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title: 'Shell 加載 & 變量 & 環境變量'
disqus: kyleAlien
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Shell 加載 & 變量 & 環境變量
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## Overview of Content

Linux 中有許多地方可以設定環境變量（environment variable），而它設定在哪也會影響到如何使用

:::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 [**Shell 全局及區域變數、特殊變數及環境變數 | Shell 啟動順序**](https://devtechascendancy.com/shell-variables_environment-shell-loading/)
:::
[TOC]

## 字面常數、引號

在 Shell 中，不同「**引號**」代表的意義不同，Shell 對於命令中的引號分析如下：

1. 在執行之前 Shell 會尋找其中的變數、萬用字元、其他代數，並將其替代（至於變數部分又會與「單」、「雙」引號有關）

2. 替換完畢後，會將結果傳遞給命令

### 單引號：不會替換

* 要建立常數最簡單的方法（或是說標準的做法）就是使用單引號，在 **單引號內的字元 ==不會==被替換**，它們將以常數的方式表現

    # $ 不會被替換
    echo 'Good morning~ $PLACE_HOLDER'

    # * 不會被轉換
    echo 'Good morning~ *'

    # $() 不會啟動一個新 Shell
    echo 'Good morning~ $(echo Apple)'

> 從下圖中，我們可以看到被單引號包裹的命令（`$PLACE_HOLDER`）是不會執行的
>
> 

:::info
* **被單引號括著的就是一個參數，如果要輸出單引號要使用跳脫字元（`\`）**：

有時候我們會碰到需要使用單引號 `'` 的時候，這時就要注意，可以使用跳過字元（反斜線 `\`）

        # 這句其實輸出了三個字面參數
        # 1. 'I'
        # 2. \' （跳脫字元）
        # 3. 'm Alien![](https://hackmd.io/_uploads/B1dmAq4on.png)


        echo 'I''\'m Aliem'

> 

:::

### 雙引號：替換、執行

* 雙引號與單引號最大的差別在，雙引號內的 **特殊字元會被替換、執行**

    # 定義 NAME 變數
    NAME=Alien

    # 使用單引號呼叫變呼叫數
    echo 'What up $NAME'

    # 使用雙引號呼叫變呼叫數
    echo "What up $NAME"

> 如下圖所示，變數 `NAME` 確實會在執行時被替換
>
> 

## 環境變量概述

bash shell 用一個叫作 **環境變量** (`environment variable`) 的特性來存儲有關 shell 和工作環境的信息

> 變量儲存在記憶體（內存）中

Bash shell 中，環境變量主要分為兩類：^1.^ **局部變量**、^2.^ **全局變量**

### 讀取局部變量：set

* 局部變量只會讓創建變量的 Shell 本身訪問（其他的 Shell，包括 `sub shell` 也不可訪問）；如果要查看全部的局部變量，可以執行以下命令

| 命令 | 說明 |
| - | - |
| set | 列出所有全局、局部變量 (並且會對變量進行排序) |

    ## 列出所有全局、局部變量

    set

:::info
局部變量一般來說都用小寫，全局變量則使用大寫
:::

### 設定/移除局部變量：unset

* **設定局部變量**：簡單使用，變量名`=` 變量，就可以設定局部變量

    echo $my_local_variable

    ## 設定局部變量
    my_local_variable="Hello local variable."

    echo $my_local_variable
    
    ## 查看局部變量
    set | gerp my_local

:::warning
* **設定 Shell 變量時的注意事項**

1. 變量最好使用**單（或雙）引號包裹**起來，不然 **空格會被誤認變量已設定完成**

> 錯誤範例：my_local_variable=Hello local variable.

2. 賦予值時 **`=` 之間不要使用空格空開，否則 Shell 會解讀為單獨命令**

> 錯誤範例：my_local_variable = "Hello local variable."
:::

> 

:::warning

* **在子進程中無法獲取父進程的局部變量**；不過如果使用 [**進程列表**](https://devtechascendancy.com/command-line_shell-type_sub-shell_builtin/#%E9%80%B2%E7%A8%8B%E5%88%97%E8%A1%A8%EF%BC%9Acreate_sub_shell) 的方式創建 sub shell 就可以獲取父進程局部變量

        echo $my_local_variable
        
        ## 創建 sub shell
        bash
        
        ## 查看進程
        ps --forest

        ## sub shell 不可訪問 parent shell 的局部變量
        echo $my_local_variable
        
        ## 退出 sub shell
        exit

        ## 回在 parent shell 就可以訪問
        echo $my_local_variable

> 

:::

* **移除局部變量**：使用 `unset` 命令就可以移除局部變量；移除時不需使用 `$` 符號

    echo $my_local_variable

    ## 移除局部變量
    unset my_local_variable

    echo $my_local_variable

    ## 查看局部變量
    set | gerp my_local

> 

### 全局變量：env/printenv

* 全局環境變量就是所有 Shell 會話都可以訪問的變量；查看全局變量的命令如下

| 命令 | 說明 |
| - | - |
| env | 列出所有全局變量 |
| printenv [指定變量] [指定變量] ... | 同上，不過它可以指定變量 |

    ## 只列出前 10 項全局變量
    env | head

    ## 列出指定變量
    printenv SHELL

    ## 可指定多個
    printenv SHELL HOME

> 

### 設定/移除全局變量：export

* **創建全局變量**：使用 `export` 命令就可以創建一個全局變量 （變量創建方式與設定局部變量相同）

**透過 `export` 創建的變量就可以讓 sub shell 訪問到**

:::info
* **sub shell 取得的是原本變量的參照**？

不是～ sub shell 取得的是一個 **變量副本**，sub shell 可以改變變量的值，但是無法影響到外部變量（不會影響到原本的變量）
:::

    ## 創建全局變量
    export my_export_variable="Hello export variable."
    
    echo $my_export_variable

    ## create sub shell
    bash
    
    ## 讀取外部全局變量
    echo $my_export_variable
    
    ## 修改變量副本
    my_export_variable="Fix!"
    
    ## 讀取修改後的副本內容
    echo $my_export_variable
    
    ## exit sub shell
    exit 
    
    ## 讀取外部變量（不受內部修改影響）
    echo $my_export_variable

> 

* 刪除全局變量，同樣使用 `unset` 命令

    unset my_export_variable

## 特殊參數

bash 中附有幾個「**特殊參數**」，可以透過這些特殊參數來達到你要的功能

### Shell 腳本讀取參數：`$`

我們可以對腳本傳入需要的參數，像是如下

# add 是腳本
# 10、20 就是參數

add 10 20

* Shell 會將輸入參數稱為 位置参數 (**positional parameter**)，其參數有部分限制、特性：

* **參數順序以 `0` 開始計算**！

* **第一個參數 `$0` 一定是腳本本身的名稱**！

* 參數取用方式 `$參數順序`，**當參數數量超過 9 時，必須要花括號來包裹 `${參數順序}`**

> e.g:
> 第 3 個參數 -> `$2`
> 第 12 個參數 -> `$11`

* 以下透過讓使用者輸入一個參數，實現階乘 `factorial` 的運算

    #!/bin/bash

    factorial=1
    userSet=$1

    for (( a = 1; a <= userSet; a++ )) ; do
        (( factorial *= a ))
        echo "$a: $factorial"
    done

    echo "The factorial of $userSet is $factorial."

> 

:::info
* 如果你要輸入更多的參數，請使用 **空格** 區分不同參數

* 如果輸入的參數有包含空格，需使用單引號（雙引號也可以）包裹空格
:::

:::warning
* 使用參數時，建議使用 test 命令（`-n`、`-z`）來測試參數是否存在，避免取不到參數的錯誤
:::

### Shell 腳本取得參數總數：`$#`

* `$#` 符號可以取得使用者輸入的參數總數，**這個參數總數不包括腳本本身，也就是不包括 `$0`**

:::warning
* **符號特殊改變**：

有個特殊情況，如果外部已經用「$ + 花括號, `${ }`」包裹，那取參數總數的方式就會變成 `${!#}`；**花括號內不能用 `$`，要改用 `!`**
> 使用 `${!#}` 時，如果參數總數為 0，則輸出腳本自身
:::

* 取得輸入給 Shell 腳本參數總數的範例：

        #!/bin/bash

        tpc=$#

        echo "total param count = $tpc"

        echo "total param count = ${!#}"

        if [ $tpc -lt 2 ] ; then
            echo "param too less"
        elif [ $tpc -gt 2 ] ; then 
            echo "param too more"
        else 
            echo "result: $[ $1 + $2 ]"
        fi

> 

### Shell 腳本取得所有參數：`$*`、`$@` 差異

* `$*`、`$@` 兩個符號都可以取得所有參數，不過他們兩個還是有不同的地方；**差異點在於對於看待參數時是否分離**

| 符號 | 特點 |
| - | - |
| $* | 將所有參數視為一個個體（整體） |
| $@ | 將所有參數分開看待 |

* Shell 讀取所有參數的範例：

        #!/bin/bash

        for tmp in "$*" ; do 
            echo "\$*: $tmp"
        done

        for tmp in "$@" ; do
            echo "\$@: $tmp"
        done

從下圖中，我們可以看到 `$*` 確實將全部的參數視作一個整體

> 

### 取得上次命令退出碼：`$?`

* 使用 `$?` 可以取得上次執行的命令的退出碼（這邊要特別注意的是，**`$?` 符號只保存最近一次**，它不會保存超過一次以上的退出碼）；範例如下…

    echo "HelloWorld"

    echo $?

    ls 123

    echo $?

> 

### 自身 Shell PID：`$$`

* **使用 `$$` 符號，就可以獲取當前使用的 Shell PID**；範例如下…

    echo $$

> 

## Shell 更多不同變量的變量

除了上述的基礎定義 Shell 變量的方法外，Shell 也可以定義 array 變量、默認變量、PATH 變量... 等等

### Shell 數組變量：Array 變量

* 數組（`Array`）變量在賦予值時，是放置在括號內，並使用空格區分開；格式說明如下表

| 功能 | 格式說明 | e.g |
| - | - | - |
| 宣告 | 放置在括號 `()` 內，並使用空格 (` `) 區分開 | `MyArray=(A B C D E F G)` |
| 單個值 | 數組變數放置花括號 `{}` 內，並使用中括號 `[]` 指定 | `${MyArray[2]}` |
| 全部值 | 同上，不過中括號內使用 `*`，**將全部數據視為++一個數據++** | `${MyArray[*]}` |
| 全部值 | 同上，不過中括號內使用 `@`，**它會將數組中的數據 ++單獨++ 展開** | `${MyArray[@]}` |
| 取消變數 | 使用 unset | - |

    ## 宣告並設定值
    MyArray=(A B C D E F G)

    ## 預設取出第一個
    echo $MyArray

    ## 取單個值
    echo ${MyArray[2]}

    ## 取全部值
    echo ${MyArray[*]}

    ## 取消變數
    unset MyArray

    echo ${MyArray[*]}

> 

* 另外一個 Shell 數組變量的宣告方式，使用大括號 `{}`：

**大括號宣告陣列（`array`）還可以指定「間距」**，格式為 `{first..last..step}`，其中 `step` 就代表了間距；範例如下

    for VAL in {0..10..2}; do; echo "$VAL"; done

> 

### 默認 Shell 變量

* 默認情況下，Bash shell 會用一些**特定的變量來定義系統環境** （這些特定變量就是默認 Shell 變量）；以下列出幾個常見變量（默認環境變量有很多，如有需要請查表）

> 這些默認變量並非一定有值，有可能為空

| Shell 變量 | 功能描述 |
| - | - |
| HOME | 當前用戶目錄 |
| IFS | 用來切割文本的字符串 |
| PS1 | Shell 命令 主提示 符號 |
| PS2 | Shell 命令 次提示 符號 |
| PS3 | Select 命令 提示 符號 |
| EUID | 當前用戶的有效用戶 ID |
| BASH | 當前 Shell 實例的全路徑名 |
| BASH_ENV | Shell 腳本啟動前會嘗試運行該變量定義的 **啟動文件** |
| GROUPS | 當前用戶的群組 |

> 

:::info
* 默認變量可以使用 `set` 指令列出

但同時也要注意，不是所有默認環境變量都會在運行 `set` 命令時列出
:::

### PATH 環境變量：暫時環境變量

* PATH 環境變量用於進行命令、程序查找的目錄；當使用外部命令時，就會去查找 PATH 變量中的路徑，並在這些路徑下找命令

    echo $PATH

> 路徑之間使用 `:` 隔開
>
> 

* 這裡來說明，**如何暫定 PATH 變量**

**暫時環境變量的生命週期只會依存於 Shell 的命生週期**，如果 Shell 結束，這個暫定的 PATH 變量也會結束；範例如下…

    echo $PATH

    ## 新增路徑（使用 `:` 隔開）
    PATH=$PATH:/home/alien/Desktop/test

    ## 再次查看 PATH 就會發現有新增
    echo $PATH

> 

:::success
* 如果希望 sub shell 也可以使用自己的 PATH，那在定義時就要加入 `export` 關鍵字

        export PATH=$PATH:/home/alien/Desktop/test

:::

## Shell 的啟動 & 環境變量

如果要讓環境變量永久化，那就要將環境變量設定寫入 **某些文件**；所以這裡我們要先來 **討論 Shell 的啟動 & 環境變量的關係**

* **Shell 啟動一般來說有以下幾種方式**

1. **登入式**：登入帳號默認的登入 Shell；可以是透過 `/bin/login`, `SSH` ... 等等方式從中端登入，這些方式就稱為 登入式 Shell

> 每個帳號預設的 Shell

2. **交互式**：非登入 Shell；如同登入帳戶後，在 Linux GUI 中開啟的 Shell

> sub shell 的概念

3. **腳本式**（又稱為非交互式）：作為腳本運行的 Shell

> 腳本 Shell 其實就是文本，而文本在開頭就會指定 shell 類型；
>
> e.g : `#!/bin/bash`

### Shell 提示字元

* 我們可以透過設定 `PS1` 變量來改變當前 Shell 視窗的提示字元

:::warning
* 替換字元不要使用 Shell 關鍵字 (不要用 `<`、`>`、`&`、`{}`、`=` ... 等等符號)
:::

替換格式如下

    PS1='<替換關鍵字>'

常用 替換關鍵字 如下

| 關鍵字 | 功能 |
| - | - |
| `\u` | 當前使用者名 |
| `\h` | Host 名稱 |
| `\!` | 當前已輸入的指令號（History 統計數量） |
| `\w` | 當前完整目錄 |
| `\W` | 當前目錄（只有目錄，沒有全路徑） |
| `\$` | 依照權限顯示，如果是使用者顯示 `$` 符號，如果是管理者則顯示 `!` 符號 |

    # User 名稱
    # Host 名稱
    # 指令號
    # 當前目錄
    # 權限顯示
    PS1='\u@\h(\!)\W\$'

> 

### 登入 Shell：加載順序

* 登入的 Shell 會從「5 個」不同的文件中讀取命令，而這些文件的讀取也是有順序的，順序功能如下

1. **`/etc/profile` 內會呼叫並讀取 `/etc/profile.d` 目錄，該目錄會保存多個 sh 腳本**

| 文件 | 功能 | 補充 |
| - | - | - |
| `/etc/profile` | 主啟動文件 | 每個用戶登入時都會加載該文件 |

        ## 查找關鍵字
        cat /etc/profile | gerp -A 10 profile

        ls -laF /etc/profile.d/

> 可以發現腳本內會讀取 `/etc/profile.d` 目錄中所有 `.sh` 結尾的文件
>
> 

2. 接下來就是登入用戶後（針對用戶，可根據需求訂製），會加載的啟動文件（每個發行版使用的文件不同）

| 加載順序 | 文件 | 補充 |
| - | - | - |
| 1 | `$HOME/.bash_profile` | - |
| 2 | `$HOME/.bash_login` | - |
| 3 | `$HOME/.profile` | - |
| - | `$HOME/.bashrc` | **該文件是透過其他文件被加載** |

:::warning
**並非每個文件都存在**，大部分 Linux 發行版都只會使用這些文件的 1 ~ 2 個
:::

        ## Ubuntu 22 中是透過 `$HOME/.profile` 文件加載 `$HOME/.bashrc`
        
        cat ./.profile | grep bashrc

> 

### 交互式 Shell

* 交互式 Shell 也就是 sub shell，**它在是在登入後才啟動的 Shell，所以自然不會讀取 `/etc/profile` 文件**；

**交互式 Shell 會讀取 `$HOME/.bashrc` 文件**

    cat .bashrc | grep -v -E "^#"

:::info
* **`.bashrc` 有幾個作用**

1. 加載查看 `/etc/bash.bashrc`

2. 載入用戶設定的別名 （`alias`）
:::

### 非交互式 Shell

* 非交互式 Shell (Shell 腳本) 啟動時會先檢查 `BASH_ENV` 全局變量，並去讀取它的值去加載啟動文件

> `BASH_ENV` 不一定會有設定值

    printenv BASH_ENV

一般來說 sub shell 會導出父 shell 的變量來使用 (記得用 `export`)

### 永久化環境變數

* 一般來說可以寫在以下兩個文件中

| 寫入文件 | 注意事項 |
| - | - |
| `/etc/profile` | **更新系統版本後就會被刷掉**，最好是改成在 `/etc/profile.d` 目錄下創建一個 `.sh` 文件 |
| `$HOME/.bashrc` | 可適用於大多數 Shell，如果是非交互式 Shell 則要注意 `BASH_ENV` 設定 |

## Appendix & FAQ

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