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);

        >

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

        &         &-

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 - - 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 [ 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 флагflag=#       повторять для каждого аргументаfor ado        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' ;;        esacdone 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 [ ... ] 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):

        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 и        (export TERM; TERM=d460; )

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:

SIGHUP - 1 - отменить (hangup) SIGINT - 2 - прерывание (interrupt) SIGQUIT - 3 - нестандартный выход (quit) SIGILL - 4 - неверная команда (illegal instruction) SIGTRAP - 5 - ловушка (trace trap) SIGFPE - 8 - исключительная ситуация при выполнении операций с плавающей запятой (floating-point exception) SIGKILL - 9 - уничтожение процесса (kill) SIGBUS - 10 - ошибка шины (bus error) SIGSEGV - 11 - нарушение сегментации (segmentation violation) SIGSYS - 12 - неверный системный вызов (bad argument to system call) SIGPIPE - 13 - запись в канал без чтения из него (write on a pipe with no one to read it) SIGALRM - 14 - будильник (alarm clock) SIGTERM - 15 - программное завершение процесса (software termination signal)

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         или        [ ]

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

-r файл - истина, если файл существует и доступен для чтения -w файл - истина, если файл существует и доступен для записи -x файл - истина, если файл существует и является выполняемым -f файл - истина, если файл существует и является обычным файлом -d файл - истина, если файл существует и является директорией -c файл - истина, если файл существует и является специальным символьно-ориентированным файлом -b файл - истина, если файл существует и является специальным блок-ориентированным файлом -p файл - истина, если файл существует и является именованным каналом (pipe) -s файл - истина, если файл существует и имеет ненулевую длину -t [ дескриптор файла ] - истина, если открытый файл с указанным дескриптором (по умолчанию 1) существует и ассоциирован с терминалом -z s1 - истина, если длина строки s1 нулевая -n s1 - истина, если длина строки s1 ненулевая s1 = s2 - истина, если строки s1 и s2 совпадают s1 != s2 - истина, если строки s1 и s2 не совпадают s1 - истина, если s1 непустая строка n1 -eq n2 - истина, если целые n1 и n2 алгебраически совпадают . На месте -eq могут быть также -ne, -gt, -ge, -lt, -le 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 .

| если первое не пустое и не нулевое, то возвращает его, иначе возвращает второе & если оба не пустые и не нулевые, то возвращает первое , иначе возвращает 0 { =, >, >=,