ echo 'VAL_TS="hello, no export"' >> ~/.bashrc            #添加非export变量赋值到.bashrc
user@pc:~$ source ~/.bashrc                                         #使.bashrc生效
user@pc:~$ echo $VAL_TS                                             #输出变量 VAL_TS 值
#结果
hello, no exportuser@pc:~$ echo 'echo "val is :" $VAL_TS' > test.sh                 #添加脚本语句到脚本 test.sh
user@pc:~$ ./test.sh                                                #执行脚本 test.sh
#结果
val is :                                                            #脚本中并没有变量值user@pc:~$ echo 'export EX_VAL_TS="hello, export"' >> ~/.bashrc     #添加export变量赋值
user@pc:~$ source ~/.bashrc                                         #使.bashrc生效
user@pc:~$ echo $EX_VAL_TS                                          #输出变量 EX_VAL_TS 值
#结果
hello, exportuser@pc:~$ echo 'echo "export val is :$EX_VAL_TS' >> test.sh        #添加脚本语句到脚本
user@pc:~$ ./test.sh                                                #执行脚本 test.sh
#结果
export val is :hello, export                                        #脚本中获取到了变量值