【Bash命令行处理】[详解]

home_king

我看很多兄弟写脚本或命令时出现错误的主要原因，是因为不了解bash的命令行处理。我在这里总结了一下，大家可以参考一下。其中也涉及到双引号，单引号以及eval的技巧，我会一一讲述。

1. 
   
2.                                +-------------+           单引号
   
3.     |------------------------->|             |--------------------------|
   
4.     |  ----------------------->| 1.分隔成记号|---- ---------------|     |
   
5.     |  |   ------------------->|             |      双引号        |     |
   
6.     |  |   |                   +-------------+                    |     |
   
7.     |  |   |                          ||                          |     |
   
8.     |  |   |读取下一个命令            \/                          |     |
   
9.     |  |   |     +-------------------------------------------+    |     |
   
10.     |  |   |     |                    2.                     |    |     |
    
11.     |  |   ------|              检验第一个记号               |    |     |
    
12.     |  |         |开放的关键字                    其他关键字 |    |     |
    
13.     |  |         |               非关键字                    |    |     |
    
14.     |  |         +-------------------------------------------+    |     |
    
15.     |  |                              ||                          |     |
    
16.     |  |                              \/                          |     |
    
17.     |  |            +-----------------------------+               |     |
    
18.     |  |  扩展别名  |           3. 检验第一个记号 |               |     |
    
19.     |  |------------|  别名                       |               |     |
    
20.     |               |              不是别名       |               |     |
    
21.     |               +-----------------------------+               |     |
    
22.     |                                 ||                          |     |
    
23.     |                                 \/                          |     |
    
24.     |                           +--------------+                  |     |
    
25.     |                           | 4.大括号扩展 |                  |     |
    
26.     |                           +--------------+                  |     |
    
27.     |                                 ||                          |     |
    
28.     |                                 \/                          |     |
    
29.     |                           +--------------+                  |     |
    
30.     |                           | 5.~符号扩展  |                  |     |
    
31.     |                           +--------------+                  |     |
    
32.     |                                 ||                          |     |
    
33.     |                                 \/                          |     |
    
34.     |                           +--------------+       双引号     |     |
    
35.     |                           |  6.参数扩展  |<-----------------|     |
    
36.     |                           +--------------+                        |
    
37.     |                                 ||                                |
    
38.     |                                 \/                                |
    
39.     |                    +------------------------------+               |
    
40.     |                    |  7.命令替换(嵌套命令行处理)  |               |
    
41.     |                    +------------------------------+               |
    
42.     |                                 ||                                |
    
43.     |                                 \/                                |
    
44.     |                           +--------------+      双引号            |
    
45.     |                           |  8.算术扩展  |------------------|     |
    
46.     |                           +--------------+                  |     |
    
47.     |                                 ||                          |     |
    
48.     |                                 \/                          |     |
    
49.     |                           +--------------+                  |     |
    
50.     |                           |  9.单词分割  |                  |     |
    
51.     |                           +--------------+                  |     |
    
52.     |                                 ||                          |     |
    
53.     |                                 \/                          |     |
    
54.     |                           +--------------+                  |     |
    
55.     |                           | 10.路径名扩展|                  |     |
    
56.     |                           +--------------+                  |     |
    
57.     |                                 ||                          |     |
    
58.     |                                 \/                          |     |
    
59.     |               +----------------------------------------+    |     |
    
60.     |               | 11.命令查寻：函数，内置命令，可执行文件|<---|-----|
    
61.     |               +----------------------------------------+
    
62.     |                                 ||
    
63.     |                                 \/
    
64.     |将参数带入下一个命令        +-------------+
    
65.     |----------eval--------------| 12.运行命令 |
    
66.                                  +-------------+
    

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Shell从标准输入或脚本中读取的每行称为一个管道行，它包含一个或多个由0个或多个管道字符(|)分隔的命令。对每一个管道行，进行12个步骤的处理。
结合上面的插图，这里给出命令行的12个步骤。

1. 将命令行分成由固定元字符集分隔的记号：
SPACE, TAB, NEWLINE, ; , (, ), <, >, |, &
记号类型包括单词，关键字，I/O重定向符和分号。

2.检测每个命令的第一个记号，查看是否为不带引号或反斜线的关键字。如果是一个开放的关键字，如if和其他控制结构起始字符串，function，{或(，则命令实际上为一复合命令。shell在内部对复合命令进行处理，读取下一个命令，并重复这一过程。如果关键字不是复合命令起始字符串(如then等一个控制结构中间出现的关键字)，则给出语法错误信号。

3.依据别名列表检查每个命令的第一个关键字。如果找到相应匹配，则替换其别名定义，并退回第一步;否则进入第4步。该策略允许递归别名，还允许定义关键字别名。如alias procedure=function

4.执行大括号扩展，例如a{b,c}变成ab ac

5.如果~位于单词开头，用$HOME替换~。使用usr的主目录替换~user。

6.对任何以符号$开头的表达式执行参数(变量)替换

7.对形式$(string)的表达式进行命令替换
这里是嵌套的命令行处理。

8.计算形式为$((string))的算术表达式

9.把行的参数，命令和算术替换部分再次分成单词，这次它使用$IFS中的字符做分割符而不是步骤1的元字符集。

10.对出现*, ?, [ / ]对执行路径名扩展，也称为通配符扩展

11. 按命令优先级表(跳过别名)，进行命令查寻

12.设置完I/O重定向和其他操作后执行该命令。


关于引用
1. 单引号跳过了前10个步骤，不能在单引号里放单引号
2. 双引号跳过了步骤1~5，步骤9~10，也就是说，只处理6~8个步骤。
也就是说，双引号忽略了管道字符，别名，~替换，通配符扩展，和通过分隔符分裂成单词。
双引号里的单引号没有作用，但双引号允许参数替换，命令替换和算术表达式求值。可以在双引号里包含双引号，方式是加上转义符"\"，还必须转义$, `, \。


eval
eval的作用是再次执行命令行处理，也就是说，对一个命令行，执行两次命令行处理。
这个命令要用好，就要费一定的功夫。我举两个例子，抛砖引玉。
例子1：

用eval技巧实现shell的控制结构for。

1. 
   
2. [root@home root]# cat myscript1
   
3. #!/bin/sh
   
4. evalit(){
   
5.         if [ $cnt = 1 ];then
   
6.                 eval $@
   
7.                 return
   
8.         else
   
9.                 let cnt=cnt-1
   
10.                 evalit $@
    
11.         fi
    
12.         eval $@
    
13. }
    
14. cnt=$1
    
15. echo $cnt | egrep "^[1-9][0-9]*$" >/dev/null
    
16. if [ $? -eq 0 ]; then
    
17.         shift
    
18.         evalit $@
    
19. else
    
20.         echo 'ERROR!!! Check your input!'
    
21. fi
    
22. [root@home root]# ./myscript1 3 hostname
    
23. home
    
24. home
    
25. home
    
26. [root@home root]# ./myscript1 5 id |cut -f1 -d' '
    
27. uid=0(root)
    
28. uid=0(root)
    
29. uid=0(root)
    
30. uid=0(root)
    
31. uid=0(root)
    

复制代码

注意，bash里有两个很特殊的变量，它们保存了参数列表。
$*，保存了以$IFS指定的分割符所分割的字符串组。
$@，原样保存了参数列表，也就是"$1""$2"...

这里我使用了函数递归以及eval实现了for结构。
当执行eval $@时，它经历了步骤如下：
第1步，分割成eval $@
第6步，扩展$@为hostname
第11步，找到内置命令eval
重复一次命令行处理，第11步，找到hostname命令，执行。

注意：也许有人想当然地认为，何必用eval呢？直接$@来执行命令就可以了嘛。
错误！这里给个典型的例子大家看看。

1. 
   
2. [root@home root]# a="id | cut -f1 -d' '"
   
3. [root@home root]# $a
   
4. id：无效选项 -- f
   
5. 请尝试执行‘id --help’来获取更多信息。
   
6. [root@home root]# eval $a
   
7. uid=0(root)
   

复制代码

如果命令行复杂的话(包括管道或者其他字符)，直接执行$a字符串的内容就会出错。分析如下。
$a的处理位于第6步──参数扩展，也就是说，跳过了管道分析，于是"|", "cut", "-f1", "-d"都变成了id命令的参数，当然就出错啦。
但使用了eval，它把第一遍命令行处理所得的"id", "|", "cut", "-f1", "-d"这些字符串再次进行命令行处理，这次就能正确分析其中的管道了。
总而言之，要保证你的命令或脚本设计能正确通过命令行处理，跳过任意一步，都可能造成意料外的错误！


例子2：
设置系统的ls色彩显示

1. 
   
2. eval $(dircolors -b /etc/dircolors)
   

复制代码

eval语句通知shell接受eval参数，并再次通过命令行处理的所有步骤运行它们。
它使你可以编写脚本随意创建命令字符串，然后把它们传递给shell执行;
$()是命令替换，返回命令的输出字符串。
其中dircolors命令根据/etc/dircolors配置文件生成设置环境变量LS_COLORS的bash代码，内容如下

1. 
   
2. [root@localhost root]# dircolors -b > tmp
   
3. [root@localhost root]# cat tmp
   
4. LS_COLORS='no=00:fi=00:di=01;34:ln=01; ......
   
5. export LS_COLORS
   
6. #这里我没有指定配置文件，所以dircolors按预置数据库生成代码。
   
7. 其输出被eval命令传递给shell执行。
   

复制代码

eval是对Bash Shell命令行处理规则的灵活应用，进而构造"智能"命令实现复杂的功能。
上面提及的命令是eval其中一个很普通的应用，它重复了1次命令行参数传递过程，纯粹地执行命令的命令。
其实它是bash的难点，是高级bash程序员的必修之技。

命令优先级表
1.别名
2.关键字
3.函数
4.内置命令
5.脚本或可执行程序($PATH)


鉴于一些学习中会遇到的困惑，我再给出一些有趣的命令。
command builtin enable
上面的命令行提及过，第11步会进行命令查找，那它的具体过程如何呢？
它的默认查找次序为函数，内部命令，脚本和可执行代码。我们往往要在实际编程中跳过一些查找项以满足一定的功能需求。这时候就要用到这三个命令来施展魔法~~
command
跳过别名和函数的查找，换句话说，它只查找内部命令以及搜索路径中找到的脚本或可执行程序。
这里举个有趣的例子。

1. 
   
2. [root@home root]# type -all pwd
   
3. pwd is a shell builtin
   
4. pwd is /bin/pwd
   
5. [root@home root]# cat myscript2
   
6. #!/bin/sh
   
7. pwd(){
   
8.         echo "This is the current directory."
   
9.         command pwd
   
10. }
    
11. pwd
    
12. [root@home root]# ./myscript2
    
13. This is the current directory.
    
14. /root
    

复制代码

我用pwd()函数取代了内置命令pwd以及外部命令/bin/pwd，然后在脚本里执行内置命令pwd。在这里我们为什么要用command呢？是为了避免函数陷入递归循环，因为函数名与内置命令同名，而函数的优先级比内置命令高。

builtin
顾名思义，它只查找内置命令。这个命令很简单，就不多说了。

enable
与builtin相反，它屏蔽一个内置命令，允许运行一个shell脚本或同名的可执行代码而无须给出完全路径名。
举个例子吧。
pwd命令有两个，一个是shell内置的，一个是可执行程序。
当执行一些奇怪的路径名后，shell内置的pwd会打印出"错误信息"，但外部的pwd会打印出当前目录的"原来面目"。请看下面：

1. 
   
2. [root@home root]# cd //
   
3. [root@home //]# pwd
   
4. //
   
5. [root@home //]# type -all pwd
   
6. pwd is a shell builtin
   
7. pwd is /bin/pwd
   
8. [root@home //]# /bin/pwd
   
9. /
   
10. [root@home //]# enable -n pwd
    
11. [root@home //]# pwd
    
12. /
    

复制代码

这样，用enable -n屏蔽内置pwd命令后，就可以用外部pwd打印出正确的路径名了。

Bash博大精深，希望大家好好学习。

r2007

1. r2007@www r2007 $ echo "\"                                                
   
2. \
   
3. r2007@www r2007 $ a=`echo "\"`                                            
   
4. -bash: command substitution: line 1: unexpected EOF while looking for matching `"'
   
5. -bash: command substitution: line 2: syntax error: unexpected end of file
   
6. r2007@www r2007 $
   

复制代码

为什么a=`echo "\\"`提示错误，而echo "\\" 可以正常显示？
转义是在哪一步进行？ 命令替换是否又进行一遍命令行处理？
谁能分析一下bash是如何对a=`echo "\\"`  这句进行扫描处理的，到哪一步出错停止的？
望通晓者告之，谢谢！

home_king

注意，尽量避免涉及bash的敏感点。这些弯路是不必要走的。

一些老UNIX用户典型地如C shell用户应该注意，``这个"命令替换"命令是老UNIX机器上的shell语法，bash向后兼容了这种格式，但对它的支持依然含糊。在命令行处理的第7步──命令替换中，bash只对$()支持得好。

KornLee

最初由 home_king 发表
注意，尽量避免涉及bash的敏感点。这些弯路是不必要走的。

一些老UNIX用户典型地如C shell用户应该注意，``这个"命令替换"命令是老UNIX机器上的shell语法，bash向后兼容了这种格式，但对它的支持依然含糊。在命令行处理的第7步──命令替换中，bash只对$()支持得好。

补充:而且,$()的可阅读性也比``好,因为``常和''混肴

home_king

最初由 javalee 发表
补充:而且,$()的可阅读性也比``好,因为``常和''混肴

没错，进一步说，它更难于嵌套。

home_king

增强了两个eval例子的论述(给出了evalit脚本的增强版本)，并修正了某些欠准确的地方，请重温楼顶帖子。

yongjian

为什么a=`echo "\\"`提示错误，而echo "\\" 可以正常显示？ 转义是在哪一步进行？ 命令替换是否又进行一遍命令行处理？ 谁能分析一下bash是如何对a=`echo "\\"` 这句进行扫描处理的，到哪一步出错停止的？ 望通晓者告之，谢谢！

在``结构中,a=`echo "\\"`中最后的一个"因为之前有一个\,所以没有转义成特殊字符,所以第一个"成了只有一个双引.bash试图寻找结束符但没有. 如果变成a=`echo '\\'`就ok了. 再试了echo \"\\", a=`echo \"\\"`和a=$(echo \"\\").足以证明$()的转义结果和``的结果是不一样的.

home_king

嗯，对于$()与``，我还没有精心研究过。
还是那句，建议大家使用bash正统语法，避免走不必要的弯路。

r2007

又发现问题,是什么原因呢？

1. r2007@www r2007 $ cd //
   
2. r2007@www // $ pwd
   
3. //
   
4. r2007@www r2007 $ ls  .////////////*
   
5. .////////////1  .////////////a.log     .////////////lex.yy.c
   
6. .////////////2  .////////////b         .////////////new.fla
   
7. .////////////3  .////////////b.log     .////////////test
   
8. .////////////7  .////////////file      .////////////test.sh
   
9. .////////////a  .////////////file.log  .////////////yy
   
10. 
    

复制代码

KornLee

最初由 r2007 发表
又发现问题,是什么原因呢？

1. r2007@www r2007 $ cd //
2. r2007@www // $ pwd
3. //
4. r2007@www r2007 $ ls  .////////////*
5. .////////////1  .////////////a.log     .////////////lex.yy.c
6. .////////////2  .////////////b         .////////////new.fla
7. .////////////3  .////////////b.log     .////////////test
8. .////////////7  .////////////file      .////////////test.sh
9. .////////////a  .////////////file.log  .////////////yy

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有意思~~~,我只知道./表示当前目录,;)
/home/javalee/test:ls ./
777  a  aa  a.jpg  b  cc  file  test.dat
/home/javalee/test:ls ./*
./777  ./aa  ./a.jpg  ./cc  ./file  ./test.dat

./a:
34tr  a.lxs  a.xls  b  d  e  f  fg  rr  rr~  sdf  sdgf

./b:
b.lxs  b.xls  rr
/home/javalee/test:ls .////*
.////777  .////aa  .////a.jpg  .////cc  .////file  .////test.dat

.////a:
34tr  a.lxs  a.xls  b  d  e  f  fg  rr  rr~  sdf  sdgf

.////b:
b.lxs  b.xls  rr
/home/javalee/test:ls *
777  aa  a.jpg  cc  file  test.dat

a:
34tr  a.lxs  a.xls  b  d  e  f  fg  rr  rr~  sdf  sdgf

b:
b.lxs  b.xls  rr
/home/javalee/test:
我也想知道这是咋回事? :ask,静候高见