Bash概论 - Linux系列教程补充篇

萌小芊 2018-03-09

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本篇是我最开始学习Linux命令时看的一篇帖子，最早见于ChinaUnix (这次查找其出处时发现2002年就有这篇)。学习过程中，遇到问题就查一下。这次看到，把格式整理了，部分内容做了校对，增加了解释和示例，分享于此，也是对之前我们写的16篇Linux入门和生物信息常用Linux命令文章 (包括最基础操作、环境变量、可执行属性，命令行运行监测、常见错误、快捷操作、管道、标准输入输出、软件安装、Docker、Conda、定期备份、配置信息查询、awk、sed、vim)的补充。

Bash特殊字符

1. 通配符:

*: 匹配任何字符

**: 匹配任何字符串

*?: 匹配任何单个字符

2. 集合运算符

用一些单个字、一个连续范围或断续的字符集合作为通配符

[a-z]: 用字符集合作通配符匹配单个字符, 如: [aeiou], [a-o], [A-Z], [0-9]

[!A-Za-z0-9]: 除了集合外的所有字符组成的集合作通配符

3. 花括号展开式（可以嵌套）:

c{a{r,t,n}, b{r,t,n}}s 可以匹配cars cats cans cbrs cbts cbns

4. 其它特殊字符:

(): 子shell运行；比如 (cd ehbio; mdkir ysx)进入ehbio目录，新建ysx文件夹，运行完之后还在当前目录。

': 强引用字符串, 不解释特殊字符

': 弱引用字符串, 解释所有特殊字符

;: 命令分隔符（命令终止符）, 运行在一行里执行多条命令;一般在终端直接写判断语句或执行for循环时用。

#: 行注释
$: 变量表达式，变量解析&: 在后台执行命令，在for循环中也可用作命令分割符，取代done前面的;

Bash变量

1. 自定义变量

用户自定义的变量由字母、数字和下划线组成, 并且变量名的第一个字符不能为数字, 且变量名大小写敏感。

varname=value 注意bash不能在等号两侧留空格

shell语言是非类型的解释型语言, 给一个变量赋值实际上就是定义了变量, 而且可以赋不同类型的值。引用变量有两种方式, {varname}, 为防止变量在字符串中产生歧义建议使用第二种方式, 引用未定义的变量其值为空。

ct@ehbio:~$ a='EHBIO'ct@ehbio:~$ echo ${a}EHBIOct@ehbio:~$ echo $aEHBIO#出错了ct@ehbio:~$ echo $agood#引用变量时大括号的作用ct@ehbio:~$ echo ${a}goodEHBIOgoodct@ehbio:~$ echo $a.goodEHBIO.good#出错了ct@ehbio:~$ echo $a_good#引用变量时大括号的作用ct@ehbio:~$ echo ${a}_goodEHBIO_good

为了使变量可以在其它进程中使用, 需要将变量导出: export varname

2. 环境变量

可以用set命令给变量赋值或查看环境变量值, 使用unset命令清除变量值, 使用export导出变量将可以使其它进程访问到该环境变量。可以把设置保存到.bashrc或.bash_profile中, 成为永久的环境变量。

环境变量不限于我们之前讲过的可执行程序的环境变量、动态库、Python模块的环境变量，任何变量都可以的。

3. 位置变量

位置变量对应于命令行参数, 其中$0为脚本名称, $1为第一个参数, 依次类推, 参数超过9个必须使用${}引用变量。shell保留这些变量, 不允许用户以另外的方式定义它们, 传给脚本或函数的位置变量是局部和只读的, 而其余变量为全局的（可以用local关键字声明为局部）。

4. 其它变量

$?: 保存前一个命令的返回码; 0为运行成功，常用来判断上一个程序的退出状态。

$$: 当前shell的进程号

$!: 上一个子进程的进程号

$#: 传给脚本或函数的参数个数, 即位置变量数减1(1代表脚本自身)
$*和$@: 传给脚本的所有参数(不包含脚本本身), 每个参数以$IFS分隔（一般内为空格\TAB\换行）; 两者的不同点是引号括起来时，$*会被作为一个整体，$@还是单个的参数。

ct@ehbio:~$ cat ehbio_testParam.sh#!/bin/bashecho 'EHBIO${IFS}great'echo '$*'echo -ne '\t';echo $*echo '$@'echo -ne '\t';echo $@echo 'Each element in $*:'for i in '$*'; do    echo -ne '\t';    echo $i;doneecho 'Each element in $@:'for i in '$@'; do    echo -ne '\t';    echo $i;donect@ehbio:~$ bash ehbio_testParam.sh sheng xin bao dianEHBIO     great$*    sheng xin bao dian$@    sheng xin bao dianEach element in $*:    sheng xin bao dianEach element in $@:    sheng    xin    bao    dian

Bash操作符

1. 字符串操作符（替换操作符）

${var:-word}: 如果var存在且不为空, 返回它的值, 否则返回word
${var:=word}: 如果var存在且不为空, 返回它的值, 否则将word赋给var, 返回它的值
${var:+word}: 如果var存在且不为空, 返回word, 否则返回空
${var:?message} 如果var存在且不为空, 返回它的值,
否则显示“-bash: var: message”, 然后退出当前命令或脚本
${var:offset[:length]} 从offset位置开始返回var的一个长为length的子串, 若没有length, 则默认到var串末尾

ct@ehbio:~$ echo ${var:?message}
-bash: var: message
ct@ehbio:~$ var='sheng xin bao dian'
ct@ehbio:~$ echo ${var:6:3}
xin
ct@ehbio:~$ echo ${var:?message}
sheng xin bao dian
ct@ehbio:~$ echo $?
0
ct@ehbio:~$ unset var
ct@ehbio:~$ echo ${var:?message}
-bash: var: message
ct@ehbio:~$ echo $?
1
ct@ehbio:~$ echo ${var:=ehbio}
ehbio
ct@ehbio:~$ echo ${var}
ehbio

2. 模式匹配操作符

${var#pattern} 从var头部开始, 删除和pattern匹配的最短模式串, 然后返回剩余串

${var##pattern} 从var头部开始, 删除和pattern匹配的最长模式串, 然后返回剩余串, basename path＝${path##*/}

${var%pattern} 从var尾部开始, 删除和pattern匹配的最短模式串, 然后返回剩余串, dirname path＝${path%/*}

${var%%pattern} 从var尾部开始, 删除和pattern匹配的最长模式串, 然后返回剩余串

${var/pattern/string} 用string替换var中和pattern匹配的最长模式串

个人最常用的是最后一个，常用于for循环中。

ct@ehbio:~$ var='sheng xin bao dian good'ct@ehbio:~$ ${var/good/great}-bash: sheng: command not foundct@ehbio:~$ echo ${var/good/great}sheng xin bao dian great

比如获取fastq文件的名字部分

for i in `ls *_1.fq.gz`; do j=${i/_1.fq.gz/}; echo '$j'; done

Shell中条件和test命令

Bash可以使用[ … ]结构或test命令测试复杂条件格式: [ expression ] 或 test expression返回一个代码, 表明条件为真还是为假, 返回0为真, 否则为假。注: 左括号后和右括号前空格是必须的语法要求

1. 文件测试操作符

-d file: file存在并且是一个目录
-e file: file存在
-f file: file存在并且是一个普通文件
-g file: file存在并且是SGID(设置组ID)文件
-r file: 对file有读权限
-s file: file存在并且不为空
-u file: file存在并且是SUID(设置用户ID)文件
-w file: 对file有写权限
-x file: 对file有执行权限, 如果是目录则有查找权限
-O file: 拥有file
-G file: 测试是否是file所属组的一个成员
-L file: file为符号链接
file1 –nt file2: file1比file2新

file1 –ot file2: file1比file2旧

举两个例子

ct@ehbio:~$ touch olderct@ehbio:~$ touch newerct@ehbio:~$ if test -e older; then echo 'older esists'; fiolder esistsct@ehbio:~$ if test -s older; then echo 'older is unempty'; fict@ehbio:~$ if [ -s older ]; then echo 'older is unempty'; fict@ehbio:~$ if [ ! -s older ]; then echo 'older is empty'; fiolder is emptyct@ehbio:~$ if [ newer -nt older ]; then echo 'newer'; finewer

2. 字符串操作符

str1=str2 str1和str2匹配
str1!=str2 str1和str2不匹配
str1>str2 str1大于str2
-n str str的长度大于0（不为空）-z str str的长度为0（空串），常用于判断必须的命令行参数是否传入

# 字符串的大小比较的是最先遇到的不同的ASCII码的大小ct@ehbio:~$ if test '10'>'20'; then echo '10>20'; fi10>20ct@ehbio:~$ if test 10>20; then echo '10 < 20';="">

3. 整数操作符

var1 –eq var2 var1等于var2
var1 –ne var2 var1不等于var2
var1 –ge var2 var1大于等于var2
var1 –gt var2 var1大于var2
var1 –le var2 var1小于等于var2
var1 –lt var2 var1小于var2

ge: great equal; gt: great than

需要注意的是常用的数学运算符给了字符串比较，数字比较使用的却是英文缩写

数学表达式也可以

if (( 3>2 )); then echo 'TRUE'; fiTRUE

4. 逻辑操作符

!expr 对expr求反expr1 && expr2 对expr1与expr2求逻辑与, 当expr1为假时不再执行expr2
expr1 || expr2 对expr1与expr2求逻辑或, 当expr1为真时不再执行expr2

Shell流控制

1. 条件语句: if

if, then, elif, else, fi是关键词，其它的是需要替换掉的。

if conditions; then    do sth when conditions are trueelif another_conditions; then    do sth when another_conditions are trueelse:    do sth when above condiitons are all falsefi

if test $guanzhu_sxbd == 'already'; then    echo 'Enjoy it'elif test $guanzhu_hjyz == 'already'; then    echo 'Enjoy it'else    echo 'Guan zhu them'fiEnjoy it

2. 确定性循环: for do done 常用的批量操作方式

遍历一个列表，取出每个元素，针对性操作。

for i in `ls *_1.fq.gz`; do echo '$i'; done

3. 不确定性循环: while和until

declare -i a #定义整数变量a=1 # 初始化变量while test $a -lt 3; do echo $a a=$a+1done echo $a

4. 选择结构: case和select (类似getopts)

ct@ehbio:~$ cat select_case.shPS3='Input the position of selected parameter (1 for exit):'select opts in a b c ddo    case $opts in        a)            exit 0;            ;;        b)            echo ' Parameters $opts'            ;;        c)            echo ' Parameters $opts'            ;;        d)            echo ' Parameters $opts'            ;;        ?)            echo 'Unknown'            ;;    esacdonect@ehbio:~$ bash select_case.sh 1) a2) b3) c4) dInput the position of selected parameter (1 for exit):2 Parameters bInput the position of selected parameter (1 for exit):3 Parameters cInput the position of selected parameter (1 for exit):4 Parameters dInput the position of selected parameter (1 for exit):1

5. 命令shift

将存放在位置变量中的命令行参数依次向左传递shift n 命令行参数向左传递n个参数串

ct@ehbio:~$ cat ehbio_testParam.sh#!/bin/bashecho 'Each element in $*:'for i in '$*'; do    echo -ne '\t';    echo $i;doneecho $1shiftfor i in '$*'; do    echo -ne '\t';    echo $i;donect@ehbio:~$ bash ehbio_testParam.sh sheng xin bao dianEach element in $*:    sheng xin bao diansheng    xin bao dian

Shell函数

function function_name () { function body}定义函数，函数参数的获取同命令行参数获取。

ct@ehbio:~$ cat test_func.sh function show_ehbio () {    echo $@    echo $1}show_ehbio 'EHBIO great' 'SXBD great'ct@ehbio:~$ bash test_func.shEHBIO great SXBD greatEHBIO great

输入输出

1. I/O重定向

管道、标准输入输出之前有过详细介绍。

: 输入重定向

>: 输出重定向(没有文件则创建, 有则覆盖)

>>: 输出重定向(没有则创建, 有则追加到文件尾部)

: 输入重定向(here文档)

command < label="" input…="" label="" 说明:="" 使一个命令的输入为一段shell脚本(input…),="">

ftp: USER=anonymous  PASS=YC@163.com  #-i: 非交互模式 -n: 关闭自动登录  ftp –i –n < end="" open="" ftp.163.com=""  user="" $user="" $pass=""  cd="" ub=""  close="">

2. 字符串I/O操作

字符串输出: echo

命令选项: -e: 启动转义序列 -n: 取消输出后换行 (前面已经用到过)

3. 字符串输入: read 可以用于用户交互输入, 也可以用来一次处理文本文件中的一行

命令选项:

ct@ehbio:~$ read -p 'Enter the best tutorial: ' tutorialEnter the best tutorial: Sheng Xin Bao Dianct@ehbio:~$ echo $tutorialSheng Xin Bao Dian# 隐藏输入内容ct@ehbio:~$ read -s -p 'Enter your password: ' passwordEnter your password: ct@ehbio:~$ echo $passwordhaha

命令行处理命令行处理命令

getopts 有两个参数, 第一个为字母和冒号组成的选项列表字符串, 第二个为一个变量名

选项列表字符串以冒号开头的选项字母排列组成, 如果一选项需要一个参数则该选项字母后跟一个冒号

getopts分解第一参数, 依次将选项摘取出来赋给第二个参数变量

如果某选项有参数, 则读取参数到内置变量OPTARG中内置变量OPTIND保存着将被处理的命令行参数（位置参数）的数值选项列表处理完毕getopts返回1, 否则返回0 如:

在我们推出的一步绘图脚本里面，就是使用Bash封装的R脚本，通过修改命令行参数，完成热图、柱状图、线图、Venn图、火山图、泡泡图等图形的绘制和定制。

while getopts 'hf:m:a:A:b:I:t:x:l:j:J:d:F:G:H:P:L:y:V:D:c:C:B:X:Y:R:w:u:r:o:O:s:S:p:z:Z:v:e:E:i:' OPTIONdo        case $OPTION in                h)                        usage                        exit 1                        ;;                f)                        file=$OPTARG                        ;;                m)                        melted=$OPTARG                        ;;                .                .                .                ?)                        usage                        exit 1                        ;;        esacdone