2.3 Shell基础

学习Linux命令行操作，还要了解Linux Shell，Shell可以用来管理计算机的所有资源。

2.3.1 什么是Shell

在Linux中Shell就是外壳的意思，是用户和系统交互的接口。如图2-9所示，它提供用户与内核进行交互操作的一种接口，它接收用户输入的命令并将其送到内核去执行。

实际上Shell是一个命令解释器，拥有自己内建的Shell命令集。用户在命令提示符下输入的命令都由Shell先接收并进行分析，然后传给Linux内核执行。结果返回给Shell，由它在屏幕上显示。不管命令执行结果成功与否，Shell总是再次给出命令提示符，等待用户输入下一个命令。Shell同时又是一种程序设计语言，允许用户编写由Shell命令组成的程序，这种程序通常称为Shell脚本（Shell script）或命令文件。Shell具有普通编程语言的很多特点，简单易学，任何Linux命令都可编入可执行的Shell程序中。

总的来说，Linux Shell主要提供以下几种功能。

● 解释用户在命令行提示符下输入的命令。这是最主要的功能。

● 提供个性化的用户环境，通常由Shell初始化配置文件（如.profile、.login等）实现。

● 编写Shell脚本，实现高级管理功能。

Shell有多种不同版本，按照来源可以分为两大类型。一类是由贝尔实验室开发的，以Bourne Shell（sh）为代表，此类兼容的有Bourne-Agian Shell（bash）、Korn Shell（ksh）、Z Shell （zsh）。另一类是由加州大学伯克莱分校开发的，以C Shell（csh）为代表，与之兼容的有TENEX C Shell（tcsh）。

Shell本身是一个用C语言编写的程序，虽然不是UNIX/Linux系统内核的一部分，但它调用了系统核心的大部分功能来执行程序，建立文件并以并行方式协调各个程序的运行。因此，对于用户来说，Shell是最重要的实用程序，它是使用UNIX/Linux的桥梁，用户的大部分工作都是通过Shell完成的。掌握Shell对使用Linux系统很关键，这里介绍Shell的基本用法，主要是与命令行使用相关的内容，至于Shell的高级用法——编程将在第9章专门讲解。

2.3.2 使用Shell

用户进入Linux命令行（切换到文本界面，或者在图形界面中打开终端）时，就已自动运行一个默认的Shell程序。用户可看到Shell的提示符，用户在提示符后输入一串字符，Shell将对这一串字符进行解释。输入的这一串字符就是命令行。

Ubuntu默认使用的Shell程序是bash。使用以下命令查看当前使用的Shell类型。

bash是Bourne Again Shell的缩写，是Linux标准的默认Shell，操作和使用非常方便。它基于Bourne Shell，吸收了C Shell和Korn Shell的一些特性。bash是sh的增强版本，完全兼容sh，也就是说，用sh写的脚本可以不加修改地在bash中执行。

如果安装有多种Shell程序，要改变当前Shell程序，只需在命令行中输入Shell名称即可。需要退出Shell程序，执行exit命令即可。用户可以嵌套进入多个Shell，然后使用exit命令逐个退出。

建议用户使用默认的bash，如无特别说明，本书中的命令行操作例子都是在bash下执行的。bash提供了几百个系统命令，尽管这些命令的功能不同，但它们的使用方式和规则都是统一的。

2.3.3 正则表达式

正则表达式（Regular Expression，RE）是一种可以用于模式匹配和替换的工具。通过正则表达式，Shell可以使用一系列的特殊字符构建匹配模式，然后将匹配模式与待比较字符串或文件进行比较，根据比较对象中是否包含匹配模式，执行相应的程序。

1. 通配符

通配符用于模式匹配，如字符串查找、文件名匹配与搜索等。常用通配符有以下6种。

*（星号）：表示任何字符串。例如，*log*表示含有log的字符串。

？（问号）：表示任何单个字符。例如，a?c表示由a、任意字符和b组成的字符串。

[]（一对方括号）：表示一个字符序列，字符序列可以直接包括若干字符，例如[abc]表示a、b、c之中的任一字符，也可以是由“-”连接起止字符形成的序列，例如[abc-fp]表示a、b、c、d、e、f、p之中的任一字符。除连字符“-”之外，其他特殊字符在[]中都是普通字符，包括*和？。

!（感叹号）：在[]中使用!表示排除其中任意字符，如[!ab]表示不是a或b的任一字符。

^（幂符号）：只在一行的开头匹配字符串。如执行命令ls-1.^d”将显示所有的目录。

$（美元符号）：只在行尾匹配字符串，它放在匹配单词的后面。例如，linux$表示以单词linux结尾的所有文件。

2. 模式表达式

模式表达式是那些包含一个或多个通配符的字符串，各模式之间以竖线（|）分开。bash除支持上述通配符外，还提供了以下特有的扩展模式匹配表达式。

*：匹配任意多个模式。例如file*(.c|.o)匹配文件file.c、file.o、file.c.o、file.c.c、file.o.c、file等，但不匹配file.h、file.s等。

+：匹配1个或多个模式。例如，file+(.c|.o)匹配文件file.c、file.o、file.o.c、file.c.o等，但不匹配file。

？：匹配模式表中任何一种模式。例如，file?(.c|.o)只匹配file、file.c、file.o等，不匹配file.c.c、file.c.o等。

@：仅匹配模式表中一个给定模式。例如，file@(.c|.o)只匹配file.c和file.o，但不匹配file、file.c.c、file.c.o等。

！：除给定模式表中的一个模式之外，它可以匹配其他任何字符串。

在实际使用时，模式表达式可以递归，即每个表达式中都可以包含一个或多个模式。例如，file*(.[cho]|.sh)是合法的模式表达式。

2.3.4 Shell中的特殊字符

Shell中除使用普通字符外，还可以使用特殊字符，应注意其特殊的含义和作用范围。通配符前面已经介绍过。

1. 引号

在Shell中的引号有3种，即单引号、双引号和反引号。

由单引号（'）括起来的字符串视为普通字符串，包括空格、$、/、\等特殊字符。

由双引号（"）括起来的字符串，除$、\、单引号和双引号仍作为特殊字符并保留其特殊功能外，其他都视为普通字符对待。\是转义符，Shell不会对其后面的那个字符进行特殊处理，要将$、\、单引号和双引号作为普通字符，在其前面加上转义符\即可。

还有一个特殊引号是反引号（`）。由反引号括起来的字符串被Shell解释为命令行，在执行时首先执行该命令行，并以它的标准输出结果替代该命令行（反引号括起来的部分，包括反引号）。

2. 其他符号

常见的其他符号有#（注释）、\（跳转符号，将特殊字符或通配符还原成一般字符）、|（分隔两个管道命令）、;（分隔多个命令）、/~（用户的主目录）、$（变量前需要加的变量值）、&（将该符号前的命令放到后台执行），具体使用将在涉及有关功能时介绍。

2.3.5 环境变量

每个用户登录系统后，都会有一个专用的运行环境。通常各个用户默认的环境都是相同的，这个默认环境实际上就是一组环境变量的定义。用户可直接引用环境变量，也可修改环境变量来定制运行环境。常用的环境变量有PATH（可执行命令的搜索路径）、HOME（用户主目录）、LOGNAME（当前用户的登录名）、HOSTNAME（主机名）、PS1（当前命令提示符）、SHELL（用户当前使用的Shell）等。

使用env命令可显示所有的环境变量。

要引用某个环境变量，在其前面加上$符号，如要查看当前用户主目录，执行以下命令。

要修改某个环境变量，则不用加上$符号，如默认历史命令记录数量为1000，要修改它（变量名为HISTSIZE），只需在命令行中为其重新赋值。例如：