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title: '建構腳本 - 基礎引用變量、管道、數學運算'
disqus: kyleAlien
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建構腳本 - 基礎引用變量、管道、數學運算
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## Overview of Content

如有引用參考請詳註出處，感謝 :smile_cat:

:::success
* 如果喜歡讀更好看一點的網頁版本，可以到我新做的網站 [**DevTech Ascendancy Hub**](https://devtechascendancy.com/)

本篇文章對應的是 [**探索腳本與命令：Shell 腳本的必備相關知識 | 腳本的數學運算**](https://devtechascendancy.com/shell-scripting-essential-knowledge/)
:::

[TOC]

## 腳本 & 命令：命令集、多命令

使用多個不同命令時，只需在每個命令之間使用 `;` 隔開即可

who ; date

> 

### 多命令：複合執行 `&&`

* 一般來說我們在使用多命令時會使用 `;` 符號，稍加詳細地說這個符號會執行多個命令，而不判斷其中哪個命令是否成功

* 如果要讓命令依照順序執行，並且判斷其中是否有錯誤，可以使用 `&&` 符號；從以下範例就可以清楚地看出其差異

    # 有錯誤仍往下執行
    echo "Start" ; nocmd ; echo "End"

    # 有錯誤就不往下執行
    echo "Start" && nocmd && echo "End"

> 

### 創建 shell 腳本：命令集

:::info
* **腳本 & 命令**

腳本就是透過多個命令組成（所以上面這個多命令也是一個簡單的腳本）

> 命令一次不要下達超過 255 個
:::

* shell 腳本其實就是將指令寫入某個文件中；首先 ^1.^ 需要指定該腳本文件由哪個 Shell 分析 (`#!<Shell 路徑>`)、^2.^ 寫入需要的指令

> 指令可以使用換行分開、也可以使用 `;` 分開

    #!/bin/bash
    # first bash script

    date

    who

> 

:::warning
* **腳本不可運行**？

預設創建出來的文件會因為 umask(002)，將文件權限設定為 664，也就是預設該文件是不可執行，這時 **只需要透過 `chmod` 改變即可**

        chmod u+x firstShell.sh

* **想讓腳本在任何目錄中都可以被呼叫到**？

1. 將腳本目錄加入 PATH

2. 使用絕對路徑去呼叫腳本
:::

* 腳本中如果要輸出訊息給使用者看，可以使用 `echo` 命令

    #!/bin/bash
    # first bash script

    date

    who
    
    ## -n 代表不換行
    echo -n "Hello script~"
    
    echo "Yo"

* 運行腳本

        ./firstScript.sh

> 

## 腳本內使用變量 `$`

* 要在腳本中使用變量有兩種，^1.^ **環境變數變量**（`$<環境變量名>`）、^2.^ **腳本臨時變量**（也稱為用戶變量）

> 變量有分大小寫

* **引用變量時都是使用 `$` 符號**，如果不使用這個符號，那變量就只是普通的字串，而不是真正的數值（透過 `$` 符號才可引出數值）

### 環境變量

* **腳本中使用環境變量**

:::info
* 查詢環境變量，可以使用 `set`、`printenv`、`env` ... 等等命令
:::

    #!/bin/bash
    # use variable in script

    # echo 雙引號中使用 $ 符號就可以引用變數
    # 
    # 如果你要使用 $ 符號，請配合跳脫符號 `\`
    echo "User: $USER"
    echo "Uid: $UID"
    echo "Hime: $HOME"

* 運行腳本

        chmod u+x 

        ./variable.sh

> 

### 腳本臨時變量

* **腳本臨時變量**：脫離腳本後就不復存在

    #!/bin/bash 
    # local variable for script

    # 臨時變量
    hello=1111
    world=2222

    echo "hello=$hello, world=$world"

* 運行腳本

        chmod u+x 

        ./local_variable.sh

> 

## 腳本內執行命令

Shell 腳本中可以從命令 A 的輸出提取訊息，並賦予變量，這種腳本內執行命令的方式也稱之為「命令替換」

:::danger
* **命令替換符號中的命令，會由 sub shell 執行？**

這不一定，是否由 **sub shell 執行這取決於你使用的命令**，如果是內建命令則不啟用 sub shell 執行，外部命令則啟用 sub shell 執行

> 可使用 `type` 命令來分別內建、外部命令

    # cd 就是內建命令

    type cd 

> 
:::

### 反引號 & 引用格式

* **以下有兩種方法可以把可以將命令輸出給變量**

1. **反引號** \`<命令>\`：**bash 會執行反引號內的命令**（這種使用方式較為傳統）

2. **引用格式** $(<命令>)：**bash 會執行 $() 內的命令**

        #!/bin/bash
        # catch the command output

        # 反引號
        catch_1=`date`

        echo "catch the output by \` \`: $catch_1 "

        # 引用格式
        catch_2=$(date)

        echo "catch the output by \$( ): $catch_2 "

* 執行命令

            chmod u+x catch_cmd.sh

            ./catch_cmd.sh

> 

## 退出腳本

退出腳本對於 Shell 來說很重要，Shell 的判斷式就是判斷 Shell 退出時的退出碼來決定該命令是否執行成功！

> **每個指令都會執行過後都會返回 ++退出狀態碼(exist status)++**，來告知該腳本執行的結果

:::info
* 狀態碼範圍為 0 ~ 255 的整數
:::

### 查看退出碼：`$?`

* Linux 提供一個特殊符號來 **`$?` 來保存上一個命令的退出狀態碼** (只會保留上一次的結果)，其狀態碼也代表了不同意義

1. 成功：退出碼為 0

        date && echo "\$? $?"

> 

從上面實驗我們可以知道指令執行成功後返回的結果是 0，也就是 **數字 0 代表命令執行成功**

2. 失敗：退出碼非 0 都是失敗，並沒有特殊規則可循

        # 無用命令
        abc

        echo "\$? $?"

> 

:::success
* 失敗退出碼雖然沒有規則但有 **慣例**，我們可以按照以下慣例去判斷（但並非決定）

| 退出狀態碼 | 慣例意義 |
| - | - |
| 0 | 成功 |
| 1 | 一般未知錯誤 |
| 2 | 不合適的 shell 命令 |
| 126 | 該命令不可執行 |
| 127 | 找不定該命令 |
| 128 | 無效的退出參數 |
| 128+x | 與 Linux 信號 x 相關的嚴重錯誤 |
| 130 | 透過 Ctrl+C 終止命令 |
| 255 | 正常範圍之外的退出狀態碼 |

> 以下分別執行了錯誤指令(127) ＆ 不可執行的命令（126）
>
> 

:::

### 退出腳本：exit 命令

* 我們在退出腳本時可以使用 `exit` 命令，該指令可以指定退出碼

> 格式：exit <退出碼>

    #!/bin/bash

    var1=10
    var2=20

    result=$(bc<< EOF

    a=$var1 * $var2
    b=$var2 / $var1

    a+b

    EOF
    )

    echo "result=($result)"

    exit 27

> 

:::warning
* 當給予退出碼大於 255 則會取 256 餘數

> 假設給 exit 555，那最終我們讀取退出碼時就會是 43 (555 % 256 的結果)
:::

## 重定向：輸入/輸出

* 如果要將命令的結果輸出到另一個位置（有可能是另一個命令中、或是輸出到檔案），那就需要重定向

| 重定向類型 | 符號 | 說明 |
| - | - | - |
| 輸出重定向（覆蓋）| > | 將命令結果輸出到另一個位置；如果輸出到文件，則會覆蓋文件內容 |
| 輸出重定向（追加） | >> | 同上，不過不會覆蓋文件內容，而是追加文件內容 |
| 輸入重定向 | < | 將文件內容輸入到命令中 |
| 輸入重定向（條件型） | << | 可一直輸入內容直到指定符號，才完整輸入到命令中 |

### 輸出重定向

* **輸出重定向**：

以下範例示範輸出的重定向，使用重定向的追加符號（`>>`）、覆蓋符號（`>`）

    # 輸出命令 (覆蓋)
    ./catch_cmd.sh > redirection_output_1.txt

    cat redirection_output_1.txt

    # 追加輸出
    ./catch_cmd.sh >> redirection_output_1.txt

    cat redirection_output_1.txt

> 

### 輸入重定向

* **輸入重定向**：使用 `wc` 指令測試輸入重定向

> `wc` 命令是 words counts，用來判斷文件字數
>
> wc 輸出格式「文本行數 詞數 字節數」

以下範例將 `redirection_output_1.txt` 檔案輸入到 `wc` 指令中

    # 將文本內容輸入給 wc 命令

    wc < redirection_output_1.txt

> 

* **條件型** 輸入重定向：

另外一個有趣的用法是作為「**輸入的結尾條件**」，當判斷到輸入的內容為指定內容，那就停止輸入，範例如下…

    # 你可以一直輸入文字，直到輸入 'YoYo' 為止
    # 才會將文字匯入 wc 命令運行

    wc << YoYo

> 

## 管道 Pipe

如果要將某個命令作為下一個命令的輸入，這時就可以使用管道技巧；管道格式如下

# 管道用法

<命令 A> | <需要 A 命令結果的命令>

### 管道的使用範例

* Unix 管道的使用範例

    # 首先列出所有已安裝的軟體
    # 將安裝軟體的結果輸出給 sort 使用（sort <上一個結果>）
    # 最後將 sort 結果在輸出給 head (head <上一個結果>)
    apt list --installed | sort | head

> 
:::info
* 命令的執行順序？

**兩個命令會同時執行**，由系統內部將命令進行串接（就像是物件導向的 Link 鏈式設計）

:::

## 數學運算

對於任何程式語言來說操作數字都是基礎能力，對於 Shell 當然也是，不過 **Shell 對於數字的處理較為麻煩**

### Bourne shell - `expr` 命令

* Bourne shell 提供了一個特別的命令 `expr` 來處理數學表達式，其可以處理的內容如下表（提及幾個常用的）

| 操作符 | 描述 | 成立後返回 | 不成立返回 |
| - | - | - | - |
| `ARG1 \| ARG2` | ARG1 非 0 也不是 NULL 就返回 ARG1，否則返回 ARG2 | ARG1 | ARG2 |
| `ARG1 & ARG2` | ARG1 和 ARG2 都非 0 也不是 NULL，則返回 ARG1 | ARG1 | 0 |
| `ARG1 < ARG2` | 小於 | 1 | 0 |
| `ARG1 <= ARG2` | 小於等於 | 1 | 0 |
| `ARG1 = ARG2` | 等於 | 1 | 0 |
| `ARG1 != ARG2` | 不等於 | 1 | 0 |
| `ARG1 >= ARG2` | 大於等於 | 1 | 0 |
| `ARG1 > ARG2` | 大於 | 1 | 0 |
| `ARG1 + ARG2` | 加法 | ARG1+ARG2 | - |
| `ARG1 - ARG2` | 減法 | ARG1+ARG2 | - |
| `ARG1 * ARG2` | 乘法 | ARG1+ARG2 | - |
| `ARG1 / ARG2` | 除法 | ARG1+ARG2 | - |
| `ARG1 % ARG2` | 取模 | ARG1%ARG2 | - |

:::danger
* **expr 符號的衝突**

expr 符號很多會與原生 Shell 使用的符號衝突，當符號衝突時可以使用跳脫符號來避免（`\`）

        # Error `*` 符號衝突
        expr 5 * 2
        
        # 使用跳脫字元
        expr 5 \* 2

> 
:::

* 以下範例 **使用 `expr` 命令來運算數學**

    #!/bin/bash
    # test expr command

    var1=10
    var2=20
    
    # 記得命令替換是使用 `$()` 符號
    # 內部執行 expr 命令時仍須關心是否有符號衝突的問題
    result=$(expr $var1 \* $var2)

    echo "$var1 * $var2 = $result"

* 執行命令

        chmod u+x expr_test.sh

        ./expr_test.sh

> 

### Bash shell - `$[ ]` 符號

* Bash shell 運算中有一種更方便的方式：

使用 `$[ ]` 符號，使用這個符號就不用擔心符號衝突的問題

    #!/bin/bash
    # test $[] command

    var1=10
    var2=20

    result=$[$var1 * $var2]

    echo "$var1 * $var2 = $result"

* 執行命令

        chmod u+x expr_test2.sh

        ./expr_test2.sh

> 

:::warning
* **`$[ ]` 符號只能計算整數**，**不能計算浮點數**

> 
:::

### 浮點數計算：bc 命令

* 透過 `bc` 命令就可以計算浮點數，首先 `bc` 命令的基礎用法如下 （不用腳本的狀況）

> 輸入 `quit` 就可以退出計算
>
> 

`bc` 命令還可以儲存暫時變量
> 

:::info
* **bc 內建變量 `scale` 的設置**

透過設定 scale 就可以控制計算結果輸出的小數點位數
:::

* 在腳本中使用 `bc` 命令，以下有兩種方式

1. **基本使用**

        #!/bin/bash

        var1=100.1
        var2=222.3

        # scale 設定最多輸出 4 個小數點
        result=$(echo "scale=4; $var1 * $var2" | bc)

        echo "result=($result)"

* 運行腳本

            chmod u+x float_cal.sh

            ./float_cal.sh

> 

2. **配合重指向**：如果要較長的計算，那就可以使用「**輸入重指向**」

        #!/bin/bash

        var1=1.12
        var2=3.1415926
        var3=102

        result=$( bc << END
        scale=5

        a1=($var1 * $var2)
        a2=(($var2 + $var1) * $var3)

        a1 + b2

        END
        )

        echo "final result=($result)"

:::danger
* 重新導向的內部局部變數是不可以使用的，否則會出錯（以上面範例來說 `a1`, `a2` 就不能拿來計算）
:::

> 

## Appendix & FAQ

:::info
:::

###### tags: `Linux Shell`