Shell Tools of Missing Semester(二)

2023-12-23 18:24:09

Shell tools

shell 脚本

Bash中的字符串通过 '" 分隔符来定义,但是它们的含义并不相同。以 ' 定义的字符串为原义字符串,其中的变量不会被转义,而 " 定义的字符串会将变量值进行替换。

foo=bar
echo "$foo"
# 打印 bar
echo '$foo'
# 打印 $foo

bash 同样支持函数:

mcd () {
    mkdir -p "$1"
    cd "$1"
}

输入:

mcd hello

由于 hello 是函数的第一个参数,因此 mcd() 会创建一个名为 hello 的目录,然后就会进入:~/hello

对于 bash 参数,有以下含义:

  • $0 - 脚本名
  • $1 到 $9 - 脚本的参数。 $1 是第一个参数,依此类推。
  • $@ - 所有参数
  • $# - 参数个数
  • $? - 前一个命令的返回值
  • $$ - 当前脚本的进程识别码
  • !! - 完整的上一条命令,包括参数。常见应用:当你因为权限不足执行命令失败时,可以使用 sudo !!再尝试一次
  • $_ - 上一条命令的最后一个参数。如果你正在使用的是交互式 shell,你可以通过按下 Esc 之后键入 . 来获取这个值

命令通常使用 STDOUT来返回输出值,使用STDERR 来返回错误及错误码,便于脚本以更加友好的方式报告错误。 返回码或退出状态是脚本/命令之间交流执行状态的方式。返回值0表示正常执行,其他所有非0的返回值都表示有错误发生。

退出码可以搭配 &&(与操作符)和 ||(或操作符)使用,用来进行条件判断,决定是否执行其他程序。它们都属于短路运算符(short-circuiting) 同一行的多个命令可以用 ; 分隔。程序 true 的返回码永远是0,false 的返回码永远是1。让我们看几个例子:

false || echo "Oops, fail"
# Oops, fail

true || echo "Will not be printed"
#

true && echo "Things went well"
# Things went well

false && echo "Will not be printed"
#

false ; echo "This will always run"
# This will always run

另一个常见的模式是以变量的形式获取一个命令的输出,这可以通过 命令替换(command substitution) 实现。

当您通过 $(CMD) 这样的方式来执行 CMD 这个命令时,它的输出结果会替换掉 $(CMD) 。例如,如果执行 for file in $(ls)shell首先将调用 ls ,然后遍历得到的这些返回值。再比如:

echo "date is $(date)"
date is Sat 23 Dec 2023 11:24:05 CST

还有一个冷门的类似特性是 进程替换(process substitution)<(CMD) 会执行 CMD 并将结果输出到一个临时文件中,并将 <(CMD) 替换成临时文件名。这在我们希望返回值通过文件而不是STDIN传递时很有用。例如, diff <(ls foo) <(ls bar) 会显示文件夹 foobar 中文件的区别。比如:

diff <(ls -a) <(ls)
< .
< ..
< .CFUserTextEncoding
< .DS_Store
< .IdentityService
< .ServiceHub
< .Trash

分析一下这个脚本:

#!/bin/bash

echo "Starting program at $(date)" # date会被替换成日期和时间

echo "Running program $0 with $# arguments with pid $$"

for file in "$@"; do
    grep foobar "$file" > /dev/null 2> /dev/null
    # 如果模式没有找到,则grep退出状态为 1
    # 我们将标准输出流和标准错误流重定向到Null,因为我们并不关心这些信息
    if [[ $? -ne 0 ]]; then
        echo "File $file does not have any foobar, adding one"
        echo "# foobar" >> "$file"
    fi
done

首先会打印出当前的日期时间,然后打印出当前进程的名字、参数个数和进程 ID。接着遍历所有的参数,这些参数就是脚本输入的文件名等,在这些文件中搜索 foobar,并将错误结果、结果全部重定向到 null。如果上一个命令的返回值 不为 0,这意味着出错,就在那个文件中追加 # foobar

接着了解通配符。

mkdir {hello1,hello2}
ls hello?
hello1:

hello2:

ls hello*
hello.txt

hello1:

hello2:

这就是通配符 ?* 的区别。

比如:

mkdir foo bar
touch {foo,bar}/{a..h}
touch foo/x bar/y

ls bar
a b c d e f g h y
ls foo
a b c d e f g h x

diff <(ls foo) <(ls bar)
< x
---
> y

python 是一个强大的脚本语言,因此用 python 写脚本,可以轻松实现很强大的功能,使得自动化变得轻而易举。以下是一个简单的 python 脚本:

#!/usr/local/bin/python
import sys
for arg in reversed(sys.argv[1:]):
    print(arg)

这个脚本能执行的前提是:

ls /usr/local/bin | grep python

这个文件必须存在,不然就会:

./python_script
bash: ./python_script: /usr/local/bin/python: bad interpreter: No such file or directory

解决这个问题,要么修改脚本指定一个存在的解释器,要么可以让这个脚本更具通用性:

#!/usr/bin/env python
import sys
for arg in reversed(sys.argv[1:]):
    print(arg)

shebang 行中使用 env 命令是一种好的实践,它会利用环境变量中的程序来解析该脚本,这样就提高脚本的可移植性。env 会利用我们第一节讲座中介绍过的 PATH 环境变量来进行定位。

当然前提是 env 命令存在:

ls /usr/bin | grep env
dbus-update-activation-environment
env
envsubst
grub-editenv
openvt
printenv

然后就可以运行了:

./python_script hello hello1 hello2
hello2
hello1
hello

shell 工具

find

当使用find命令时,您可以使用不同的选项和参数来搜索文件或目录,并根据各种标准进行过滤。以下是find命令的一些常见用法和示例:

基本用法:
  1. 按文件名搜索:

    find /path/to/search -name "filename.txt"
    

    在指定路径 /path/to/search 下按照文件名查找名为 filename.txt 的文件。

  2. 按文件类型搜索:

    find /path/to/search -type f
    

    在指定路径 /path/to/search 下查找普通文件。

  3. 按目录名称搜索:

    find /path/to/search -type d -name "dirname"
    

    在指定路径 /path/to/search 下查找名为 dirname 的目录。

根据时间搜索:
  1. 按最后修改时间搜索:

    find /path/to/search -mtime -7
    

    在指定路径 /path/to/search 下搜索最近7天内修改过的文件。

  2. 按最后访问时间搜索:

    find /path/to/search -atime +30
    

    在指定路径 /path/to/search 下搜索超过30天未访问过的文件。

结合条件搜索:
  1. 结合AND条件:

    find /path/to/search -type f -name "filename.txt"
    

    在指定路径 /path/to/search 下查找名为 filename.txt 的普通文件。

  2. 结合OR条件:

    find /path/to/search \( -name "*.txt" -o -name "*.pdf" \)
    

    在指定路径 /path/to/search 下查找扩展名为 .txt.pdf 的文件。

进行操作:
  1. 删除匹配的文件:

    find /path/to/search -type f -name "filename.txt" -delete
    

    删除指定路径 /path/to/search 下名为 filename.txt 的文件。

  2. 执行命令操作:

    find /path/to/search -type f -exec chmod 644 {} \;
    

    更改指定路径 /path/to/search 下所有普通文件的权限为 644

这些示例展示了find命令的一些常见用法,可以根据需要进行修改和组合。find命令非常灵活,可以根据文件名、类型、时间等多种条件进行搜索和操作。

grep

grep命令是一个强大的文本搜索工具,可以在文件中查找特定模式的文本行。以下是grep命令的一些常见用法和示例:

基本用法:
  1. 查找特定字符串:

    grep "pattern" filename.txt
    

    filename.txt 文件中查找包含指定模式 pattern 的文本行。

  2. 忽略大小写查找:

    grep -i "pattern" filename.txt
    

    在查找时忽略大小写。

  3. 显示匹配行数:

    grep -c "pattern" filename.txt
    

    显示匹配 pattern 的行数。

使用正则表达式:
  1. 查找以特定单词开头的行:

    grep "^word" filename.txt
    

    filename.txt 文件中查找以 word 开头的文本行。

  2. 查找以特定单词结尾的行:

    grep "word$" filename.txt
    

    filename.txt 文件中查找以 word 结尾的文本行。

  3. 查找匹配特定模式的行:

    grep "[0-9]\{3\}" filename.txt
    

    filename.txt 文件中查找包含三个连续数字的文本行。

结合其他命令:
  1. 在某个目录下的所有文件中查找:

    grep -r "pattern" /path/to/directory
    

    在指定目录 /path/to/directory 及其所有子目录中查找包含 pattern 的文本行。

  2. 通过管道结合其他命令:

    cat filename.txt | grep "pattern"
    

    使用 cat 命令读取文件内容,然后使用 grep 过滤包含 pattern 的行。

显示上下文信息:
  1. 显示匹配行上下文:

    grep -C 2 "pattern" filename.txt
    

    在匹配的行上下各显示2行文本。

  2. 仅显示匹配行号:

    grep -n "pattern" filename.txt
    

    在每行输出匹配行的行号。

这些示例展示了grep命令的一些常见用法,可以根据需要进行修改和组合。grep命令支持多种搜索模式和选项,使其成为处理文本数据时的强大工具。

课后练习

1、阅读 man ls ,然后使用ls 命令进行如下操作:

  • 所有文件(包括隐藏文件):
ls -a
.
..
...
  • 文件打印以人类可以理解的格式输出 (例如,使用454M 而不是 454279954):
ls -l --block-size=human-readable
total 119M
drwxr-xr-x 24 root root 4.0K Sep  8 21:52 gdb-13.2
-rw-r--r--  1 root root  23M May 27  2023 gdb-13.2.tar.xz
...
  • 文件以最近访问顺序排序:
ls -lth
total 119M
-rwxr-xr-x  1 root root   83 Dec 23 11:51 python_script
-rwxr-xr-x  1 root root   32 Dec 22 20:36 lab
...
  • 以彩色文本显示输出结果:
ls -lG
total 120980
drwxr-xr-x 24 root      4096 Sep  8 21:52 gdb-13.2
-rw-r--r--  1 root  23664644 May 27  2023 gdb-13.2.tar.xz
...

2、编写两个bash函数 marco 和 polo 执行下面的操作。 每当你执行 marco 时,当前的工作目录应当以某种形式保存,当执行 polo 时,无论现在处在什么目录下,都应当 cd 回到当时执行 marco 的目录。 为了方便debug,你可以把代码写在单独的文件 marco.sh 中,并通过 source marco.sh命令,(重新)加载函数

将以下代码保存在名为 marco.sh 的文件中:

#!/bin/bash

marco() {
    export MARCO_DIR=$(pwd)
}

polo() {
    cd "$MARCO_DIR" || return
}

这个脚本定义了两个函数:marcopolo

  • marco 函数将当前工作目录保存到名为 MARCO_DIR 的环境变量中。
  • polo 函数将切换到 MARCO_DIR 所保存的目录。

要使用这些函数,必须通过运行 source marco.sh 来加载它们。这将使得函数在当前的 shell 环境中可用。也就是说,这里不能通过 子 shell 去运行这个脚本,因为运行完了 子 shell 就结束了,当前 shell 不会存在这两个函数。

然后,可以在任何目录中执行 marco 命令来保存当前目录,并在任何位置执行 polo 命令来返回到之前保存的目录。需要注意的是,marcopolo 函数的效果只在同一个 shell 会话中有效。如果打开了一个新的终端窗口或启动了一个新的 shell,需要再次运行 source marco.sh 来加载函数。

3、假设您有一个命令,它很少出错。因此为了在出错时能够对其进行调试,需要花费大量的时间重现错误并捕获输出。 编写一段bash脚本,运行如下的脚本直到它出错,将它的标准输出和标准错误流记录到文件,并在最后输出所有内容。 加分项:报告脚本在失败前共运行了多少次

 #!/usr/bin/env bash

 n=$(( RANDOM % 100 ))

 if [[ n -eq 42 ]]; then
    echo "Something went wrong"
    >&2 echo "The error was using magic numbers"
    exit 1
 fi

 echo "Everything went according to plan"

这个脚本可以实现要求:

#!/usr/bin/env bash

count=0
while true; do
    output=$(./hardly_wrong.sh)
    exit_code=$?

    echo "$output" >> output.log

    if [[ $exit_code -ne 0 ]]; then
        echo "Script failed after $count runs wright." >> output.log
        break
    fi
    count=$((count+1))
done

cat output.log
~

运行结果如下:

./test
The error was using magic numbers
Everything went according to plan
...
Something went wrong
Script failed after 11 runs wright.

这里为什么会打印 The error was using magic numbers?这实际上是 ./hardly_wrong.sh 打印出来的,它出错的时候,我们并没有将它重定向到标准输出,而 output 接收的是标准输出。

总这里可以看出,output=$(./hardly_wrong.sh)只会将输出赋值给 output,至于标准错误 &2,它会直接打印到控制台上,尽管它会打印,这这不意味着它会赋值给 output,这点需要格外注意:

cat output.log
Everything went according to plan
...
Something went wrong
Script failed after 11 runs wright.

4、本节课我们讲解的 find 命令中的 -exec 参数非常强大,它可以对我们查找的文件进行操作

但是,如果我们要对所有文件进行操作呢?例如创建一个zip压缩文件?我们已经知道,命令行可以从参数或标准输入接受输入。在用管道连接命令时,我们将标准输出和标准输入连接起来,但是有些命令,例如tar 则需要从参数接受输入。这里我们可以使用xargs 命令,它可以使用标准输入中的内容作为参数。 例如 ls | xargs rm 会删除当前目录中的所有文件。

您的任务是编写一个命令,它可以递归地查找文件夹中所有的HTML文件,并将它们压缩成zip文件。注意,即使文件名中包含空格,您的命令也应该能够正确执行(提示:查看xargs的参数-d,译注:MacOS 上的 xargs没有-d,查看这个issue)

如果您使用的是 MacOS,请注意默认的 BSD find 与 GNU coreutils中的是不一样的。你可以为find添加-print0选项,并为xargs添加-0选项。作为 Mac 用户,您需要注意 mac系统自带的命令行工具和 GNU 中对应的工具是有区别的;如果你想使用 GNU 版本的工具,也可以使用 brew 来安装。

当需要递归地查找文件夹中的HTML文件并将它们压缩成zip文件时,可以使用以下命令:

find . -type f -name "*.html" -exec zip -j output.zip {} +

这条命令中:

  • . 是要搜索的目标文件夹的路径。
  • -type f 表示查找文件而不是目录。
  • -name "*.html" 指定了要查找的文件扩展名为HTML。
  • -exec zip -j output.zip {} + 使用 zip 命令将找到的HTML文件压缩到名为 output.zip 的文件中。-j 选项告诉 zip 命令将所有文件放在同一层级,而不是创建子文件夹。

这个命令会在指定的目标文件夹中递归地查找所有的HTML文件,并将它们压缩成一个名为 output.zipzip文件。

5、(进阶)编写一个命令或脚本递归的查找文件夹中最近使用的文件。更通用的做法,你可以按照最近的使用时间列出文件吗?

可以使用 find 命令结合 -printf 来列出最近使用的文件。下面是一个示例:

find /path/to/directory -type f -printf '%T@ %p\n' | sort -n | tail -n 1

这个命令的步骤是:

  • find /path/to/directory -type f -printf '%T@ %p\n':使用 find 命令搜索目标文件夹中的所有文件,-type f 表示只查找文件。-printf '%T@ %p\n' 会以特定格式打印文件的修改时间(秒为单位自UTC 1970年1月1日00:00:00以来的时间)和文件路径。
  • sort -n:使用 sort 命令对时间戳进行数字排序。
  • tail -n 1:获取排序后的结果中的最后一行,即最近使用的文件。

这个命令将列出目标文件夹中最近使用的文件。如果要列出最近修改的文件,可以将 %T@ 替换为 %C@

find ~ -type f -printf '%T@ %p\n' | sort -n | tail -n 1
1703312042.6682969990 /root/pacman/nohup.out

总结(大模型)

bash中的字符串使用'"定义,每种方式有不同的含义。'定义的字符串为原义字符串,不进行变量替换,而"定义的字符串会替换变量值。此外,bash中支持函数,例如mcd()函数可以创建目录并进入其中。命令行参数包括$0$9$@表示所有参数,$#表示参数个数,$$表示当前脚本的进程识别码,$?表示前一个命令的返回值等。退出状态码是脚本和命令间交流执行状态的方式,非零值表示有错误发生。&&||是短路运算符,true返回0,false返回1。命令替换使用$(CMD),进程替换使用<(CMD)

在课后练习中,find命令和grep命令展示了各种用法。针对问题,find可以用于文件搜索和操作,而grep用于文本搜索。此外,提到了ls命令和xargs命令的使用。

示例脚本涉及不同场景,包括错误处理和记录日志,以及利用marcopolo函数保存和返回目录。同时,针对最近使用的文件和文件操作,给出了findsort命令的使用方法。

这些内容覆盖了bash中的常见命令和技术,可以帮助进行文件操作、搜索和脚本编写。

文章来源:https://blog.csdn.net/m0_73651896/article/details/135166065
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