学生信的那些事儿之七 - Linux基础之Shell脚本编程

沿着前面的轨迹，接下来是Linux中shell脚本的学习。这对于生信工程师后续处理大量 (海量更合适些) 数据是非常非常重要的，但是同样的，作为一个有点古板的人，对于"脚本"是什么意思我都死磕了好久。主要觉得有些抽象，尤其是跟生信的同事讨论项目分析部分的问题时，他们经常会说道这个词，在他们意识里这是个不言自明的术语，殊不知对外行人而言 (比如我)，那简直就是无情的"知识的诅咒"。经常是我假装听懂了，然后继续讨论下面的问题，形成一个模糊的印象。

百度上的解释是：脚本（Script）是一种批处理文件的延伸，是一种纯文本保存的程序，一般来说的计算机脚本程序是确定的一系列控制计算机进行运算 *** 作动作的组合，在其中可以实现一定的逻辑分支等。不知道你能不能看懂，反正我开始的时候真是一知半解。

鸟哥私房菜的解释是：shell script是利用 shell 的功能所写的一个"程序"，这个程序是使用纯文本文件，将一些shell的语法与命令(含外部命令)写在里面，搭配正则表达式、管道命令与数据流重定向等功能，以达到我们所想要的处理的目的。不明觉厉，好像更看不懂了···

Jude 的简单粗暴大白话解释是：脚本就是Linux中很多命令按照一定规则的组合，以实现某个特定的功能。Linux中有很多简单的命令，往往只是进行了简单的对话，比如 cd 就是进入到某个目录，简单直接。但是如果我想进入某个目录A，然后在目录A中创建目录B，再在目录B中创建文本C呢？当然可以一步一步 *** 作，如果想要一步到位呢，那就可以用脚本，把三个命令写在一起，一起执行。好像有点啰嗦···

或者从英语的角度去理解，脚本的对应英文是Script，而这个单词的中文释义中还有剧本的意思。剧本就好理解了啊，剧本就是导演(生信工程师)基于某个主旨(要实现的目标)按照一定的手法(规则)所写的一个故事。不管是哪个演员，都得按照剧本演。所以，学好英语对于生信也是有帮助的~

按照脚本的复杂程度可以分为：

这个无需多说，其实就是若干个简单命令的顺序排列，执行脚本后会按照命令的前后关系从前往后一一执行。

相对于简单的基本脚本，结构化的命令脚本可以施加逻辑流程控制，从而改变程序(命令)执行的顺序。基本脚本中的命令就是从上往下执行，但是结构化的命令脚本可以根据逻辑判断重复或者跳过某些命令。

常用的结构化命令(语句)有：

后面还有什么嵌套循环啊啥的，不过我觉得上面的7中命令学到家了，应该可以应付大部分在生信分析里面的应用了。

记得高中的时候，物理老师(也是班主任)在给我们讲解习题时有个有意思的套路：不管什么难题现在下面写个"答："，以示自己解决问题的决心，也是一种正向的心理暗示。脚本编写也是有套路的，不过总的来说还是比较简单。

对于简单的脚本(超级简单的那种)，直接几个命令连在一起即可，中间用"；"隔开。

对于更长更复杂的脚本，一般需要创建一个文本，并在里面编辑。这就涉及到了文本编辑器，比较常用和简单的一般有nano和vim，实在很简单，规则也容易理解，教程随手可得，不多说。

比如用vim创建了一个脚本之后，具体的语法(套路)：

ok，脚本写完了，怎么让脚本开始工作呢？这有涉及到之前讲过的环境变量和相对路径、绝对路径了。方法有三：

就这么多吧，应该有点感觉到了，剩下的就是狂练狂练了~

我们平时所说的 Shell 可以理解为 Linux 系统提供给用户的使用界面。Shell 为用户提供了输入命令和参数并可得到命令执行结果的环境。当一个用户登录 Linux 之后，系统初始化程序 init 就根据 /etc/passwd 文件中的设定，为每个用户运行一个被称为 Shell（外壳）的程序。

确切地说，Shell 是一个命令行解释器，它为用户提供了一个向 Linux 内核发送请求以便运行程序的界面系统级程序，用户可以用 Shell 来启动、挂起、停止甚至编写一些程序。

Shell 处在内核与外层应用程序之间，起着协调用户与系统的一致性、在用户与系统之间进行交互的作用。图 1 是 Linux 系统层次结构图，Shell 接收用户输入的命令，并把用户的命令从类似 abed 的 ASCII 码解释为类似 0101 的机器语言，然后把命令提交到系统内核处理；当内核处理完毕之后，把处理结果再通过 Shell 返回给用户。

换句话说：

Shell 是一个用 C 语言编写的程序，它是用户使用 Linux 的桥梁。Shell 既是一种命令语言，又是一种程序设计语言。

Shell 是指一种应用程序，这个应用程序提供了一个界面，用户通过这个界面访问 *** 作系统内核的服务。

Ken Thompson 的 sh 是第一种 Unix Shell，Windows Explorer 是一个典型的图形界面 Shell。

Shell 与其他 Linux 命令一样，都是实用程序，但它们之间还是有区别的。一旦用户注册到系统后，Shell 就被系统装入内存并一直运行到用户退出系统为止；而一般命令仅当被调用时，才由系统装入内存执行。

与一般命令相比，Shell 除了是一个命令行解释器，同时还是一门功能强大的编程语言，易编写，易调试，灵活性较强。作为一种命令级语言，Shell 是解释性的，组合功能很强，与 *** 作系统有密切的关系，可以在 Shell 脚本中直接使用系统命令。大多数 Linux 系统的启动相关文件（一般在 /etc/rc.d 目录下）都是使用 Shell 脚本编写的。

同传统的编程语言一样，Shell 提供了很多特性，这些特性可以使 Shell 脚本编程更为有用，如数据变量、参数传递、判断、流程控制、数据输入和输出、子程序及中断处理等。

说了这么多，其实我们在 Linux 中 *** 作的命令行界面就是 Linux 的 Shell，也就是 Bash，但是我们的图形界面是 Shell 吗？其实从广义讲，图形界面当然也是 Shell，因为它同样用来接收用户的 *** 作，并传递到内核进行处理。不过，这里的 Shell 主要指的是 Bash。

Shell 脚本

Shell 脚本（shell script），是一种为 shell 编写的脚本程序。

业界所说的 shell 通常都是指 shell 脚本，但读者朋友要知道，shell 和 shell script 是两个不同的概念。

由于习惯的原因，简洁起见，本文出现的 "shell编程" 都是指 shell 脚本编程，不是指开发 shell 自身。

Shell的分类

目前 Shell 的版本有很多种，如 Bourne Shell、C Shell、Bash、ksh、tcsh 等，它们各有特点，下面简要介绍一下。

最重要的 Shell 是 Bourne Shell，这个命名是为了纪念此 Shell 的发明者 Steven Bourne。从 1979 年起，UNIX 就开始使用 Boume Shell。Bourne Shell 的主文件名为 sh，开发人员便以 sh 作为 Bourne Shell 的主要识别名称。

虽然 Linux 与 UNIX 一样，可以支持多种 Shell，但 Boume Shell 的重要地位至今仍然没有改变，许多 UNIX 系统中仍然使用 sh 作为重要的管理工具。它的工作从开机到关机，几乎无所不包。在 Linux 中，用户 Shell 主要是 Bash，但在启动脚本、编辑等很多工作中仍然使用 Bourne Shell。

C Shell 是广为流行的 Shell 变种。C Shell 主要在 BSD 版的 UNIX 系统中使用，发明者是柏克莱大学的 Bill Joy。C Shell 因为其语法和 C 语言类似而得名，这也使得 UNIX 的系统工程师在学习 C Shell 时感到相当方便。

Bourne Shell 和 C Shell 形成了 Shell 的两大主流派别，后来的变种大都吸取这两种 Shell 的特点，如 Korn、 tcsh 及 Bash。

Bash Shell 是 GNU 计划的重要工具之一，也是 GNU 系统中标准的 Shell。Bash 与 sh 兼容，所以许多早期开发出来的 Bourne Shell 程序都可以继续在 Bash 中运行。现在使用的 Linux 就使用 Bash 作为用户的基本 Shell。

Bash 于 1988 年发布，并在 1995-1996年推出Bash 2.0。在这之前，广为使用的版本是1.14，Bash 2.0增加了许多新的功能，以及具备更好的兼容性。表 2 中详细列出了各版本的具体情况。

注意，Shell 的两种主要语法类型有 Bourne 和 C，这两种语法彼此不兼容。Boume 家族主要包括 sh、ksh、Bash、psh、zsh；C 家族主要包括 csh、tcsh（Bash 和 zsh 在不同程序上支持 csh 的语法）。

本章讲述的脚本编程就是在 Bash 环境中进行的。不过，在 Linux 中除了可以支持 Bash，还可以支持很多其他的 Shell。我们可以通过 /etc/shells 文件来査询 Linux 支持的 Shell。命令如下：

在 Linux 中，这些 Shell 是可以任意切换的，命令如下：

用户信息文件 /etc/passwd 的最后一列就是这个用户的登录 Shell。命令如下：

大家可以看到，root 用户和其他可以登录系统的普通用户的登录 Shell 都是 /bin/bash，也就是 Linux 的标准 Shell，所以这些用户登录之后可以执行权限允许范围内的所有命令。不过，所有的系统用户（伪用户）因为登录 Shell 是 /sbin/ndogin，所以不能登录系统。

笔记：

sh/bash/csh/Tcsh/ksh/pdksh等shell的区别

重要的是明白脚本的目的，分清循环和判定的区域，通过参数的传递理清脚本执行的顺序，还有就是实际自己通过运行脚本明白脚本的目的

print_help()

是自己定义的函数,后面的while循环中调用了函数print_help

while

命令

do

done

为循环，当命令为真时执行，直到命令为假时结束

case为选择语句，假如$1匹配下面的对应情况，则执行匹配条件的语句，如例子中前三个都不匹配则执行*）后的语句

shift语句：将变量的值依次向左传递，并形成一组新的参数值

–例：位置变量当前值为：1=file1

2=

file2

3=file3

–

执行一次shift后为：1=file2

2=file3

还可以在shift命令中指定位置变量转移的次数

–shift

n

例：

#!/bin/bash

while

[

-n

"$*"

]

do

echo

$1

$2

$3

$4

$5

$6

shift

done

运行输出

[fsy@localhost

scripts]$

sh

b.sh

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

2

3

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5

6

7

3

4

5

6

7

4

5

6

7

5

6

7

6

7

7

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