ДОКЛАД
Современные операционные системы.
на тему: Программирование на языке Shell в системе UNIX. Примеры программирования
Подготовил: Крыгин А.В.
Проверил: проф. Погорелый С.Д.
1999 г.
Содержание
1. ВВЕДЕНИЕ_____________________________________________________ 3
2. ПРОСТЕЙШИЕ СРЕДСТВА SHELL________________________________ 4
2.1. Структура команд____________________________________________ 5
2.2. Группировка команд._________________________________________ 5
2.3. Перенаправление команд______________________________________ 7
2.4. Командные файлы.___________________________________________ 10
2.5 Отладка командных файлов___________________________________ 10
3. СРЕДА SHELL (ПЕРЕМЕННЫЕ И ПАРАМЕТРЫ)__________________ 11
3.1. shell-переменные_____________________________________________ 11
3.2. Экранирование______________________________________________ 12
3.3. Манипуляции с shell-переменными_____________________________ 14
3.4. Экспорт переменных_________________________________________ 15
3.5. Параметры__________________________________________________ 15
3.6. Подстановки shell-интерпретатора______________________________ 16
3.7. Программная среда__________________________________________ 17
4. ПРОГРАММНЫЕ СТРУКТУРЫ__________________________________ 20
4.1. Команда test ("[ ]")___________________________________________ 20
4.2. Условный оператор "if"______________________________________ 21
4.3. Оператор вызова ("case")_____________________________________ 22
4.4. Оператор цикла с перечислением ("for")________________________ 23
4.5. Оператор цикла с истинным условием ("while")__________________ 23
4.6. Оператор цикла с ложным условием ("until")____________________ 24
4.7. Пустой оператор_____________________________________________ 25
4.8. Функции в shell______________________________________________ 25
4.9. Обработка прерываний ("trap")_______________________________ 25
5. ЛИТЕРАТУРА__________________________________________________ 26
ВВЕДЕНИЕ
Среди операционных систем особое место занимает Unix. Беспрецедентным является то, что ОС Unix может работать практически на всех выпускаемых платформах. UNIX - это стандарт де факто открытых и мобильных операционных систем. (поскольку название UNIX запатентовано компанией AT&T - различные юниксы называются различно: SCO UNIX, BSDI, Solaris, Linux, DG/UX, AIX и т.д.).
|
|
Это не только многозадачная, но и многопользовательская система. Она обеспечивает современный пользовательский интерфейс на базе системы X Window и межмашинную связь на базе протоколов TCP/IP и т.п.
ОС Unix была создана Кеном Томпсоном и Деннисом Ритчи в Bell Laborotories (AT&T). Широко распространяться Unix/v7 (версия 7) начала в 79 - 80-м годах. Вручение создателям Unix в 1983 году Международной премии А.Тьюринга в области программирования ознаменовало признание этой системы мировой научной (computer science) общественностью. Что также беспрецедентно.
ОС Unix стоит на трех китах: язык Си, файловая система, командный язык. В дальнейшем к ним добавились система X Window и протоколы TCP/IP.
ПРОСТЕЙШИЕ СРЕДСТВА SHELL
Командный язык shell (в переводе - раковина, скорлупа) фактически есть язык программирования очень высокого уровня. На этом языке пользователь осуществляет управление компьютером. Обычно, после входа в систему вы начинаете взаимодействовать с командной оболочкой. Признаком того, что оболочка (shell) готова к приему команд служит выдаваемый ею на экран промптер. В простейшем случае это один доллар (" $ ").
Shell не является необходимым и единственным командным языком (хотя именно он стандартизован в рамках POSIX [POSIX 1003.2] - стандарта мобильных систем). Например, немалой популярностью пользуется язык cshell, есть также kshell, bashell и другие. Более того, каждый пользователь может создать свой командный язык. Может одновременно на одном экземпляре операционной системы работать с разными командными языками.
|
|
shell - это одна из многих команд UNIX. То есть в набор команд оболочки " shell " входит команда " sh " - вызов интерпретатора " shell ". Первый " shell " вызывается автоматически при вашем входе в систему и выдает на экран промтер. После этого вы можете вызывать на выполнение любые команды, в том числе и снова сам " shell ", который вам создаст новую оболочку внутри прежней.
Так например, если вы подготовите в редакторе файл " file_1 ":
echo Hello!
то это будет обычный текстовый файл, содержащий команду " echo ", которая при выполнении выдает все написанное правее ее на экран. Можно сделать файл " file_1 " выполняемым с помощью команды " chmod 755 file_1 ". Но его можно выполнить, вызвав явно команду " sh " (" shell "):
Sh file_1
или
sh < file1 [1]
Файл можно выполнить и в текущем экземпляре " shell ". Для этого существует специфическая команда "." (точка), т.е.
File_1
Поскольку UNIX - система многопользовательская, вы можете даже на персональном компьютере работать параллельно, скажем, на 12-ти экранах (переход с экрана на экран ALT/функциональная клавиша), имея на каждом экране нового (или одного и того же) пользователя со своей командной оболочкой. Можете и в графическом режиме X-Window также открыть большое число окон, а в каждом окне может быть свой пользователь со своей командной оболочкой...
Стержневым элементом языка shell является команда.
Структура команд
Команды в shell обычно имеют следующий формат:
|
|
<имя команды> <флаги> <аргумент(ы)>
Например:
Ls -ls /usr/bin
Где ls - имя команды выдачи содержимого директория,
-ls - флаги ("-" - признак флагов, l - длинный формат, s - об'ем файлов в блоках),
/usr/bin - директорий, для которого выполняется команда.
Эта команда выдаст на экран в длинном формате содержимое директория /usr/bin, при этом добавит информацию о размере каждого файла в блоках.
К сожалению, такая структура команды выдерживается далеко не всегда. Не всегда перед флагами ставится минус, не всегда флаги идут одним словом. Есть разнообразие и в представлении аргументов. К числу команд, имеющих экзотические форматы, относятся и такие "ходовые" команды, как сс – вызов компилятора языка С, tar – работа с архивами, dd – копирование файла с преобразованием, find – поиск файлов и ряд других.
Как правило, первое слово shell воспринимает, как команду. Поэтому в командной строке
Cat cat
первое слово будет расшифровано shell, как команда (конкатенации), которая выдаст на экран файл с именем " cat " (второе слово), находящийся в текущем директории.
Группировка команд.
Средства группировки:
·; и <перевод строки> - определяют последовательное выполнение команд;
· & - асинхронное (фоновое) выполнение предшествующей команды;
· && - выполнение последующей команды при условии нормального завершения предыдущей, иначе игнорировать;
· || - выполнение последующей команды при ненормальном завершении предыдущей, иначе игнорировать.
При выполнении команды в асинхронном режиме (после команды стоит один амперсанд) на экран выводится номер процесса, соответствующий выполняемой команде, и система, запустив этот фоновый процесс, вновь выходит на диалог с пользователем.
Например, наберем команду " find " в фоновом режиме для поиска в системе, начиная от корня "/", файла с именем " conf ", а затем " pwd " в обычном режиме. На экране этот фрагмент будет выглядеть следующим образом (курсивом выделены комментарии):
$ find/-name conf -print & ввод команды " find "
288 номер (PID) фонового процесса
$ pwd ввод команды " pwd "
/mnt/lab/asu результат работы " pwd "
$ возвращение shell в промптер
/usr/include/sys/conf результат работы " find "
Иногда необходимо, чтобы все фоновые процессы завершились, прежде чем будет выполняться какой-то расчет. Для этого служит специальная команда " wait [PID] ". Эта команда ждет завершения указанного идентификатором (числом) фонового процесса. Если команда без параметра, то она ждет завершения всех фоновых процессов, дочерних для данного " sh ".
Для группировки команд также могут использоваться фигурные " {} " и круглые " () " скобки. Рассмотрим примеры, сочетающие различные способы группировки: Если введена командная строка
command1 && command2; command3
где command1, command2 и command3 - какие-то команды, то " command2 " будет выполнена только при успешном завершении " command1 "; после любого из исходов обработки " command2 " (т.е. " command2 " будет выполнена, либо пропущена) будет выполнена " command3 ".
command1 && { command2; command3}
Здесь обе команды (" command2 " и " command3 ") будут выполнены только при успешном завершении " command1 ".
{command1; command2} &
В фоновом режиме будет выполняться последовательность команд " command1 " и " command2 ".
Фоновые процессы сложно уничтожить, поскольку традиционная команда " CTL/C " прерывает только процессы переднего плана. Для уничтожения фонового процесса надо знать его номер. При запуске фонового процесса на экран выдается число, соответствующее номеру (идентификатору) этого процесса (PID). Если этот номер забыт или надо убедиться, что этот процесс не закончен, с помощью команды
Ps -aux
можно получить перечень идентификаторов процессов (PID), имена пользователей, текущее время, затраченное процессами, и т.д.
В выведенной таблице можно найти номера процессов, подлежащих уничтожению, например это " 849 " и " 866 ". Тогда командой
Kill -9 866 849
можно уничтожить эти процессы. При уничтожении процессов надо вы должны иметь то же имя пользователя, какое было приписано уничтожаемым процессам или root.
Круглые скобки " () ", кроме выполнения функции группировки, выполняют и функцию вызова нового экземпляра интерпретатора shell.
Пусть мы находились в начальном каталоге " /mnt/lab/asu "
Тогда в последовательности команд
Cd..; ls; ls
две команды " ls " выдадут 2 экземпляра содержимого каталога " /mnt/lab ", а последовательность
(cd..; ls) ls
выдаст сначала содержимое каталога " /mnt/lab ", а затем содержимое " /mnt/lab/asu ", т.к. при входе в скобки вызывается новый экземпляр shell, в рамках которого и осуществляется переход. При выходе из круглых скобок происходит возврат в старый shell и в старый каталог.
Перенаправление команд
Стандартный ввод (вход) - " stdin " в ОС UNIX осуществляется с клавиатуры терминала, а стандартный вывод (выход) - " stdout " направлен на экран терминала. Существует еще и стандартный файл диагностических сообщений - " stderr ", о котором речь будет чуть позже.
Команда, которая может работать со стандартным входом и выходом, называется ФИЛЬТРОМ.
Пользователь имеет удобные средства перенаправления ввода и вывода на другие файлы (устройства). Символы " > " и " >> " обозначают перенаправление вывода.
ls >file_1
команда " ls " сформирует список файлов текущего каталога и поместит его в файл " file_1 " (вместо выдачи на экран). Если файл " file_1 " до этого существовал, то он будет затерт новым.
pwd >>file_1
команда pwd сформирует полное имя текущего каталога и поместит его в конец файла " file_1 ", т.е. " >> " добавляет в файл, если он непустой.
Символы " < " и " << " обозначают перенаправление ввода.
wc -l <file_1
подсчитает и выдаст на экран число строк в файле file_1.
ed file_2 <<!
создаст с использованием редактора файл " file_2 ", непосредственно с терминала. Окончание ввода определяется по символу, стоящему правее " << " (т. е. "! "). То есть ввод будет закончен, когда первым в очередной строке будет "! ".
Можно сочетать перенаправления. Так
wc -l <file_3 >file_4
и
wc -l >file_4 <file_3
выполняются одинаково: подсчитывается число строк файла " file_3 " и результат помещается в файл " file_4 ".
Средство, объединяющее стандартный выход одной команды со стандартным входом другой, называется КОНВЕЙЕРОМ и обозначается вертикальной чертой " | ".
ls | wc -l
список файлов текущего каталога будет направлен на вход команды " wc ", которая на экран выведет число строк каталога.
Конвейером можно объединять и более двух команд, когда все они, возможно кроме первой и последней - фильтры:
cat file_1 | grep -h result | sort | cat -b > file_2
Данный конвейер из файла " file_1 " (" cat ") выберет все строки, содержащие слово " result " (" grep "), отсортирует (" sort ") полученные строки, а затем пронумерует (" cat -b ") и выведет результат в файл " file_2 ".
Поскольку устройства в ОС UNIX представлены специальными файлами, их можно использовать при перенаправлениях. Специальные файлы находятся в каталоге " /dev ". Например, " lp " - печать; " console " - консоль; " tty i " - i -ый терминал; " null " - фиктивный (пустой) файл (устройство).
Тогда, например,
ls > /dev/lp
выведет содержимое текущего каталога на печать, а
file_1 < /dev/null
обнулит файл " file_1 ".
sort file_1 | tee /dev/lp | tail -20
В этом случае будет отсортирован файл " file_1 " и передан на печать, а 20 последних строк также будут выданы на экран.
Вернемся к перенаправлению выхода. Стандартные файлы имеют номера:
Stdin,
Stdout
Stderr.
Если вам не желательно иметь на экране сообщение об ошибке, вы можете перенаправить его с экрана в указанный вами файл (или вообще "выбросить", перенаправив в файл "пустого устройства" - /dev/null). Например при выполнении команды
Cat file_1 file_2
которая должна выдать на экран последовательно содержимое файлов " file_1 " и " file_2 ", выдаст вам, например, следующее
111111 222222
cat: f2: No such file or directory
где 111111 222222 - содержимое файла " file_1 ", а файл " file_2 " отсутствует, о чем команда " cat " выдала сообщение в стандартный файл диагностики, по умолчанию, как и стандартный выход, представленный экраном.
Если вам не желательно такое сообщение на экране, его можно перенаправить в указанный вами файл:
cat file_1 file_2 2>f-err
сообщения об ошибках будут направляться (об этом говорит перенаправление " 2> ") в файл " f-err ". Кстати, вы можете всю информацию направлять в один файл " ff ", использовав в данном случае конструкцию
cat file_1 file_2 >>ff 2>ff
Можно указать не только какой из стандартных файлов перенаправлять, но и в какой стандартный файл осуществить перенаправление.
cat file_1 file_2 2>>ff 1>&2
Здесь сначала " stderr " перенаправляется (в режиме добавления) в файл "ff", а затем стандартный выход перенаправляется на " stderr ", которым к этому моменту является файл " ff ". То есть результат будет аналогичен предыдущему.
Конструкция " 1>&2 " - означает, что кроме номера стандартного файла, в который перенаправить, необходимо впереди ставить " & "; вся конструкция пишется без пробелов.
| <- | закрывает стандартный ввод. |
| >- | закрывает стандартный вывод. |
Командные файлы.
Для того, чтобы текстовый файл можно было использовать как команду, существует несколько возможностей.
Пусть с помощью редактора создан файл с именем " cmd ", содержащий одну строку следующего вида:
Date; pwd; ls
Можно вызвать shell как команду, обозначаемую " sh ", и передать ей файл " cmd ", как аргумент или как перенаправленный вход, т.е.
$ sh cmd
или
$ sh <cmd
В результате выполнения любой из этих команд будет выдана дата, затем имя текущего каталога, а потом содержимое каталога.
Более интересный и удобный вариант работы с командным файлом - это превратить его в выполняемый, т.е. просто сделать его командой, что достигается изменением кода защиты. Для этого надо разрешить выполнение этого файла.
Например,
Chmod 711 cmd
сделает код защиты " rwx__x__x ". Тогда простой вызов
cmd
приведет к выполнению тех же трех команд.
Результат будет тот же, если файл с содержимым
Date; pwd; ls
представлен в виде:
Date
Pwd
ls
так как переход на другую строку также является разделителем в последовательности команд.
Таким образом, выполняемыми файлами могут быть не только файлы, полученные в результате компиляции и сборки, но и файлы, написанные на языке shell. Их выполнение происходит в режиме интерпретации с помощью shell -интерпретатора