Реферат: 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

        < <имя файла>

служит для переназначения стандартного ввода (дескриптор файла 0),

        > <имя файла>

для стандартного вывода (дескриптор файла 1);

        << <строка>

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

        >> <имя файла>

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

        <& <цифра>

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

        >& <цифра>

        <&- и >&-

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 > <имя файла>

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 :

   ? * ; & ( ) | ^ < > <пробел> <табуляция> <возврат_каретки>

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:

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:

        <имя>=<значение> [ <имя>=<значение> ] ...

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

        ${<переменная>}

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

        ${<переменная>:-<слово>}

если <переменная> определена и не является пустой строкой, то подставляется ее значение; иначе подставляется <слово>.

        ${<переменная>:=<слово>}

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

        ${<переменная>:?<слово>}

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

        ${<переменная>:+<слово>}

если <переменная> определена и не является пустой строкой, то подставляется <слово>; 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:

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:

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 <набор> ]

        do

        <список>

        done

Если часть in <набор> 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 $<переменная> in

                <шаблон> | <шаблон>... ) <список> ;;

                . . .

        esac

Оператор выбора выполняет <список>, соответствующий первому <шаблону>, которому удовлетворяет <переменная>. 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 <список1>

        then

        <список2>

      [ elif <список3>

        then

        <список4> ]

        . . .

      [ else

        <список5> ]

        fi

Выполняется <список1> и, если код его завершения 0, то выполняется <список2>, иначе - <список3> и, если и его код завершения 0, то выполняется <список4>. Если же это не так, то выполняется <список5>. Части elif и else могут отсутствовать.

3.4. Цикл ПОКА

        while <список1>

        do

        <список2>

        done

До тех пор, пока код завершения последней команды <списка1> есть 0, выполняются команды <списка2>. При замене служебного слова while на until условие выхода из цикла меняется на противоположное.

В качестве одной из команд <списка1> 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

        <имя> () {

                  <список>;

                 }

Определяется функция с именем <имя>. Тело функции - <список>, 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.

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):

        sh ficofl -d . g\*

и

        ficofl -d . g\*

4.2. Выполнение

При выполнении shell-программ выполняются все подстановки. Если имя команды совпадает с именем специальной команды, то она выполнается в рамках текущего процесса. Так же выполняются и определенные пользователем функции. Если имя команды не совпадает ни с именем специальной команды, ни с именем функции, то порождается новый процесс и осуществляется попытка выполнить указанную команду.

Переменная PATH определяет путь поиска директории, содержащей данную команду. По умолчанию это

        ::/bin:/usr/ bin:/util:/dss/rk

Директории поиска разделяются двоеточиями; :: означает текущую директорию. Если имя команды содержит символ /, значение $PATH не используется: имена, начинающиеся с / ищутся от корня, остальные - от текущей директории. Положение найденной команды запоминается shellом и может быть опрошено командой hash.

4.3. Окружение

Окружение - это набор пар имя-значение, которые передаются выполняемой программе. Shell взаимодействует с окружением несколькими способами. При запуске shell создает переменную для каждой указанной пары, придавая ей соответствующее значение. Если вы измените значение какой-либо из этих переменных или создадите новую переменную, то это не окажет никакого влияния на окружение, если не будет использована команда export для связи переменной shell'а с окружением (см. также set -a). Переменная может быть удалена из окружения командой unset (см.). Таким образом, окружение каждой из выполняемых shell'ом команд формируется из всех неизмененных пар имя-значение, первоначально полученных shell'ом, минус пары, удаленные командой unset, плюс все модифицированные и измененные пары, которые для этого должны быть указаны в команде export.

Окружение простых команд может быть сформировано указанием перед ней одного или нескольких присваиваний переменным. Так,

        TERM=d460 <команда>

и

        (export TERM; TERM=d460; <команда>)

эквивалентны. Переменные, участвующие в таких присваиваниях, назовем ключевыми параметрами.

Если установлен флаг -k (см. set), то все ключевые параметры помещаются в окружение команды, даже если они записаны после команды.

4.4. Сигналы

UNIX'ом поддерживаются следующие сигналы:

Сигналы SIGINT и SIGQUIT игнорируются, если команда была запущена асинхронно. Иначе сигналы обрабатываются так же, как в процессе-предке, за исключением сигнала SIGSEGV (см. также Специальные команды. Trap).

4.5. Замечания

При выполнении команд запоминается их местонахождение. Поэтому при создании команды с тем же именем, но находящейся в другой директории, все равно будет выполняться старая команда (если вызов происходит по короткому имени). Для исправления ситуации воспользуйтесь командой hash с ключом -r (см. Специальные команды).

Если вы переименовали текущую или вышележащую директорию, то команда pwd может давать неверную информацию. Для исправления ситуации воспользуйтесь командой cd с полным именем директории.

5. Дополнительные сведения

5.1. Команда test

Команда test применяется для проверки условия. Формат вызова:

        test <выражение>

        или

        [ <выражение> ]

Команда test вычисляет <выражение> и, если его значение - истина, возвращает код завершения 0 (true); иначе - ненулевое значение (false). Ненулевой код завершения возвращается и если опущены аргументы. <Выражение> может состоять из следующих примитивов:

5.2. Команда expr

Команда expr применяется для вычисления выражений. Результат выводится на стандартный вывод. Операнды выражения должны быть разделены пробелами. Метасимволы должны быть экранированы. Надо заметить, что 0 возвращается в качестве числа, а не для индикации пустой строки. Строки, содержащие пробелы или другие специальные символы, должны быть заключены в кавычки. Целые рассматриваются как 32-битные числа.

Ниже приведен список операторов в порядке возрастания приоритета, операции с равным приоритетом заключены в фигурные скобки. Перед символами, которые должны быть экранированы, стоит \.

Регулярное выражение строится следующим образом:

Все остальные символы (и ^, если стоит не в квадратных скобках) обозначают самих себя. Для указания символов ., *,[ и ] надо экранировать их (т.е. писать \., \*, \[, \]).

Примеры.

1.

   a=`expr $a + 1`

- увеличение на 1 переменной a

2.

   expr $a : '.*/\(.*\)' \| $a 

- выделяет из имени файла короткое имя (т.е. из /usr/util/ena выделяется ena). Внимание, одиночный символ / будет воспринят как знак операции деления.

3.

   expr $VAR : '.*' 

- получение количества символов переменной VAR.

В качестве побочного эффекта expr возвращает следующие коды завершения:

Команда expr также выдает следующие сообщения об ошибках:

Замечание.

Допустим, что мы хотим сравнить значение переменной a с каким-либо символом, имеющим для expr особый смысл, например, со знаком равенства. Пусть $a на самом деле является знаком равенства. Так как аргументы предварительно обрабатываются shell'ом, то команда

        expr $a = '='

будет воспринята как

        expr = = =

что синтаксически некорректно. В подобных случаях надо пользоваться таким приемом:

        expr X$a = X=

т.е. добавлением некоторого символа к обеим строкам, что никак не влияет на результат сравнения, однако позволяет избежать синтаксической ошибки.

5.3. Команда ena

Команда ena позволяет получить части полного имени файла. Первый аргумент - флаг, второй - имя файла. Команда различает следующие флаги:

Ниже приводится текст программы ena, хранящийся в /util/ena.

   #       Get part of pathname

   case    $1      in

   -n )

          expr $2 : '.*/\(.*\)[.].*' \| $2 : '\(.*\)[.].*' \| $2

          ;;

   -f )

          expr $2 : '.*/\(.*\)' \| $2

          ;;

   -e )

          expr $2 : '.*\([.][^./]*\)' \| ' '

          ;;

   -d )

          expr $2 : '\(.*\)/.*' \| $2

          ;;

   -p )

          expr $2 : '\([.]\)/.*' \| $2 : '\([.][.]\)/.*' \| ' '

          ;;

   *  )

          echo "error: unknown part of pathname $1"

          exit 2

          ;;

   esac