Linux shell編程中IO和條件及循環處理的示例分析

這篇文章主要介紹了Linux shell編程中IO和條件及循環處理的示例分析，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

> 與 < 差在哪？
談到I/O redirection，不妨先讓我們認識一下File Descriptor（FD）。程序的運算，在大部份情況下都是進行數據（data）的處理，這些數據從哪讀進？又，送出到哪里呢？這就是File descriptor（FD）的功用了。

在shell程序中，最常使用的FD大概有三個，分別為：

• 0: Standard Input（STDIN）

• 1: Standard Output（STDOUT）

• 2: Standard Error Output（STDERR）

在標準情況下，這些FD分別跟如下設備（device）關聯：

• stdin（0）：keyboard

• stdout（1）：monitor

• stderr（2）：monitor

我們可以用如下下命令測試一下：

$ mail -s test root
this is a test mail.
please skip.

^d（同時按crtl跟d鍵）
很明顯，mail程序所讀進的數據，就是從stdin也就是keyboard讀進的。不過，不見得每個程序的stdin都跟mail一樣從keyboard讀進，因為程序作者可以從檔案參數讀進stdin，如：

$ cat /etc/passwd

但，要是cat之后沒有檔案參數則又如何呢？哦，請您自己玩玩看啰….^_^

$ cat

（請留意數據輸出到哪里去了，最后別忘了按^d離開…）至于stdout與stderr，嗯…然后，讓我們繼續看stderr好了。

事實上，stderr沒甚么難理解的：說穿了就是“錯誤信息”要往哪邊送而已…比方說，若讀進的檔案參數是不存在的，那我們在monitor上就看到了：

$ ls no.such.file
ls: no.such.file: No such file or directory

若，一個命令同時產生stdout與stderr呢？那還不簡單，都送到monitor來就好了：

$ touch my.file
$ ls my.file no.such.file
ls: no.such.file: No such file or directory
my.file

okay，至此，關于FD及其名稱、還有相關聯的設備，相信你已經沒問題了吧？那好，接下來讓我們看看如何改變這些FD的預設數據信道，我們可用<來改變讀進的數據信道（stdin），使之從指定的檔案讀進。我們可用>來改變送出的數據信道（stdout，stderr），使之輸出到指定的檔案。比方說：

$ cat < my.file

就是從my.file讀進數據

$ mail -s test root < /etc/passwd

則是從/etc/passwd讀進…

這樣一來，stdin將不再是從keyboard讀進，而是從檔案讀進了…嚴格來說，<符號之前需要指定一個FD的（之間不能有空白），但因為0是<的預設值，因此<與0<是一樣的!okay，這個好理解吧？

那，要是用兩個<<又是啥呢？這是所謂的HERE Document，它可以讓我們輸入一段文本，直到讀到<<后指定的字串。比方說：

$ cat <<FINISH
first line here
second line there
third line nowhere
FINISH

這樣的話，cat會讀進3行句子，而無需從keyboard讀進數據且要等^d結束輸入。

okay，又到講古時間~~~當你搞懂了0<原來就是改變stdin的數據輸入信道之后，相信要理解如下兩個redirection就不難了：1> 2> 。前者是改變stdout的數據輸出信道，后者是改變stderr的數據輸出信道。兩者都是將原本要送出到monitor的數據轉向輸出到指定檔案去。

由于1是>的預設值，因此，1>與>是相同的，都是改變stdout。用上次的ls例子來說明一下好了：

$ ls my.file no.such.file 1>file.out
ls: no.such.file: No such file or directory

這樣monitor就只剩下stderr而已。因為stdout給寫進file.out去了。

$ ls my.file no.such.file 2>file.err
my.file

這樣monitor就只剩下stdout，因為stderr寫進了file.err。

$ ls my.file no.such.file 1>file.out 2>file.err

這樣monitor就啥也沒有，因為stdout與stderr都給轉到檔案去了…

呵~~~看來要理解>一點也不難啦﹗是不？沒騙你吧？^_^ 不過，有些地方還是要注意一下的。
首先，是同時寫入的問題。比方如下這個例子：

$ ls my.file no.such.file 1>file.both 2>file.both

假如stdout（1）與stderr（2）都同時在寫入file.both的話，則是采取“覆蓋”方式：后來寫入的覆蓋前面的。讓我們假設一個stdout與stderr同時寫入file.out的情形好了：

• 首先stdout寫入10個字元

• 然后stderr寫入6個字元

那么，這時候原本stdout輸出的10個字元就被stderr覆蓋掉了。那，如何解決呢？所謂山不轉路轉、路不轉人轉嘛，我們可以換一個思維：將stderr導進stdout或將stdout導進sterr，而不是大家在搶同一份檔案，不就行了﹗bingo﹗就是這樣啦：

• 2>&1就是將stderr并進stdout作輸出

• 1>&2或>&2就是將stdout并進stderr作輸出

于是，前面的錯誤操作可以改為：

$ ls my.file no.such.file 1>file.both 2>&1

或

$ ls my.file no.such.file 2>file.both >&2

在Linux檔案系統里，有個設備檔位于/dev/null。許多人都問過我那是甚么玩意兒？我跟你說好了：那就是“空”啦﹗沒錯﹗空空如也的空就是null了….請問施主是否忽然有所頓誤了呢？然則恭喜了~~~ ^_^ 這個null在I/O Redirection中可有用得很呢：

• 若將FD1跟FD2轉到/dev/null去，就可將stdout與stderr弄不見掉。

• 若將FD0接到/dev/null來，那就是讀進nothing。

比方說，當我們在執行一個程序時，畫面會同時送出stdout跟stderr，

假如你不想看到stderr（也不想存到檔案去），那可以：

$ ls my.file no.such.file 2>/dev/null
my.file

若要相反：只想看到stderr呢？還不簡單﹗將stdout弄到null就行：

$ ls my.file no.such.file >/dev/null
ls: no.such.file: No such file or directory

那接下來，假如單純只跑程序，不想看到任何輸出結果呢？哦，這里留了一手上次節目沒講的法子，專門贈予有緣人﹗…^_^ 除了用>/dev/null 2>&1之外，你還可以如此：

$ ls my.file no.such.file &>/dev/null

（提示：將&>換成>&也行啦~~！）

okay？講完佛，接下來，再讓我們看看如下情況：

$ echo "1" > file.out
$ cat file.out
1
$ echo "2" > file.out
$ cat file.out
2

看來，我們在重導stdout或stderr進一份檔案時，似乎永遠只獲得最后一次導入的結果。那，之前的內容呢？呵~~~要解決這個問提很簡單啦，將>換成>>就好：

$ echo "3" >> file.out
$ cat file.out
2
3

如此一來，被重導的目標檔案之內容并不會失去，而新的內容則一直增加在最后面去。easy？呵…^_^

但，只要你再一次用回單一的>來重導的話，那么，舊的內容還是會被“洗”掉的﹗這時，你要如何避免呢？----備份﹗yes，我聽到了﹗不過….還有更好的嗎？既然與施主這么有緣份，老納就送你一個錦囊妙法吧：

$ set -o noclobber
$ echo "4" > file.out
-bash: file: cannot overwrite existing file

那，要如何取消這個“限制”呢？哦，將set -o換成set +o就行：

$ set +o noclobber
$ echo "5" > file.out
$ cat file.out
5

再問：那…有辦法不取消而又“臨時”蓋寫目標檔案嗎？哦，佛曰：不可告也﹗啊~開玩笑的、開玩笑的啦~ ^_^唉，早就料到人心是不足的了﹗

$ set -o noclobber
$ echo "6" >| file.out
$ cat file.out
6

留意到沒有：在>后面再加個“|”就好（注意：>與|之間不能有空白哦）… 呼…（深呼吸吐納一下吧）~~~ ^_^再來還有一個難題要你去參透的呢：

$ echo "some text here" > file
$ cat < file
some text here
$ cat < file > file.bak
$ cat < file.bak
some text here
$ cat < file > file
$ cat < file

嗯？！注意到沒有？！！----怎么最后那個cat命令看到的file竟是空的？﹗why？why？why？當當當~上課啰~ ^_^
前面提到：$ cat < file > file 之后原本有內容的檔案結果卻被洗掉了﹗要理解這一現像其實不難，這只是priority的問題而已：

在IO Redirection中，stdout與stderr的管道會先準備好，才會從stdin讀進數據。也就是說，在上例中，> file會先將file清空，然后才讀進< file，但這時候檔案已經被清空了，因此就變成讀不進任何數據了…哦~原來如此~~ ^_^

那…如下兩例又如何呢？

$ cat <> file
$ cat < file >> file

嗯…同學們，這兩個答案就當練習題啰，下節課之前請交作業﹗好了，I/O Redirection也快講完了，sorry，因為我也只知道這么多而已啦~嘻 ^_^ 不過，還有一樣東東是一定要講的，各位觀眾（請自行配樂~！#@！$%）：----就是pipe line也！

談到pipe line，我相信不少人都不會陌生：我們在很多command line上常看到的“|”符號就是pipe line了。不過，究竟pipe line是甚么東東呢？別急別急…先查一下英漢字典，看看pipe是甚么意思？沒錯﹗它就是“水管”的意思…那么，你能想像一下水管是怎么一根接著一根的嗎？又，每根水管之間的input跟output又如何呢？嗯？？靈光一閃：原來pipe line的I/O跟水管的I/O是一模一樣的：上一個命令的stdout接到下一個命令的stdin去了!的確如此…不管在command line上你使用了多少個pipe line，前后兩個command的I/O都是彼此連接的﹗（恭喜：你終于開竅了﹗^_^）

不過…然而…但是……stderr呢？好問題﹗不過也容易理解：若水管漏水怎么辦？也就是說：在pipe line之間，前一個命令的stderr是不會接進下一命令的stdin的，其輸出，若不用2>導到file去的話，它還是送到攝像頭上面來﹗這點請你在pipe line運用上務必要注意的。那，或許你又會問：有辦法將stderr也喂進下一個命令的stdin去嗎？（貪得無厭的家伙﹗）方法當然是有，而且你早已學過了﹗^_^ 我提示一下就好：請問你如何將stderr合并進stdout一同輸出呢？若你答不出來，下課之后再來問我吧…（如果你臉皮真夠厚的話…）

或許，你仍意尤未盡﹗或許，你曾經碰到過下面的問題：

在cm1 | cm2 | cm3…這段pipe line中，若要將cm2的結果存到某一檔案呢？

若你寫成cm1 | cm2 > file | cm3的話，那你肯定會發現cm3的stdin是空的﹗（當然啦，你都將水管接到別的水池了﹗）聰明的你或許會如此解決：cm1 | cm2 > file; cm3 < file 是的，你的確可以這樣做，但最大的壞處是：這樣一來，file I/O會變雙倍﹗在command執行的整個過程中，file I/O是最常見的最大性能殺手。凡是有經驗的shell操作者，都會盡量避免或降低file I/O的頻率。那，上面問題還有更好方法嗎？有的，那就是tee命令了。

所謂tee命令是在不影響原本I/O的情況下，將stdout復制一份到檔案去。因此，上面的命令行可以如此打：

cm1 | cm2 | tee file | cm3

在預設上，tee會改寫目標檔案，若你要改為增加內容的話，那可用-a參數達成。
基本上，pipe line的應用在shell操作上是非常廣泛的，尤其是在text filtering方面，
凡舉cat，more，head，tail，wc，expand，tr，grep，sed，awk，…等等文字處理工具，搭配起pipe line來使用，你會驚覺command line原來是活得如此精彩的﹗常讓人有“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處﹗”之感…^_^

你要 if 還是 case 呢？
放了一個愉快的春節假期，人也變得懶懶散散的…只是，答應了大家的作業，還是要堅持完成就是了~~~

還記得我們在第10章所介紹的return value嗎？是的，接下來介紹的內容與之有關，若你的記憶也被假期的歡樂時光所抵消掉的話，那，建議您還是先回去溫習溫習再回來…

若你記得return value，我想你也應該記得了&&與||是甚么意思吧？用這兩個符號再配搭command group的話，我們可讓shell script變得更加聰明哦。比方說：

comd1 && {
  comd2
  comd3
  :
} || {
  comd4
  comd5
}

意思是說：假如comd1的return value為true的話，然則執行comd2與comd3，否則執行comd4與comd5。

事實上，我們在寫shell script的時候，經常需要用到這樣那樣的條件以作出不同的處理動作。
用&&與||的確可以達成條件執行的效果，然而，從“人類語言”上來理解，卻不是那么直觀。
更多時候，我們還是喜歡用if….then…else…這樣的keyword來表達條件執行。在bash shell中，我們可以如此修改上一段代碼：

if comd1
then
  comd2
  comd3
else
  comd4
  comd5
fi

這也是我們在shell script中最常用到的if判斷式：只要if后面的command line返回true的return value（我們最常用test命令來送出return value），然則就執行then后面的命令，否則執行else后的命令;fi則是用來結束判斷式的keyword。

在if判斷式中，else部份可以不用，但then是必需的。（若then后不想跑任何command，可用:這個null command代替）。當然，then或else后面，也可以再使用更進一層的條件判斷式，這在shell script設計上很常見。

若有多項條件需要“依序”進行判斷的話，那我們則可使用elif這樣的keyword：

if comd1; then
  comd2
elif comd3; then
  comd4
else
  comd5
fi

意思是說：若comd1為true，然則執行comd2;否則再測試comd3，然則執行comd4;倘若comd1與comd3均不成立，那就執行comd5。

if判斷式的例子很常見，你可從很多shell script中看得到，我這里就不再舉例子了…接下來要為大家介紹的是case判斷式。

雖然if判斷式已可應付大部份的條件執行了，然而，在某些場合中，卻不夠靈活，尤其是在string式樣的判斷上，比方如下：

QQ() {
  echo -n "Do you want to continue?(Yes/No):"
  read YN
  if [ "$YN" = Y -o "$YN" = y -o "$YN" = "Yes" -o "$YN" = "yes" -o "$YN" = "YES" ]
  then
    QQ
  else
    exit 0
  fi
}
QQ

從例中，我們看得出來，最麻煩的部份是在于判斷YN的值可能有好幾種式樣。聰明的你或許會如此修改：

if echo "$YN" | grep -q '^[Yy]\([Ee][Ss]\)*$'

也就是用Regular Expression來簡化代碼。（我們有機會再來介紹RE）只是…是否有其它更方便的方法呢?有的，就是用case判斷式即可：

QQ() {
  echo -n "Do you want to continue?(Yes/No):"
  read YN
  case "$YN" in
    [Yy]|[Yy][Ee][Ss])
      QQ
      ;;
    *)
      exit 0
      ;;
  esac
}
QQ

我們常用case的判斷式來判斷某一變量在不同的值（通常是string）時作出不同的處理，比方說，判斷script參數以執行不同的命令。若你有興趣、且用Linux系統的話，不妨挖一挖/etc/init.d/*里那堆script中的case用法。如下就是一例：

case "$1" in
  start)
    start
    ;;
  stop)
    stop
    ;;
  status)
    rhstatus
    ;;
  restart|reload)
    restart
    ;;
  condrestart)
    [ -f /var/lock/subsys/syslog ] && restart || :
    ;;
  *)
    echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|condrestart}"
    exit 1
  esac

（若你對positional parameter的印像已經模糊了，請重看第9章吧。）okay，十三問還剩一問而已，過幾天再來搞定之….^_^

for what？while與until差在哪？

最后要介紹的是shell script設計中常見的“循環”（loop）。所謂的loop就是script中的一段在一定條件下反復執行的代碼。bash shell中常用的loop有如下三種：for while until

for loop是從一個清單列表中讀進變量值，并“依次”的循環執行do到done之間的命令行。例：

for var in one two three four five
do
  echo -----------
  echo '$var is '$var
  echo
done

上例的執行結果將會是：

for會定義一個叫var的變量，其值依次是one two three four five。
因為有5個變量值，因此do與done之間的命令行會被循環執行5次。
每次循環均用echo產生三行句子。而第二行中不在hard quote之內的$var會依次被替換為one two three four five。
當最后一個變量值處理完畢，循環結束。
我們不難看出，在for loop中，變量值的多寡，決定循環的次數。然而，變量在循環中是否使用則不一定，得視設計需求而定。倘若for loop沒有使用in這個keyword來指定變量值清單的話，其值將從$@（或$*）中繼承：

for var; do
…
done

（若你忘記了positional parameter，請溫習第9章…）

for loop用于處理“清單”（list）項目非常方便，其清單除了可明確指定或從positional parameter取得之外，也可從變量替換或命令替換取得…（再一次提醒：別忘了命令行的“重組”特性！）

然而，對于一些“累計變化”的項目（如整數加減），for亦能處理：

for ((i=1;i<=10;i++))
do
  echo "num is $i"
done

除了for loop，上面的例子我們也可改用while loop來做到：

num=1
while [ "$num" -le 10 ]; do
  echo "num is $num"
  num=$(($num + 1))
done

while loop的原理與for loop稍有不同：它不是逐次處理清單中的變量值，而是取決于while后面的命令行之return value：

若為ture，則執行do與done之間的命令，然后重新判斷while后的return value。
若為false，則不再執行do與done之間的命令而結束循環。
分析上例：

• 在while之前，定義變量num=1。

• 然后測試（test）$num是否小于或等于10。

• 結果為true，于是執行echo并將num的值加一。

• 再作第二輪測試，此時num的值為1+1=2，依然小于或等于10，因此為true，繼續循環。

• 直到num為10+1=11時，測試才會失敗…于是結束循環。

我們不難發現：若while的測試結果永遠為true的話，那循環將一直永久執行下去：

while : ;do
  echo looping…
done

上例的:是bash的null command，不做任何動作，除了送回true的return value。因此這個循環不會結束，稱作死循環。死循環的產生有可能是故意設計的（如跑daemon），也可能是設計錯誤。若要結束死循環，可透過signal來終止（如按下ctrl-c）。（關于process與signal，等日后有機會再補充，十三問暫時略過。）

一旦你能夠理解while loop的話，那，就能理解until loop：

與while相反，until是在return value為false時進入循環，否則結束。
因此，前面的例子我們也可以輕松的用until來寫：

num=1
until [ ! "$num" -le 10 ]; do
  echo "num is $num"
  num=$(($num + 1))
done

或是：

num=1
until [ "$num" -gt 10 ]; do
  echo "num is $num"
  num=$(($num + 1))
done

okay，關于bash的三個常用的loop暫時介紹到這里。在結束本章之前，再跟大家補充兩個與loop有關的命令：break continue

這兩個命令常用在復合式循環里，也就是在do…done之間又有更進一層的loop，當然，用在單一循環中也未嘗不可啦…^_^

break是用來打斷循環，也就是“強迫結束”循環。若break后面指定一個數值n的話，則“從里向外”打斷第n個循環，預設值為break 1，也就是打斷當前的循環。
在使用break時需要注意的是，它與return及exit是不同的：

• break是結束loop

• return是結束function

• exit是結束script/shell

而continue則與break相反：強迫進入下一次循環動作。若你理解不來的話，那你可簡單的看成：在continue到done之間的句子略過而返回循環頂端…與break相同的是：continue后面也可指定一個數值n，以決定繼續哪一層（從里向外計算）的循環，預設值為continue 1，也就是繼續當前的循環。

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“Linux shell編程中IO和條件及循環處理的示例分析”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關注億速云行業資訊頻道，更多相關知識等著你來學習!