Shell：结构化语句

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• 本文介绍了Shell常用的结构化语句。

数组

数组(Array)是若干数据的集合，其中的每一份数据都称为元素(Element)。

Bash只支持一维数组(不支持多维数组)，初始化时不需要定义数组大小，理论上可以存放无限量的数据。

与大部分编程语言类似，数组元素的下标由0开始。

Shell数组用括号来表示，元素用"空格"符号分割开。格式如下：

array_name=(ele1  ele2  ele3 ... elen)

Tips：赋值号=两边不能有空格，必须紧挨着数组名和数组元素。

获取数组中的元素要使用下标[]，下标可以是一个整数，也可以是一个结果为整数的表达式；当然，下标必须大于等于0。格式如下：

${array_name[index]}

Tips：array_name是数组名，index是下标。

Shell是弱类型的，它并不要求所有数组元素的类型必须相同，例如：

arr=(10 24 'ddd' 'ab22' 5)

获取数组所有元素

使用@或*可以获取数组中的所有元素，格式如下：

${array_name[*]}
${array_name[@]}

获取数组元素个数

使用#来获取数组元素的个数，格式如下：

${#array_name[@]}
${#array_name[*]}

数组合并

数组合并，就是将两个或两个以上的数组合并成一个个数组，格式如下：

array_new=(${array1[@]}  ${array2[@]}...${arrayn[@]})
array_new=(${array1[*]}  ${array2[*]}...${arrayn[*]})

删除数组元素

使用unset关键字来删除数组元素，格式如下：

unset array_name[index]

如果不写下标，则代表删除整个数组所有元素，格式如下：

unset array_name

实例

测试ip是否ping通

#!/usr/bin/env bash
# Author: Rohn
# Version: 1.0
# Create Time: 2020/06/13
# Test network connectivity

arr_num=(3 11 25 32 200)
for i in ${arr_num[*]}; do
  ip=192.168.110.${i}
  ping -c 1 $ip >/dev/null 2>&1
  if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "${ip} is ok."
  else
    echo "${ip} is unreachable."
  fi
done

选择结构

Shell中的选择结构（分支结构）有两种形式，分别是 if-else和case-in语句，它们都根据命令的退出状态来判断条件是否成立。

if-else语句

基本格式

基本结构格式：

if condition; then
  statement(s)
fi

condition是判断条件，如果condition成立（返回True），那么then后边的语句将会被执行；如果 condition不成立（返回False），那么不会执行任何语句。

Tips：最后必须以fi来闭合，fi就是if 倒过来拼写。

if-else

如果有两个分支，就可以使用if-else语句，格式：

if condition; then
  statement1
else
  statement2
fi

如果condition成立，那么then后边的 statement1语句将会被执行；否则，执行else 后边的statement2语句。

if-elif-else

当分支比较多时，可以使用if-elif-else 结构，格式：

if condition1; then
  statement1
elif condition2;then
  statement2
...
else
  statementn
fi

Tips：if和elif后边都得跟着then。

语句的执行逻辑：

• 如果condition1成立，那么执行statement1，如果不成立，则执行elif语句；
• 如果elif语句不成立，则执行else语句；

case-in语句

当分支较多，且判断条件比较简单时，推荐使用case-in语句。格式如下：

case expression in
  pattern1)
    statement1
    ;;
  pattern2)
    statement2
    ;;
  ...
  *)
    statementn
esac

• expression表示表达式，既可以是一个变量、一个数字、一个字符串，还可以是一个数学计算表达式，或者是命令的执行结果，只要能够得到expression的值就可以。
• pattern表示匹配模式，可以是一个数字、一个字符串，甚至是一个简单的正则表达式。

case会将expression的值与 pattern1、pattern2...patternn逐个进行匹配：

• 如果expression和某个模式（比如 pattern2）匹配成功，就会执行这模式（比如 pattern2）后面对应的所有语句（该语句可以有一条，也可以有多条），直到遇见双分号;;才停止；然后整个case-in语句就执行完了，程序会跳出整个 case-in语句，执行esac后面的其它语句。
• 如果 expression 没有匹配到任何一个模式，那么就执行*)后面的语句（*表示其它所有值），直到遇见双分号;;或者esac才结束。*)相当于多个if分支语句中最后的else部分。

Tips：分支*)并不是什么语法规定，它只是一个正则表达式，*表示任意字符串，所以不管expression的值是什么，*)总能匹配成功。因此，可以没有*)部分,如果expression没有匹配到任何一个模式，那么就不执行任何操作。

除最后一个分支外(这个分支可以是普通分支，也可以是*)分支)，其它的每个分支都必须以;;结尾，;;代表一个分支的结束，不写的话会有语法错误。最后一个分支可以写;;，也可以不写，因为无论如何，执行到esac都会结束整个case-in语句。

case-in的pattern部分支持简单的正则表达式，具体来说，可以使用以下几种格式：

用;;&终止每个条件块，例如：

read -n 1 -p "Type a character > "
echo
case $REPLY in
  [[:upper:]])    echo "'$REPLY' is upper case." ;;&
  [[:lower:]])    echo "'$REPLY' is lower case." ;;&
  [[:alpha:]])    echo "'$REPLY' is alphabetic." ;;&
  [[:digit:]])    echo "'$REPLY' is a digit." ;;&
  [[:graph:]])    echo "'$REPLY' is a visible character." ;;&
  [[:punct:]])    echo "'$REPLY' is a punctuation symbol." ;;&
  [[:space:]])    echo "'$REPLY' is a whitespace character." ;;&
  [[:xdigit:]])   echo "'$REPLY' is a hexadecimal digit." ;;&
esac

输出结果如下：

Type a character > a
'a' is lower case.
'a' is alphabetic.
'a' is a visible character.
'a' is a hexadecimal digit.

循环结构

循环结构语句大致分为4种：

• while
• until
• for
• select

while语句

当条件满足时，while重复地执行一组语句，当条件不满足时，就退出while循环。格式如下：

while condition; do
  statements
done

执行流程如下：

• 先对condition进行判断，如果该条件成立，就进入循环，执while循环体中的语句，也就是do和done之间的语句。这样就完成了一次循环。
• 每一次执行到done的时候都会重新判断condition是否成立，如果成立，就进入下一次循环，继续执行do和done之间的语句，如果不成立，就结束整个while循环，执行done后面的其它Shell代码。
• 如果一开始condition就不成立，那么程序就不会进入循环体。

死循环

格式一：

while true; do
  statements
done

格式二：

while [ 1 ]; do
  statements
done

until语句

until循环当判断条件不成立时才进行循环，一旦判断条件成立，就终止循环。

until condition; do
  statements
done

until循环的执行流程为：

• 先对condition进行判断，如果该条件不成立，就进入循环，执行until循环体中的语句(do和done之间的语句)，这样就完成了一次循环。
• 每一次执行到done的时候都会重新判断condition是否成立，如果不成立，就进入下一次循环，继续执行循环体中的语句，如果成立，就结束整个 until循环，执行done后面的其它Shell代码。

for语句

C语言风格的 for 循环

格式如下：

for((exp1; exp2; exp3)); do
  statements
done

exp1、exp2、exp3是三个表达式，其中exp2是判断条件，for循环根据exp2的结果来决定是否继续下一次循环；

它的运行过程为：

1. 先执行exp1。
2. 再执行exp2，如果它的判断结果是成立的，则执行循环体中的语句，否则结束整个for循环。
3. 执行完循环体后再执行exp3。
4. 重复执行2、3步骤，直到exp2的判断结果不成立，就结束循环。

for-in循环

格式如下：

for variable in value_list; do
  statements
done

variable表示变量，value_list表示取值列表。

每次循环都会从value_list中取出一个值赋给变量 variable，然后进入循环体(do和done之间的部分)，执行循环体中的statements。直到取完value_list中的所有值，循环就结束了。

value_list：

• 具体的值，例如：

for i in 1 2 3 'dd';do echo $i;done

• {start..end}，例如：

# 求1到10的和
sum=0
for i in {1..10}; do
  sum=$((sum+i))
done
echo $sum

• 命令的执行结果，例如：

# 求100以内偶数的和
for i in $(seq 2 2 100); do
  sum=$((sum+i))
done
echo $sum

• 通配符，例如：

# 打印当前路径.log结尾的文件
for i in *.log; do echo $i;done

Tips：若当前路径无.log结尾的文件，则会打印*.log

• 特殊变量，$*、$@等，例如：

for i in $@; do
  sum=$((sum+i))
done
echo $sum

select-in语句

select-in循环用来增强交互性，它可以显示出带编号的菜单，用户输入不同的编号就可以选择不同的菜单，并执行不同的功能，非常适合终端(Terminal)这样的交互场景。格式如下：

select variable in value_list; do
  statements
done

variable表示变量，value_list表示取值列表。

例如：

echo "选择你要学习的科目："
select i in 'Linux' 'Python' 'Java' 'C++' 'PHP'; do
  echo "你选择了${i}。"
done

结果如下：

选择你要学习的科目：
1) Linux
2) Python
3) Java
4) C++
5) PHP
#? 5
你选择了PHP。
#? 2
你选择了Python。
#? 666
你选择了。

Tips：select是死循环，输入空值或者输入的值无效，都不会结束循环，只有遇到break语句，或者按下Ctrl+D组合键才能结束循环。

例如：

echo "选择你要学习的科目："
select i in 'Linux' 'Python' 'Java' 'C++' 'PHP'; do
  echo "你选择了${i}。"
  break
done

结果如下：

选择你要学习的科目：
1) Linux
2) Python
3) Java
4) C++
5) PHP
#? 5
你选择了PHP。

select-in语句常和case-in语句一起使用。

break

格式如下：

break n

n表示跳出循环的层数，如果省略n，则表示跳出当前。

continue

格式如下：

continue n

n表示循环的层数：

• 如果省略n，则表示continue只对当前层次的循环语句有效，遇到continue会跳过本次循环，忽略本次循环的剩余代码，直接进入下一次循环。
• 如果带上n，比如n的值为2，那么continue 对内层和外层循环语句都有效，不但内层会跳过本次循环，外层也会跳过本次循环，其效果相当于内层循环和外层循环同时执行了不带n的continue。

与break的区别：

• break用来结束当前整个循环；
• continue用来结束本次循环，直接跳到下一次循环，如果循环条件成立，还会继续循环；

函数

函数的本质是一段可以重复使用的脚本代码，这段代码被提前编写好了，放在了指定的位置，使用时直接调取即可。

函数定义

格式如下：

function func_name() {
    statements
    [return value]
}

Tips：关键词function是可选的，但必须在一个项目中保持一致。

说明：

• function是Shell中的关键字，专门用来定义函数，可以不写，但要求在整个项目脚本中保持一致，即统一不写或都写；
• func_name是函数名，按照约定规范，函数名后面必须带上()；
• statements是函数要执行的代码，也就是一组语句；
• return value表示函数的返回值，其中return 是Shell关键字，专门用在函数中返回一个值；这一部分可以写也可以不写。

函数调用

调用Shell函数时可以给它传递参数，也可以不传递。如果不传递参数，直接给出函数名字即可，格式如下：

func_name

如果传递参数，那么多个参数之间以空格分隔：

func_name param1 param2 param3...

Tips：不管是哪种调用方式，函数名字后面都不需要带()

函数参数

函数参数是Shell位置参数的一种，在函数内部可以使用$n来接收，例如，$1表示第一个参数，$2表示第二个参数，依次类推。

除了$n，还有另外三个比较重要的变量：

• $#可以获取传递的参数的个数；
• $@或者$*可以一次性获取所有的参数

（编辑：李大同）

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