46105 (Интерпретатор командного языка shell)

Интерпретатор командного языка shell

1. Основные понятия языка shell

1.1. Ввод-вывод

Три направления ввода-вывода являются выделенными - стандартный ввод, стандартный вывод и стандартный протокол. Как правило, команды берут исходные данные из стандартного ввода и помещают результаты в стандартный вывод.

Стандартные ввод, вывод и протокол можно переназначить. Обозначение

<

служит для переназначения стандартного ввода (дескриптор файла 0),

>

для стандартного вывода (дескриптор файла 1);

<<

ввод происходит со стандартного ввода, пока не встретится указанная или конец файла,

>>

для стандартного вывода; если файл существует, то выводимая информация добавляется к конец этого файла,

<&

в качестве стандартного ввода об(r)является файл, ассоциированный с дескриптором ; аналогично для стандартного вывода

>&

&-

закрывают соответственно стандартный ввод и вывод.

Если любой из этих конструкций предшествует цифра, то с указанным файлом будет ассоциирован дескриптор, равный указанной цифре, вместо 0 и 1 по умолчанию. Например,

2 >

для стандартного протокола используется дескриптор 2, а

2 >& 1

ассоциирует дескриптор 2 с файлом, ассоциированным с дескриптором 1.

... 2>protocol

переназначает стандартный протокол (дескриптор 2) в файл по имени protocol.

Чтобы переназначить стандартный протокол туда же, куда уже назначен стандартный вывод, следует употребить конструкцию

... 2>&1

Важен порядок переназначения: shell производит переназначение слева направо по указанному списку. Так,

1 > xxx 2 >& 1

сначала ассоциирует дескриптор 1 с файлом xxx, а затем дескриптор 2 с 1, т.е. тоже с xxx. А

2 >& 1 1 > xxx

ассоциирует дескриптор 2 с терминалом, а 1 - с файлом xxx.

Можно переназначить системный ввод на текущий файл:

isql - - <

1.2. Синхронное и асинхронное выполнение команд

Обычно shell ждет завершения выполнения команды. Однако имеется возможность запустить задачу в асинхронном режиме, т.е. без ожидания ее завершения. Для этого после команды (после всех ее аргументов и указаний о переназначении ввода-вывода) надо поставить знак &. При этом по умолчанию стандартный ввод команды назначается на пустой файл /dev/null.

Пример: создать файл primer можно по команде

echo > primer

Еще пример: запустить программу prog в асинхронном режиме, чтобы не надо было дожидаться его завершения, засечь время выполнения, результаты программы направить в файл prog.res, данные о времени выполнения - в файл prog.tim.

time prog > prog.res 2> prog.tim &

1.3. Конвейер

Конвейер - последовательность команд, разделенных знаком |. Если после конвейера стоит ; shell ждет его завершения. Если & - то не ждет. Роль ; может играть конец строки. Смысл конвейера в том, что стандартный вывод одной команды замыкается на стандартный ввод другой. Пример конвейера - подсчитать число об(r)ектных файлов в текущем каталоге.

ls *.o | wc -l

1.4. Метасимволы, генерация имен файлов

Метасимволы - символы, имеющие специальное значение для интерпретатора :

? * ; & ( ) | ^

Однако каждый из этих символов может представлять самого себя, если перед ним стоит \. Все символы, заключенные между кавычками ' и ', представляют самих себя. Между двойными кавычками (") выполняются подстановки команд (см п. 2.2) и параметров (см. п. 2.3), а символы \, `," и $ могут экранироваться предшествующим символом \.

После всех подстановок в каждом слове команды ищутся символы *,?, и [. Если находится хотя бы один из них, то это слово рассматривается как шаблон имен файлов и заменяется именами файлов, удовлетворяющих данному шаблону (в алфавитном порядке). Если ни одно имя файла не удовлетворяет шаблону, то он остается неизменным. Значения указанных символов:

*	любая строка, включая и пустую
?	один любой символ
[...]	любой из указанных между ними символов. Пара символов, разделенных знаком -, означает любой символ, который находится между ними, включая и их самих. Если первым символом после "[" идет "!", то указанные символы не должны входить в имя файла

2. Синтаксис языка shell

2.1. Комментарии

Строки, начинающиеся с #, трактуются как комментарии.

2.2. Подстановка результатов выполнения команд

Выражения можно заключать в обратные кавычки (`). Такие выражения вычисляются в месте использования. Они могут быть, например, частью строк. Пример. Пусть параметром макрокоманды является имя файла с расширением .for. Требуется удалить одноименный файл с расширением .err.

name=`ena -n $1`

rm -f ${name}.err

Значение, полученное в результате выполнения команды

ena -n $1

присваивается переменной name. Фигурные скобки использованы для выделения аргумента операции перехода от имени к значению. Без них .err приклеилась бы к имени.

2.3. Переменные и подстановка их значений

Все переменные в языке shell - текстовые. Их имена должны начинаться с буквы и состоять из латинских букв, цифр и знака подчеркивания (_). Чтобы воспользоваться значением переменной, надо перед ней поставить символ $. Использование значения переменной называется подстановкой.

Различается два класса переменных: позиционные и с именем. Позиционные переменные - это аргументы командных файлов, их именами служат цифры: $0 - имя команды, $1 - первый аргумент и т.д. Значения позиционным переменным могут быть присвоены и командой set (см. Специальные команды). Пример. После вызова программы на shellе, хранящейся в файле ficofl:

ficofl -d / \*.for

значением $0 будет ficofl, $1 - -d, $2 - /, $3 - *.for, значения остальных позиционных переменных будут пустыми строками. Заметим, что если бы символ * при вызове ficofl не был экранирован, в качестве аргументов передались бы имена всех фортранных файлов текущей директории.

Еще две переменные хранят командную строку за исключением имени команды: $@ эквивалентно $1 $2 ..., а $* - "$1 $2 ...". Начальные значения переменным с именем могут быть установлены следующим образом:

= [ = ] ...

Не может быть одновременно функции (см. Управляющие конструкции) и переменной с одинаковыми именами. Для подстановки значений переменных возможны также следующие конструкции:

${}

если значение определено, то оно подставляется. Скобки применяются лишь если за следует символ, который без скобок приклеится к имени.

${:-}

если определена и не является пустой строкой, то подставляется ее значение; иначе подставляется .

${:=}

если не определена или является пустой строкой, ей присваивается значение ; после этого подставляется ее значение.

${:?}

если определена и не является пустой строкой, то подставляется ее значение; иначе на стандартный вывод выводится и выполнение shellа завершается. Если опущено, то выдается сообщение "parameter null or not set".

${:+}

если определена и не является пустой строкой, то подставляется ; иначе подставляется пустая строка.

Пример: если переменная d не определена или является пустой строкой, то выполняется команда pwd

echo ${d:-`pwd`}

Следующие переменные автоматически устанавливаются shell'ом:

#	количество позиционных параметров (десятичное)
-	флаги, указанные при запуске shellа или командой set
?	десятичное значение, возвращенное предыдущей синхронно выполненной командой
$	номер текущего процесса
!	номер последнего асинхронного процесса
@	эквивалентно $1 $2 $3 ...
*	эквивалентно "$1 $2 $3 ..."

Напомним: чтобы получить значения этих переменных, перед ними нужно поставить знак $. Пример: выдать номер текущего процесса:

echo $$

2.4. Специальные переменные

Shell'ом используются следующие специальные переменные:

HOME	директория, в которую пользователь попадает при входе в систему или при выполнении команды cd без аргументов
PATH	список полных имен каталогов, в которых ищется файл при указании его неполного имени.
PS1	основная строка приглашения (по умолчанию $)
PS2	дополнительная строка приглашения (по умолчанию >); в интерактивном режиме перед вводом команды shell'ом выводится основная строка приглашения. Если нажата клавиша new_line, но для завершения команды требуется дальнейший ввод, то выводится дополнительная строка приглашения
IFS	последовательность символов, являющихся разделителями в командной строке (по умолчанию это , и )

3. Управляющие конструкции

Простая команда - это последовательность слов, разделенная пробелами. Первое слово является именем команды, которая будет выполняться, а остальные будут переданы ей как аргументы. Имя команды передается ей как аргумент номер 0 (т.е. имя команды является значением $0). Значение, возвращаемое простой командой - это ее статус завершения, если она завершилась нормально, или (восьмеричное) 200+статус, если она завершилась аварийно.

Список - это последовательность одного или нескольких конвейеров, разделенных символами ;, &, && или || и быть может заканчивающаяся символом ; или &. Из четырех указанных операций ; и & имеют равные приоритеты, меньшие, чем у && и ||. Приоритеты последних также равны между собой. Символ ; означает, что конвейеры будут выполняться последовательно, а & - параллельно. Операция && (||) означает, что список, следующий за ней будет выполняться лишь в том случае, если код завершения предыдущего конвейера нулевой (ненулевой).

Команда - это либо простая команда, либо одна из управляющих конструкций. Кодом завершения команды является код завершения ее последней простой команды.

3.1. Цикл ДЛЯ

for <переменная> [ in ]

do

done

Если часть in опущена, то это означает in "$@" ( то есть in $1 $2 ... $n). Пример. Вывести на экран все фортранные файлы текущей библиотеки:

for f in *.for

do

cat $f

done

3.2. Оператор выбора

case $ in

| ... ) ;;

. . .

esac

Оператор выбора выполняет , соответствующий первому , которому удовлетворяет . Форма шаблона та же, что и используемая для генерации имен файлов. Часть | шаблон... может отсутствовать.

Пример. Определить флаги и откомпилировать все указанные файлы.

# инициализировать флаг

flag=

# повторять для каждого аргумента

for a

do

case $a in

# об(r)единить флаги, разделив их пробелами

-[ocSO]) flag=$flag' ' $a ;;

-*) echo 'unknown flag $a' ;;

# компилировать каждый исходный файл и сбросить флаги

*.c) cc $flag $a; flag= ;;

*.s) as $flag $a; flag= ;;

*.f) f77 $flag $a; flag= ;;

# неверный аргумент

*) echo 'unexpected argument $a' ;;

esac

done

3.3. Условный оператор.

if

then

[ elif

then

]

. . .

[ else

]

fi

Выполняется и, если код его завершения 0, то выполняется , иначе - и, если и его код завершения 0, то выполняется . Если же это не так, то выполняется . Части elif и else могут отсутствовать.

3.4. Цикл ПОКА

while

do

done

До тех пор, пока код завершения последней команды есть 0, выполняются команды . При замене служебного слова while на until условие выхода из цикла меняется на противоположное.

В качестве одной из команд может быть команда true (false). По этой команде не выполняется никаких действий, а код завершения устанавливается 0 (-1). Эти команды применяются для организации бесконечных циклов. Выход из такого цикла можно осуществить лишь по команде break (см. Специальные команды).

3.5. Функции

() {

;

}

Определяется функция с именем . Тело функции - , заключенный между { и }.

3.6. Зарезервированные слова

Следующие слова являются зарезервированными:

if then else elif fi

case in esac { }

for while until do done

3.7. Специальные команды

Как правило, для выполнения каждой команды shell порождает отдельный процесс. Специальные команды отличаются тем, что они встроены в shell и выполняются в рамках текущего процесса.

:	Пустая команда. Возвращает нулевой код завершения.
. file	Shell читает и выполняет команды из файла file, затем завершается; при поиске file используется список поиска $PATH.
break [n]	Выход из внутреннего for или while цикла; если указано n, то выход из n внутренних циклов.
continue [n]	Перейти к следующей итерации внутреннего for или while цикла; если указано n, то переход к следующей итерации n-ого цикла.
cd [ ]	Сменить текущую директорию на директорию . По умолчанию используется значение HOME.
echo [ ... ]	Выводит свои аргументы в стандартный вывод, разделяя их пробелами.
eval [ ... ]	Аргументы читаются, как если бы они поступали из стандартного ввода и рассматриваются как команды, которые тут же и выполняются.
exec [ ... ]	Аргументы рассматриваются как команды shell'а и тут же выполняются, но при этом не создается нового процесса. В качестве аргументов могут быть указаны направления ввода-вывода и, если нет никаких других аргументов, то будет изменено лишь направление ввода-вывода текущей программы.
exit [ n ]	Завершение выполнения shell'а с кодом завершения n. Если n опущено, то кодом завершения будет код завершения последней выполненной команды (конец файла также приводит к завершению выполнения).
export [ <переменная> ... ]	Данные переменные отмечаются для автоматического экспорта в окружение (см. Окружение) выполняемых команд. Если аргументы не указаны, то выводится список всех экспортируемых переменных. Имена функций не могут экспортироваться.
hash [ -r ] [ ... ]	Для каждой из указанных команд определяется и запоминается путь поиска. Опция -r удаляет все запомненные данные. Если не указан ни один аргумент, то выводится информация о запомненных командах: hits - количество обращений shell'а к данной команде; cost - объем работы для обнаружения команды в списке поиска; command - полное имя команды. В некоторых ситуациях происходит перевычисление запомненных данных, что отмечается значком * в поле hits.
pwd	Выводит имя текущей директории.
read [ ... ]	Читается из стандартного ввода одна строка; первое ее слово присваивается первой переменной, второе - второй и т.д., причем все оставшиеся слова присваиваются последней переменной.
readonly [ ... ]	Запрещается изменение значений указанных переменных. Если аргумент не указан , то выводится информация обо всех переменных типа readonly.
return [ n ]	Выход из функции с кодом завершения n. Если n опущено, то кодом завершения будет код завершения последней выполненной команды.
set [ --aefkntuvx [ ... ] ]	Команда устанавливает следующие режимы:
-a	отметить переменные, которые были изменены или созданы, как переменные окружения (см. Окружение)
-e	если код завершения команды ненулевой, то немедленно завершить выполнение shell'а
-f	запретить генерацию имен файлов
-k	все переменные с именем помещаются в окружение команды, а не только те, что предшествуют имени команды (см. Окружение)
-n	читать команды, но не выполнять их
-t	завершение shell'а после ввода и выполнения одной команды
-u	при подстановке рассматривать неустановленные переменные как ошибки
-v	вывести вводимые строки сразу после их ввода
-x	вывести команды и их аргументы перед их выполнением
--	не изменяет флаги, полезен для присваивания позиционным переменным новых значений.
	При указании + вместо - каждый из флагов устанавливает противоположный режим. Набор текущих флагов есть значение переменной $-. - это значения, которые будут присвоены позиционным переменным $1, $2 и т.д. Если все аргументы опущены, выводятся значения всех переменных.
shift [ n ]	Позиционные переменные, начиная с $(n+1), переименовываются в $1 и т.д. По умолчанию n=1.
test	вычисляет условные выражения (см. Дополнительные сведения. Test )
trap [ ] [ n ] ...	Команда будет выполнена, когда shell получит сигнал n (см. Сигналы). (Надо заметить, что проверяется при установке прерывания и при получении сигнала). Команды выполняются по порядку номеров сигналов. Любая попытка установить сигнал, игнорируемый данным процессом, не обрабатывается. Попытка прерывания по сигналу 11 (segmentation violation) приводит к ошибке. Если опущен, то все прерывания устанавливаются в их начальные значения. Если есть пустая строка, то этот сигнал игнорируется shell'ом и вызываемыми им программами. Если n=0, то выполняется при выходе из shell'а. Trap без аргументов выводит список команд, связанных с каждым сигналом.
type [ ... ]	Для каждого имени показывает, как оно будет интерпретироваться при использовании в качестве имени команды: как внутренняя команда shell'а, как имя файла или же такого файла нет вообще.
ulimit [ -f ] [ n ]	Устанавливает размер файла в n блоков; -f - устанавливает размер файла, который может быть записан процессом-потомком (читать можно любые файлы). Без аргументов - выводит текущий размер.
umask [ nnn ]	Пользовательская маска создания файлов изменяется на nnn. Если nnn опущено, то выводится текущее значение маски. Пример: после команды umask 755 будут создаваться файлы, которые владелец сможет читать, писать и выполнять, а все остальные - только читать и выполнять.
unset [ ... ]	Для каждого имени удаляет соответствующую переменную или функцию. Переменные PATH, PS1, PS2 и IFS не могут быть удалены.
wait [ n ]	Ждет завершения указанного процесса и выводит код его завершения. Если n не указано, то ожидается завершения всех активных процессов-потомков и возвращается код завершения 0.

4. Выполнение shell-программ

4.1. Запуск shell'а

Программа, интерпретирующая shell-программы, находится в файле /bin/sh. При запуске ее первый аргумент является именем shell-программы, остальные передаются как позициональные параметры. Если файл, содержащий shell-программу, имеет право выполнения (x), то достаточно указания лишь его имени. Например, следующие две команды операционной системы эквивалентны (если файл ficofl обладает указанным правом и на самом деле содержит shell-программу):