7. ПРОГРАММИРОВАНИЕ В ЯЗЫКЕ SHELL

7.1. Версии Shell

Shell - интерпретатор команд, подаваемых с терминала или из командного файла. Это обычная программа (т.е. не входит в ядро операционной системы UNIX). Ее можно заменить на другую или иметь несколько.

Две наиболее известные версии:

• Shell (версии 7 UNIX) или Bourne Shell (от фамилии автора S.R.Bourne из фирмы Bell Labs) [5];
• C-Shell (версии Berkley UNIX).

Они похожи, но есть и отличия: C-Shell мощнее в диалоговом режиме, а обычный Shell имеет более элегантные управляющие структуры.

Shell - язык программирования, так как имеет:

• переменные;
• управляющие структуры (типа if);
• подпрограммы (в том числе командные файлы);
• передачу параметров;
• обработку прерываний.

7.2. Файл начала сеанса (login - файл)

Независимо от версии Shell при входе в систему UNIX ищет файл начала сеанса с предопределенным именем, чтобы выполнить его как командный файл;

• для UNIX версии 7 это: .profile;
• для C-Shell это: .login и/или .cshrc.

В этот файл обычно помещают команды:

• установки характеристик терминала;
• оповещения типа who, date;
• установки каталогов поиска команд (обычно: /bin, /usr/bin);
• смена подсказки с $ на другой символ и т.д.

7.3. Процедура языка Shell

Это командный файл. Два способа его вызова на выполнение:

1.     $ sh dothat (где dothat - некоторый командный файл);
   

2.     $ chmod  755  dothat  (сделать  его  выполнимым,  
                              т.е. -rwxr-xr-x)
       $ dothat.
   

Следует знать порядок поиска каталогов команд (по умолчанию):

• текущий;
• системный /bin;
• системный /usr/bin.

В языке Shell версии 7 определение переменной содержит имя и значение:

   var = value.

Доступ к переменной - по имени со знаком $ спереди:

   fruit = apple (определение);
   echo $fruit   (доступ);
   apple         (результат echo).

Таким образом, переменная - это строка. Возможна конкатекация строк:

   $ fruit = apple
   $ fruit = pine$fruit
   $ echo $fruit
   pineapple
   $ fruite = apple
   $ wine = ${fruite}jack
   $ echo $wine
   applejack
   $

Другие способы установки значения переменной - ввод из файла или вывод из команды (см. раздел 7.6), а также присваивание значений переменной - параметру цикла for из списка значений, заданного явно или по умолчанию (см. раздел 7.9).

Переменная может быть:

1. Частью полного имени файла: $d/filename, где $d - переменная (например, d = /usr/bin).
2. Частью команды:

      $ S = "sort + 2n + 1 - 2" (наличие пробелов требует кавычек "")
      $ $S tennis/lpr
      $ $S basketball/lpr
      $ $S pingpong/lpr
      $
   

Некоторые из них можно только читать. Наиболее употребительные:

• HOME - "домашний" каталог пользователя; служит аргументом по умолчанию для cd;
• PATH - множество каталогов, в которых UNIX ищет команды;
• PS1 - первичная подсказка (строка) системы (для v.7 - $).

Изменение PS1 (подсказки) обычно делается в login - файле, например:

    PS1 = ?
или
    PS1 = "? " (с пробелом, что удобнее).

Изменение PATH:

   $ echo $PATH         -  посмотреть;
   :/bin:/usr/bin       -  значение PATH;
   $ cd                 -  "домой";
   $ mkdir bin                  -  новый  каталог;
   $ echo $HOME                 -  посмотреть;
   /users/maryann               -  текущий   каталог;
   $ PATH  = :$HOME/bin:$PATH   -  изменение PATH;
   $ echo $PATH                 -  посмотреть;
   :/users/maryann/bin:/bin:/usr/bin - новое значение PATH.

7.6. Установка переменной Shell выводом из команды

Пример 1:

   $ now = `date` (где `` - обратные кавычки)
   $ echo $now
   Sun Feb 14  12:00:01 PST  1985
   $

Пример 2: (получение значения переменной из файла):

   $ menu = `cat food`
   $ echo $menu
   apples cheddar chardonnay (символы возврата каретки заменяются на пробелы).

7.7. Переменные Shell - аргументы процедур

Это особый тип переменных, именуемых цифрами.

Пример:

    $ dothis grapes apples pears (процедура).

Тогда позиционные параметры (аргументы) этой команды доступны по именам:

   $1 = `grapes`
   $2 = `apples`
   $3 = `pears`

и т.д. до $9. Однако есть команда shift, которая сдвигает имена на остальные аргументы, если их больше 9 (окно шириной 9).

Другой способ получить все аргументы (даже если их больше 9):

   $* , что эквивалентно $1$2 ...

Кроме процедур, в языке Shell имеются структурные операторы типа "if-else" и "while-do". Программирование на Shell, кроме написания процедур, используется для:

• отработки алгоритма перед кодированием его в языках С или ФОРТРАН-77 (нет компиляции, линкирования, загрузки, простота отладки);
• обучения принципам программирования непрограммистов.

7.9. Оператор цикла for

Пусть имеется командный файл makelist (процедура)

   $ cat makelist
   sort +1 -2 people | tr -d -9 | pr -h Distribution | lpr.

Если вместо одного файла people имеется несколько, например:

   adminpeople, hardpeople, softpeople,...,

то необходимо повторить выполнение процедуры с различными файлами. Это возможно с помощью for - оператора. Синтаксис:

   for <переменная> in <список значений>
   do  <список команд>
   done

Ключевые слова for, do, done пишутся с начала строки.

Пример: (изменим процедуру makelist):

   for file in adminpeople, hardpeople, softpeople
   do
   Sort +1 -2 $file | tr ... | lpr
   done.

Можно использовать метасимволы Shell в списке значений.

Пример:

   for file in *people (для всех имен, кончающихся на people)
   do
   ...
   done.

Если in опущено, то по умолчанию в качестве списка значений берется список аргументов процедуры, в которой содержится цикл, а если цикл не в процедуре, то - список параметров командной строки (то есть в качестве процедуры выступает команда).

Пример:

    for file
    do
    ...
    done

Используем имена переменных, представляющие значения параметров процедуры:

   sort +1 -2 $1 | tr ... | lpr

Пример неверного вызова:

   makelist (без параметров) , где $1 неопределен.

Исправить ошибку можно, проверяя количество аргументов - значение переменной $# посредством if - оператора.

Пример: (измененной процедуры makelist):

   if test $# -eq 0
   then echo "You must give a filename"
   exit 1
   else sort +1 -2 $1 | tr ... | lpr
   fi

Здесь test и exit - команды проверки (см. раздел 7.11) и выхода.

Таким образом, синтаксис оператора if:

   if <если эта команда выполняется успешно, то>;
   then <выполнить все следующие команды до else или, если его нет, до fi>;
   [else <иначе выполнить следующие команды до fi>]

Ключевые слова if, then, else и fi пишутся с начала строки. Успешное выполнение процедуры означает, что она возвращает значение true = 0 (zero) (неуспех - возвращаемое значение не равно 0).

Оператор exit 1 задает возвращаемое значение 1 для неудачного выполнения makelist и завершает процедуру.

Не является частью Shell, но применяется внутри Shell-процедур.

Имеется три типа проверок:

• оценка числовых значений;
• оценка типа файла;
• оценка строк.

Для каждого типа свои примитивы (операции op).

Для чисел синтаксис такой:

   N op M,

где N, M - числа или числовые переменные;
    op принимает значения: -eq, -ne, gt, -lt, -ge, -le (с обычным смыслом, как, например, в ФОРТРАН).

Для файла синтаксис такой:

  op filename,

где op принимает значения:

   -s (файл существует и не пуст);
   -f (файл, а не каталог);
   -d (файл-директория (каталог);
   -w (файл для записи);
   -r (файл для чтения).

Для строк синтаксис такой:

   S op R , где S, R - строки или строковые переменные
или 
   op1 S

op принимает значения:

   =      (эквивалентность);
   !=     (не эквивалентность);

op1 принимает значения:

   -z     (строка нулевой длины);
   -n     (не нулевая длина строки).

Наконец, несколько проверок разных типов могут быть объединены логическими операциями

   -a (AND) и -o (OR).

Примеры:

   $ if test -w $2 -a -r S1
   > then cat $1 >> $2
   > else echo "cannot append"
   > fi
   $

Синтаксис:

   while <команда>
   do
   <команды>
   done

Если "команда" выполняется успешно, то выполнить "команды", завершаемые ключевым словом done.

Пример:

   if test $# -eq 0
   then echo "Usage: $0 file ..." > &2
        exit
   fi
   while test $# -gt 0
   do if test -s $1
   then echo "no file $1" > &2
   else sort + 1 - 2 $1 | tr -d ... (процедуры)
   fi
   shift (* перенумеровать аргументы *)
   done

Инвертирует условие повторения по сравнению с while

Синтаксис:

   until <команда>
   do
   <команды>
   done

Пока "команда" не выполнится успешно, выполнять "команды", завершаемые словом done.

Пример:

   if test S# -eq 0
   then echo "Usage $0 file..." > &2
        exit
   fi
   until  test  S# -eq 0
   do
          if test -s $1
          then echo "no file $1" > &2
          else sort +1 -2 $1 | tr -d ... (процедура)
          fi
          shift                  (сдвиг аргументов)
   done

Синтаксис:

   case <string> in
   string1) <если string = string1, то выполнить все следующие команды до ;;> ;;
   string2) <если string = string2, то выполнить все следующие команды до ;;> ;;
   string3) ... и т.д. ...
   esac

Пример:

Пусть процедура имеет опцию -t, которая может быть подана как первый параметр:

   .................
   together = no
   case  $1  in
   -t)  together = yes
        shift ;;
   -?)  echo  "$0: no option $1"
        exit ;;
        esac
        if test $together = yes
        then sort ...
        fi

где ? - метасимвол (если -?, т.е. "другая" опция, отличная от -t, то ошибка). Можно употреблять все метасимволы языка Shell, включая ?, *, [-].

Это специальный каталог, в котором все файлы доступны на запись всем пользователям.

Если некоторая процедура, создающая временный файл, используется несколькими пользователями, то необходимо обеспечить уникальность имен создаваемых файлов. Стандартный прием - имя временного файла $0$$, где $0 - имя процедуры, а $$ - стандартная переменная, равная уникальному идентификационному номеру процесса, выполняющего текущую команду.

Они начинаются с двоеточия :, которое считается нуль-командой, а текст комментария - ее аргументом. Чтобы Shell не интерпретировал метасимволы ($, * и т.д.), рекомендуется заключать текст комментария в одиночные кавычки.

:'Эта процедура работает с файлами,  содержащими имена'
: 'и номера телефонов,'
:'сортирует их вместе или порознь  и печатает результат на'
:'экране или на принтере'
:'Ключи процедуры:'
:'-t (together) - слить и сортировать все файлы вместе'
:'-p (printer) - печатать файлы на принтере'
if test $# - eq 0
then  echo  "Usage: $ 0 file ... " > & 2
      exit
fi
together = no
print = no
while  test  $# -gt 0
do  case   $1  in
-t) together = yes
     shift ;;
-p) print = yes
     shift ;;
-?) echo "$0: no option $1"
     exit ;;
*)   if test $together = yes
     then sort -u +1 -2 $1 | tr ... > /tmp/$0$$
          if $print = no
          then cat /tmp/$0$$
          else lpr -c /tmp/$0$$
          fi
          rm /tmp/$0$$
          exit
     else if test -s $1
          then echo "no file $1" > &2
          else sort +1 -2 $1 | tr...> /tmp/$0$$
            if $print = no
            then cat /tmp/$0$$
            else lpr -c /tmp/$0$$
            fi
          rm /tmp/$0$$
          fi
          shift
     fi;;
     esac
done.

Если при выполнении процедуры получен сигнал прерывания (от клавиши BREAK или DEL, например), то все созданные временные файлы останутся неудаленными (пока это не сделает администратор) ввиду немедленного прекращения процесса.

Лучшим решением является обработка прерываний внутри процедуры оператором trap:

Синтаксис: trap 'command arguments' signals...

Кавычки формируют первый аргумент из нескольких команд, разделенных точкой с запятой. Они будут выполнены, если возникнет прерывание, указанное аргументами signals (целые):
2 - когда вы прерываете процесс;
1 - если вы "зависли" (отключены от системы)
и др.

Пример (развитие предыдущего):

   case $1 in
   .....
   *) trap 'rm /tmp/*; exit' 2 1 (удаление временных файлов)
   if test -s $1
   ..............
   rm /tmp/*

Лучше было бы:

   trap 'rm /tmp/* > /dev/null; exit' 2 1

Команда expr вычисляет значение выражения, поданного в качестве аргумента и посылает результат на стандартный вывод. Наиболее интересным применением является выполнение операций над переменными языка Shell.

Пример суммирования 3 чисел:

   $ cat sum3
   expr $1 + $2 + $3
   $ chmod 755 sum3
   $ sum3  13  49  2
   64
   $

Пример непосредственного использования команды:

   $ expr 13 + 49 + 2 + 64 + 1
   129
   $

В expr можно применять следующие арифметические операторы: +, -, *, /, % (остаток). Все операнды и операции должны быть разделены пробелами.

Заметим, что знак умножения следует заключать в кавычки (одинарные или двойные), например: '*', так как символ * имеет в Shell специальный смысл.

Более сложный пример expr в процедуре (фрагмент):

   num = 'wc -l < $1'
   tot = 100
   count = $num
   avint = 'expr $tot / $num'
   avdec = 'expr $tot % $num'
   while test $count -gt 0
   do ...

Имеются три средства, позволяющие вести отладку процедур.

1. Размещение в теле процедуры команд echo для выдачи сообщений, являющихся трассой выполнения процедуры.
2. Опция -v (verbose = многословный) в команде Shell приводит к печати команды на экране перед ее выполнением.
3. Опция -x (execute) в команде Shell приводит к печати команды на экране по мере ее выполнения с заменой всех переменных их значениями; это наиболее мощное средство.