Linux系统的Shell编程

一. 什么是Shell

1. 在学习Shell编程之前，我们应该要先知道什么是Shell

        用户、Shell、Linux内核、硬件的关系如下图：

        Shell是一个应用程序，也可以说是一个命令解释器，它是用户和Linux内核之间的桥梁，可以将用户在图形界面上的操作或在终端输入的命令传递给Linux内核，然后Linux内核再调度各个硬件及其他资源来完成用户的操作。

什么是Linux的内核？在Linux操作系统中，真正能够操作计算机硬件完成某个用户功能的那一部分被称为Linux系统的内核。用户在使用Linux系统时，是不可以直接操作内核的，而是通过Shell来间接的操作内核的。Shell不属于内核的一部分，而是在Linux内核之外开发的应用程序，它将接收到的用户鼠标点击操作或输入的命令传递给内核，而内核再去调度硬件去完成指定的操作。这样用户就不需要直接操作内核，而是通过Shell间接地操作内核，内核也不会被直接的暴露于外部，保障了内核的安全性，也简化了用户的操作。

        Shell这个应用程序是开机即启动的，我们在操作Linux系统时，无时不刻都在直接或者间接地通过Shell去操作Linux内核。其实，在没有图形化界面之前，用户是通过终端或者控制台直接地去调用Shell这个应用程序，然后通过输入命令来操作Linux系统的。用户在控制台或者终端上看到的 $ 和 # 其实就是Shell的命令提示符，这表明用户已经进入了Shell这个程序，只需要输入命令，即可通过Shell来操作Linux内核。只不过root用户登录显示$，而普通用户登录显示#。

        另外，Shell在将用户的操作传递给内核的过程，就是在调用内核提供的API接口的过程。比如，用户在图形界面或者终端命令行做了一个打开文件的操作，而这个用户的操作Shell接收到后，就会去调用内核提供的相应的函数，然后内核再去调度硬件资源来完成用户的操作。

2. 常见的Shell

        我们知道，Linux 是一个开源的操作系统，它是由世界各地的多个组织机构或个人共同开发完成的，每个组织机构或个人负责一部分功能，最后组合在一起，就构成了现在我们使用的 Linux。也正是这个原因，这些不同的组织机构或者个人都会开发出可以在Linux系统中使用的应用程序，而这些应用程序的功能可能是类似的，各有优缺点，至于使用哪一个由用户选择。而Shell就是这样的一个应用程序，所以Shell有很多个版本，目前Linux的大多数发行版默认使用的Shell是 bash shell。其他常见的Shell版本如下:

        (1) sh：sh 的全称是 Bourne shell，是 UNIX 上的标准 shell，很多 UNIX 版本都配有 sh。sh 是第一个流行的 Shell。

        (2) csh：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。

        (3) tcsh：tcsh 是 csh 的增强版，加入了命令补全功能，提供了更加强大的语法支持。

        (4) ash：一个轻量级占用资源少的 Shell，适合运行于低内存环境，与 bash shell 完全兼容。

        (5) bash：bash shell 由 GNU 组织开发，保持了对 sh shell 的兼容性，是各种 Linux 发行版默认配置的 shell。

3. 查看Linux系统的Shell

在Linux系统中，一般默认使用的Shell是bash shell。Shell是一个应用程序，一般都是放在/bin或者/user/bin目录下，而当前 Linux 系统可用的 Shell 都记录在/etc/shells文件中。

(1) 查看系统当前可用的Shell，执行命令【cat -n /etc/shells】：

(2) 查看系统当前默认使用的shell，执行命令【echo $SHELL】：

(3) 查看各个用户使用的Shell，执行命令【cat -n /etc/passwd】:

二. 什么是Shell编程

1. 什么是Shell编程语言

我们已经知道，Shell是一个应用程序，而这个应用程序不单单只是可以将用户的操作命令传递给Linux内核，它也支持编程。Shell都会对应一套编程语言的语法，而这套语言就被称为Shell编程语言或是Shell脚本语言。Shell编程语言和JavaScript语言一样是一种脚本语言，它不需要编译，而它的解释器就是Shell应用程序本身。

我们平时工作中所说的Shell，大多数情况指的是Shell脚本语言，而不是Shell应用程序。

2. 什么是Shell脚本

我们在使用Shell脚本语言时，可以和Linux系统的其他操作命令结合使用(如 ls、grep等等)，而我们使用Shell脚本语言和其他命令结合编写能够完成某个特定功能的扩展名为.sh的文本，就叫做Shell脚本程序。

3. 第一个Shell脚本

我们已经知道，Shell有很多个版本，而每个版本支持的Shell脚本语言语法可能是有差异的，而下面的关于Shell脚本的所有例子都是针对于Bash Shell这个版本而言。

（1）在根目录下新建一个Hello.sh脚本：【vim Hello.sh】

（2）然后输入以下内容：
#!/bin/bash     
echo "Hello World "
第一行：#! 是一个约定标记，它可以告诉系统这个脚本要使用哪个Shell版本作为解释器，后面紧跟的/bin/bash则是Shell的所在路径，所以【#!/bin/bash 】表示声明使用bin目录下的 bash shell 作为这个脚本的解释器；

第二行：【echo "Hello World "】表示输出文本 Hello World ！；

（3）然后保存退出：【!wq】;

（4）这样，一个能够输出 Hello World ！的脚本就编写完成。

补充说明：

上面我们已经说过，Shell程序就是Shell脚本语言的解释器，而我们在使用终端时（例如通过Xshell连接Linux服务器的终端），其实就是已经进入了Shell这个程序，所以其实我们是可以在终端直接输入Shell编程语言的代码来运行的，而不需要写在脚本里再去运行。例如，声明一个变量并打印这个变量的值：

（1）输入代码：【name=张三】，表示定义了一个变量name，它的值为张三；

（2）输入代码：【echo $name】，表示打印变量name的值。

当然，这种方式只适合去执行逻辑简单只有一两句代码的情况，大多数情况下我们还是将Shell编程代码写在.sh脚本中再去执行。

4. 运行Shell脚本的方式

上面我们已经编写了一个能够输出 Hello World ！的Shell脚本运行，而现在我们就要执行 Hello.sh 这个脚本。而Shell脚本的执行方式有两种：

第一种：给予.sh文本可执行权限，然后执行文本：

（1）先给予Shell脚本可执行权限：【chmod +x Hello.sh】；

（2）直接执行：绝对路径：【/Hello.sh】或者相对路径：【./Hello.sh】

注意，这里执行时如果使用的是相对路径，必须要以./开头，表示当前目录，否则系统会找不到脚本，从而导致执行失败。

第二种：将 Shell 脚本作为参数传递给 Bash Shell 解释器：

（1）这里使用Bash Shell来作为解释器，那么我们直接调用Bash Shell 这个程序，然后把Hello.sh这个脚本作为参数传给Shell即可：【/bin/bash Hello.sh】或【bash Hello.sh】

（2）这里需要注意，使用这种方式执行Shell脚本时，在Shell脚本的第一行中就不需要声明使用哪个版本的Shell来作为解释器，也就是不需要这行代码【#!/bin/bash】，因为我们运行脚本的命令中【/bin/bash Hello.sh】，就已经指明了使用哪个版本的Shell作为解释器。

注意，这种方式执行脚本文件时，如果使用的是相对路径，那么【/bin/bash ./Hello.sh】和【/bin/bash Hello.sh】是一样的，并无使用第一种执行方式中的区别。