shell編程之 shell問答錄

分享到： 前些天在CU上討論一個統(tǒng)計正在執(zhí)行的腳本數量的問題過程中，發(fā)現自己對于shell如何執(zhí)行命令方面了解還是甚少，慚愧慚愧。..期間得到waker兄的指點，在此表示感謝！他的說法除了個別地方不太準確外，基本上是正確的。這些天抽時間找了些資料研究了一下，又學到了不少！這里把我的一點心得以問答的形式貼出來，供大家參考。小弟才疏學淺，錯誤的地方一定很多，歡迎大家拍磚、指正！
　　Q1： shell如何執(zhí)行“簡單”命令？
　　A： 這里的簡單命令和bash參考手冊里的含義相同，形式上一般是：命令的名稱加上它的參數。有三種不同的簡單命令：
　　1.內置命令（builtin）
　　是shell解釋程序內建的，有shell直接執(zhí)行，不需要派生新的進程。有一些內部命令可以用來改變當前的shell環(huán)境，如：
　　cd /path
　　var=value
　　read var
　　export var
　　。..
　　2.外部命令（“external command” or “disk command”）
　　二進制可執(zhí)行文件，需要由磁盤裝入內存執(zhí)行。會派生新的進程，shell解釋程序會調用fork自身的一個拷貝，然后用exec系列函數來執(zhí)行外部命令，然后外部命令就取代了先前fork的子shell。
　　3.shell腳本（script）
　　shell解釋程序會fork+exec執(zhí)行這個腳本命令，在exec調用中內核會檢查腳本的第一行（如：#！/bin/sh），找到用來執(zhí)行腳本的解釋程序，然后裝入這個解釋程序，由它解釋執(zhí)行腳本程序。解釋程序可能有很多種，各種shell（Bourne shell，Korn shell cshell，rc及其變體ash，dash，bash，zshell，pdksh，tcsh，es.。.），awk，tcl/tk，expect，perl，python，等等。在此解釋程序顯然是當前shell的子進程。如果這個解釋程序與當前使用的shell是同一種shell，比如都是bash，那么它就是當前shell的子shell，腳本中的命令都是在子shell環(huán)境中執(zhí)行的，不會影響當前shell的環(huán)境。
　　Q2： shell腳本是否作為單獨的一個進程執(zhí)行？
　　A： 不是，shell腳本本身不能作為一個進程。如上面講的，shell腳本由一個shell解釋程序來解釋、運行其中的命令。這個shell解釋程序是單獨的一個進程，腳本中的外部命令也都作為獨立進程依次被運行。這也就是為什么ps不能找到正在運行的腳本的名字的原因了。作為一個替代方案，你可以這樣調用腳本：
　　sh script-name
　　這時shell解釋程序“sh”作為一個外部命令被顯式地調用，而script-name作為該命令的命令行參數可以被我們ps到。
　　另外，如果你的系統(tǒng)上有pidof命令可用，它倒是可以找出shell腳本進程（實際上應該是執(zhí)行shell腳本的子shell進程）的進程ID：
　　pidof -x script-name
　　Q3： shell何時在子shell中執(zhí)行命令？
　　A： 在此我們主要討論Bourne shell及其兼容shell。在許多情況下shell會在子shell中執(zhí)行命令：
　　1.（。..）結構
　　小括號內的命令會在一個子shell環(huán)境中執(zhí)行，命令執(zhí)行的結果不會影響當前的shell環(huán)境。需要注意是此時變量$$會顯示當前shell的進程id，而不是子shell的進程id。
　　參考：
　　{。..;}結構中的命令在當前shell中執(zhí)行，（內部）命令執(zhí)行的結果會影響當前的shell環(huán)境。
　　2.后臺執(zhí)行或異步執(zhí)行
　　command&
　　命令由一個子shell在后臺執(zhí)行，當前shell立即取得控制等候用戶輸入。后臺命令和當前shell的執(zhí)行是并行的，但沒有互相的依賴、等待關系，所以是異步的并行。
　　3.命令替換
　　`command`（Bourn shell及兼容shell/csh）
　　$（command）（在ksh/bash/zsh中可用）
　　將command命令執(zhí)行的標準輸出代換到當前的命令行。command在子shell環(huán)境中執(zhí)行，結果不會影響當前的shell環(huán)境。
　　4.管道（不同的shell處理不同）
　　cmd1|cmd2
　　cmd1和cmd2并行執(zhí)行，并且相互有依賴關系，cmd2的標準輸入來自cmd1的標準輸出，二者是“同步”的。
　　對管道的處理不同的shell實現的方式不同。
　　在linux環(huán)境下大多數shell（bash/pdksh/ash/dash等，除了zshell例外）都將管道中所有的命令在子shell環(huán)境中執(zhí)行，命令執(zhí)行的結果不會影響當前的shell環(huán)境。
　　Korn shell的較新的版本（ksh93以后）比較特殊，管道最后一級的命令是在當前shell執(zhí)行的。這是一個feature而非BUG，在POSIX標準中也是允許的。這樣就使下面的命令結構成為可能：
　　command|read var
　　由于read var（read是一個內部命令）在當前shell中執(zhí)行，var的值在當前shell就是可用的。
　　反之bash/pdksh/ash/dash中read var在子shell環(huán)境中執(zhí)行，var讀到的值無法傳遞到當前shell，所以變量var無法取得期望的值。類似這樣的問題在各種論壇和news group中經常被問到。個人認為command|read var的結構很清晰，并且合乎邏輯，所以我認為Korn shell的這個feature很不錯?？上Р皇撬械膕hell都是這樣實現的。：（如開源的pdksh就是在子shell執(zhí)行管道的每一級命令。
　　Korn shell對管道的處理還有一個特殊的地方，就是管道如果在后臺執(zhí)行的話，管道前面的命令會由最后一級的命令派生，而不是由當前shell派生出來。據說Bourne shell也有這個特點（標準的Bourne shell沒有測試環(huán)境，感興趣的朋友有條件的可以自行驗證）。但是他們的開源模仿者，pdksh和ash卻不是這樣處理。
　　最特殊的是zshell，比較新的zshell實現（好像至少3.0.5以上）會在當前shell中執(zhí)行管道中的每一級命令，不僅僅是最后一條。每一條命令都由當前shell派生，在后臺執(zhí)行時也是一樣。可見在子sehll中執(zhí)行管道命令并不是不得已的做法，大概只是因為實現上比較方便或者這樣的處理已經成為unix的傳統(tǒng)之一了吧。;-）
　　讓我們總結一下，不同的shell對管道命令的處理可能不同。有的shell中command|read var這樣的結構是ok的，但我們的代碼出于兼容性的緣故不能依賴這一點，最好能避免類似的代碼。
　　5.進程替換（僅bash/zsh中，非POSIX兼容）
　　《（。..）
　　》（。..）
　　與管道有點類似，例子：cmd1 《（cmd2） 》（cmd3）， cmd1， cmd2， cmd3的執(zhí)行是同步并行的。
　　《（command）形式可以用在任何命令行中需要填寫輸入文件名的地方，command的標準輸出會被該命令當作一個輸入文件讀入。
　　》（command）形式可以用在任何命令行中需要填寫輸出文件的地方，該命令的輸出會被command作為標準輸入讀入。
　　兩種形式中的command都在子shell環(huán)境中執(zhí)行，結果不會影響當前的shell環(huán)境。
　　6.if或while命令塊的輸入輸出重定向
　　在SVR4.2的Bourne shell中對此情況會fork一個子shell執(zhí)行if塊和while塊中的命令；在linux下似乎其它的shell中都不這樣處理。
　　7.協(xié)進程（ksh）
　　只有Korn shell和pdksh有協(xié)進程的機制（其它shell中可以用命名管道來模擬）。類似于普通的后臺命令，協(xié)進程在后臺同步運行，所以必須在子shell中運行。協(xié)進程與后臺命令不同的是它要和前臺進程（使用read -p和print -p）進行交互，而后者一般只是簡單地異步運行。
　　Q4： 既然在當前shell中執(zhí)行命令也會派生子shell，那么它與在子shell中執(zhí)行命令又有什么區(qū)別呢？
　　A： 這種說法不準確。
　　在當前shell中執(zhí)行內部命令不會派生子shell，因此有些內部命令才能夠改變當前的shell執(zhí)行環(huán)境。
　　在當前shell中執(zhí)行外部命令或腳本時會派生子shell，所以這時命令的執(zhí)行不會影響當前 的shell環(huán)境。注意：子shell中執(zhí)行的內部命令只會改變子shell的執(zhí)行環(huán)境，而不會改變當前shell（父shell）的環(huán)境。
　　Q5： 怎樣把子shell中的變量傳回父shell？
　　A： 例如（echo “$a”） | read b不能工作，如何找到一個替代方案？下面給出一些可能的方案：
　　1.使用臨時文件
　　。..
　　#in subshell
　　a=100
　　echo “$a”》tmpfile
　　。..
　　#in parent
　　read b
　　2.使用命名管道
　　mkfifo pipef
　　（。..
　　echo “$a” 》 pipef
　　。..）
　　read b
　　3.使用coprocess（ksh）
　　（ echo “$a” |&）
　　read -p b
　　4.使用命令替換
　　b=`echo “$a”`
　　5.使用eval命令
　　eval `echo “b=$a”`
　　6.使用here document
　　read b 《`echo “$a”`
　　END
　　7.使用here string（bash/pdksh）
　　read b 《《《`echo “$a”`
　　8.不用子shell，用。命令或source命令執(zhí)行腳本。
　　即在當前shell環(huán)境下執(zhí)行腳本，沒有子shell，也就沒有了子shell的煩惱。：）
　　解決的方法還不止于此，其它的進程間通信手段應該也能使用，這有待于大家一起發(fā)掘了。^_^
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