前言：本期为Shell入门基础，后续中高阶内容将根据大家的需求和反馈来决定发布。
1. shell 脚本语言的基本用法
1.1 shell 脚本的用途
将简单的命令组合完成复杂的工作,自动化执行命令,提高工作效率；
减少手工命令的输入，一定程度上避免人为错误；
将软件或应用的安装及配置实现标准化；
用于实现日常性的,重复性的,非交互式的运维工作,如:文件打包压缩备份,监控系统运行状态并实现告警等；
1.2 shell 脚本基本结构
shell脚本编程：是基于过程式、解释执行的语言
编程语言的基本结构：
①各种系统命令的组合
②数据存储：变量、数组
③表达式：a + b
④控制语句：if
格式要求：首行shebang机制
1.3 shell脚本创建过程
第一步：使用文本编辑器来创建文本文件
第一行必须包括shell声明序列：#!
示例：
#!/bin/bash
添加注释,注释以#开头
第二步：加执行权限
给予执行权限，在命令行上指定脚本的绝对或相对路径
第三步：运行脚本
直接运行解释器，将脚本作为解释器程序的参数运行
1.4 shell 脚本调试
只检测脚本中的语法错误，但无法检查出命令错误，但不真正执行脚本：
bash -n /path/to/some_script
调试并执行：
bash -x /path/to/some_script
脚本错误常见的有三种
①语法错误，会导致后续的命令不继续执行，可以用bash -n 检查错误，提示的出错行数不一定是准确的；
②命令错误，默认后续的命令还会继续执行，用bash -n 无法检查出来 ，可以使用 bash -x 进行观察；
③逻辑错误：只能使用 bash -x 进行观察；
2.1 变量
变量表示命名的内存空间，将数据放在内存空间中，通过变量名引用，获取数据
2.1.1 变量类型
①内置变量，如：PS1，PATH，UID，HOSTNAME，$$，BASHPID，PPID，$?，HISTSIZE
②用户自定义变量
不同的变量存放的数据不同，决定了以下
①数据存储方式
②参与的运算
③表示的数据范围
变量数据类型：
①字符
②数值：整型、浮点型,bash 不支持浮点数
2.1.2 Shell中变量命名法则
2.1.2.1 命名要求
区分大小写
不能使程序中的保留字和内置变量：如：if, for
只能使用数字、字母及下划线，且不能以数字开头，注意：不支持短横线 “ - ”，和主机名相反
2.1.2.2 命名习惯
见名知义，用英文单词命名，并体现出实际作用，不要用简写，如：ATM
变量名大写
局部变量小写
函数名小写
大驼峰StudentFirstName
小驼峰studentFirstName
下划线: student_name
2.1.3 变量定义和引用
变量的生效范围等标准划分变量类型：
普通变量：生效范围为当前shell进程；对当前shell之外的其它shell进程，包括当前shell的子shell进程均无效；
环境变量：生效范围为当前shell进程及其子进程；
本地变量：生效范围为当前shell进程中某代码片断，通常指函数；
变量赋值：name='value'
value 可以是以下多种形式：
直接字串：name='root'
变量引用：name="$USER"
命令引用：name=`COMMAND` 或者 name=$(COMMAND)
注意：变量赋值是临时生效，当退出终端后，变量会自动删除，无法持久保存，脚本中的变量会随着脚
本结束，也会自动删除
变量引用：
"$name" 弱引用，其中的变量引用会被替换为变量值
'$name' 强引用，其中的变量引用不会被替换为变量值，而保持原字符串
范例：变量的各种赋值方式和引用
范例：变量引用
范例：变量的间接赋值和引用
范例：变量追加值
范例：利用变量实现动态命令
显示已定义的所有变量：set
删除变量：unset
2.1.4 环境变量
环境变量：
①可以使子进程（包括孙子进程）继承父进程的变量，但是无法让父进程使用子进程的变量
②一旦子进程修改从父进程继承的变量，将会新的值传递给孙子进程
③一般只在系统配置文件中使用，在脚本中较少使用
变量声明和赋值：
声明并赋值
export name=VALUE
declare -x name=VALUE
或者分两步实现
name=VALUE
export name
变量引用：
$name
${name}
显示所有环境变量：
env
printenv
export
declare -x
查看指定进程的环境变量
cat /proc/$PID/environ
删除变量：
unset name
bash内建的环境变量
PATH
SHELL
USER
UID
HOME
PWD
SHLVL #shell的嵌套层数，即深度
LANG
HOSTNAME
HISTSIZE
_ #下划线,表示前一命令的最后一个参数
2.1.5 只读变量
只读变量：只能声明定义，但后续不能修改和删除，即常量
声明只读变量：
readonly name
declare -r name
查看只读变量：
readonly [-p]
declare -r
2.1.6 位置变量
位置变量：在bash shell中内置的变量, 在脚本代码中调用通过命令行传递给脚本的参数。
$1, $2, ... 对应第1个、第2个等参数，shift [n]换位置
$0 命令本身,包括路径
$* 传递给脚本的所有参数，全部参数合为一个字符串
$@ 传递给脚本的所有参数，每个参数为独立字符串
$# 传递给脚本的参数的个数
注意：$@ $* 只在被双引号包起来的时候才会有差异
清空所有位置变量
set --
2.1.7 退出状态码变量
当我们浏览网页时，有时会看到下图所显示的数字，表示网页的错误信息，我们称为状态码，在shell脚
本中也有相似的技术表示程序执行的相应状态。
进程执行后，将使用变量 $? 保存状态码的相关数字，不同的值反应成功或失败，$?取值范例 0-255
$?的值为0 #代表成功
$?的值是1到255 #代表失败
用户可以在脚本中使用以下命令自定义退出状态码
exit [n]
注意：
①脚本中一旦遇到exit命令，脚本会立即终止；终止退出状态取决于exit命令后面的数字
②如果exit后面无数字,终止退出状态取决于exit命令前面命令执行结果
③如果没有exit命令, 即未给脚本指定退出状态码，整个脚本的退出状态码取决于脚本中执行的最后一条命令的状态码
2.1.8 展开命令行
展开命令执行顺序
把命令行分成单个命令词
展开别名
展开大括号的声明{}
展开波浪符声明 ~
命令替换$() 和 ``
再次把命令行分成命令词
展开文件通配*、?、[abc]等等
准备I/0重导向 <、>
运行命令
防止扩展
反斜线（\）会使随后的字符按原意解释
加引号来防止扩展
单引号（’’）防止所有扩展
双引号（”“）也可防止扩展，但是以下情况例外：$（美元符号）
变量扩展
`` : 反引号，命令替换
\：反斜线，禁止单个字符扩展
!：叹号，历史命令替换
2.1.9 脚本安全和 set
set 命令：可以用来定制 shell 环境
$- 变量
h：hashall，打开选项后，Shell 会将命令所在的路径hash下来，避免每次都要查询。通过set +h将h选项关闭；
i：interactive-comments，包含这个选项说明当前的 shell 是一个交互式的 shell。所谓的交互式shell,在脚本中，i选项是关闭的；
m：monitor，打开监控模式，就可以通过Job control来控制进程的停止、继续，后台或者前台执行等；
B：braceexpand，大括号扩展；
H：history，H选项打开，可以展开历史列表中的命令，可以通过!感叹号来完成，例如“!!”返回上最近的一个历史命令，“!n”返回第 n 个历史命令；
范例：
set 命令实现脚本安全
-u 在扩展一个没有设置的变量时，显示错误信息， 等同set -o nounset
-e 如果一个命令返回一个非0退出状态值(失败)就退出， 等同set -o errexit
-o option 显示，打开或者关闭选项
显示选项：set -o
打开选项：set -o 选项
关闭选项：set +o 选项
-x 当执行命令时，打印命令及其参数,类似 bash -x
范例：
范例:
DIR=/data
cd $DIR
rm -rf *
#rm -rf $DIr/*
2.2 格式化输出 printf
格式
printf "指定的格式" "文本1" ”文本2“……
常用格式替换符
说明：
%#s 中的数字代表此替换符中的输出字符宽度，不足补空格，默认是右对齐,%-10s表示10个字符宽，- 表示左对齐；
%03d 表示3位宽度,不足前面用0补全,超出位数原样输出；
%.2f 中的2表示小数点后显示的小数位数；
常用转义字符
范例：
#.2f 表示保留两位小数
#%-10s 表示宽度10个字符，左对齐
#将十进制的17转换成16进制数
#将十六进制C转换成十进制
2.3 算术运算
Shell允许在某些情况下对算术表达式进行求值，比如：let和declare 内置命令，(( ))复合命令和算术扩展。求值以固定宽度的整数进行，不检查溢出，尽管除以0 被困并标记为错误。运算符及其优先级，关联性和值与C语言相同。以下运算符列表分组为等优先级运算符级别。级别按降序排列优先。
注意：bash 只支持整数，不支持小数
乘法符号有些场景中需要转义
实现算术运算：
(1) let var=算术表达式
(2) ((var=算术表达式)) 和上面等价
(3) var=$[算术表达式]
(4) var=$((算术表达式))
(5) var=$(expr arg1 arg2 arg3 ...)
(6) declare -i var = 数值
(7) echo '算术表达式' | bc
内建的随机数生成器变量：
$RANDOM 取值范围：0-32767
范例：
#生成 0 - 49 之间随机数
echo $[$RANDOM%50]
#随机字体颜色
增强型赋值：
格式：
let varOPERvalue
范例：
自加3后自赋值
范例：
自增，自减
范例：
2.4 逻辑运算
true, false
1,真
0,假
与：& 和0相与结果为0，和1相与结果保留原值, 一假则假,全真才真
0 与 0 = 0
0 与 1 = 0
1 与 0 = 0
1 与 1 = 1
范例:
或：| 和1相或结果为1，和0相或结果保留原值,一真则真,全假才假
0 或 0 = 0
0 或 1 = 1
1 或 0 = 1
1 或 1 = 1
范例:
非：！
! 1 = 0 ! true
! 0 = 1 ! false
异或：^
异或的两个值，相同为假，不同为真。两个数字X,Y异或得到结果Z，Z再和任意两者之一X异或，将得出另一个值Y
0 ^ 0 = 0
0 ^ 1 = 1
1 ^ 0 = 1
1 ^ 1 = 0
范例:
范例: 变量互换
短路运算
短路与 &&
CMD1 短路与 CMD2
第一个CMD1结果为真 (1)，第二个CMD2必须要参与运算，才能得到最终的结果
第一个CMD1结果为假 (0)，总的结果必定为0，因此不需要执行CMD2
短路或 ||
CMD1 短路或 CMD2
第一个CMD1结果为真 (1)，总的结果必定为1，因此不需要执行CMD2
第一个CMD1结果为假 (0)，第二个CMD2 必须要参与运算,才能得到最终的结果