ПРОГРАММИРОВАНИЕ
НА Shell (UNIX)

1. ВВЕДЕНИЕ
2. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА
3. ПРОСТЕЙШИЕ СРЕДСТВА SHELL

   Структура команд
   Группировка команд.
   Перенаправление команд
   Генерация имен файлов.
   Командные файлы.
   

4. СРЕДА SHELL (ПЕРЕМЕННЫЕ И ПАРАМЕТРЫ)

   Shell-переменные
   Экранирование
   Манипуляции с shell-переменными
   Экспорт переменных
   Параметры
   Подстановки shell-интерпретатора
   Программная среда
   

5. ПРОГРАММНЫЕ СТРУКТУРЫ

   Команда TEST ("[ ]")
   Условный оператор "IF"
   Оператор вызова ("CASE")
   Оператор цикла с перечислением ("FOR")
   Оператор цикла с истинным условием ("WHILE")
   Оператор цикла с ложным условием ("UNTIL")
   Пустой оператор
   Функции в shell
   Обработка прерываний ("TRAP")
   

6. ЛИТЕРАТУРА

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.

Сколько операционных систем взошло и зашло на компьютерном небосклоне за время существования UNIX!

ОС Unix стоит на трех китах: язык Си, файловая система, командный язык. В дальнейшем к ним добавились система X Window и протоколы TCP/IP.

Язык Си, на котором написана сама операционная система, с одной стороны, сочетает в себе свойства языка высокого уровня: описание типов, программные структуры if, for, while и т.п., а с другой - содержит средства, присущие обычно языкам уровня ассемблера: регистровые переменные, адресную (ссылочную) арифметику, возможности работы с полями бит и отдельными битами и т.п.

Содержание

			  /
			  |
  -----------------------------------------------------------
 |     |     |    |    |    |    |                 |    |     |
bin    boot  dev  etc  lib  mnt  sys    .   .   .  tmp  unix  usr

    /usr/bin   /usr/games   /usr/include   /usr/lib

    /usr/include/sys/conf

	 include/sys/conf

	    ls -l /usr

   drwxrwxr-x  2  root  2048  nov 3  12:11  bin
   -rwxr--r--  1  root   861  may 11 20:11  boot
   drwxrwxr-x  2  root  1024  jan 9  11:55  dev
   drwxrwxr-x  1  root  4096  may 11 20:11  dos
   drw-r--r--  3  root  4096  nov 17 12:01  include
   drwxr-xr-x  7  root  480   nov 17 12:30  lib

	cd  /usr/include/sys

	cd  include/sys

    mkdir <имена создаваемых каталогов>

    rmdir <имена удаляемых каталогов>

    rm <имена удаляемых файлов>

    rm файл-1

   rmdir файл-1

    mv старое-имя новое-имя

    cp старое-имя новое-имя

    chmod 755 расчет

[Назад] [Содержание]

3. ПРОСТЕЙШИЕ СРЕДСТВА SHELL

• 3.1. СТРУКТУРА КОМАНД
• 3.2. ГРУППИРОВКА КОМАНД.
• 3.3. ПЕРЕНАПРАВЛЕНИЕ КОМАНД
• 3.4. ГЕНЕРАЦИЯ ИМЕН ФАЙЛОВ.
• 3.5. КОМАНДНЫЕ ФАЙЛЫ.

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 (если угодно - она начинает взаимодействовать с вами). 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 (из наиболее популярных в последнее время) и другие. Более того, каждый пользователь может создать свой командный язык. Может одновременно на одном экземпляре операционной системы работать с разными командными языками.

Так например, если вы подготовите в редакторе файл "f1":

    echo Hello!

то это будет обычный текстовый файл, содержащий команду "echo", которая при выполнении выдает все написанное правее ее на экран. Можно сделать файл "f1" выполняемым с помощью команды "chmod 755 f1". Но его можно ВЫПОЛНИТЬ, вызвав явно команду (!) "sh" ("shell"):

    sh f1

или

    sh < f1

Файл можно выполнить и в текущем экземпляре "shell". Для этого существует специфическая команда "." (точка), т.е.

    . f1

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.

3.1. Структура команд

Команды в shell обычно имеют следующий формат:

    <имя команды> <флаги> <аргумент(ы)>

Например:

    ls  -ls  /usr/bin

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, tar, dd, find и ряд других.

Как правило (но не всегда), первое слово (т.е. последовательность символов до пробела, табуляции или конца строки) 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.

3.2. Группировка команд.

Средства группировки:

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 (экзотическую) 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:

--------------------------------
| $ 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

    k1 && k2; k3

где k1, k2 и k3 - какие-то команды, то "k2" будет выполнена только при успешном завершении "k1"; после любого из исходов обработки "k2" (т.е. "k2" будет выполнена, либо пропущена) будет выполнена "k3".

    k1 && {k2; k3}

Здесь обе команды ("k2" и "k3") будут выполнены только при успешном завершении "k1".

    {k1; k2} &

В фоновом режиме будет выполняться последовательность команд "k1" и "k2".

Фоновые процессы (как и теневую экономику) 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 иметь имя привилегированного пользователя).

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.

3.3. 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 >f1

команда "ls" сформирует список файлов текущего каталога и поместит его в файл "f1" (вместо выдачи на экран). Если файл "f1" до этого существовал, то он будет затерт новым.

    pwd >>f1

команда pwd сформирует полное имя текущего каталога и поместит его в конец файла "f1", т.е. ">>" добавляет в файл, если он непустой.

Символы "<" и "<<" обозначают перенаправление ввода.

    wc -l <f1

подсчитает и выдаст на экран число строк в файле f1.

    ed f2 <<!

создаст с использованием редактора файл "f2", 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 <f3 >f4   и   wc -l >f4 <f3

выполняются одинаково: подсчитывается число строк файла "f3" и результат помещается в файл "f4".

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 об'единять и более двух команд, когда все они, возможно кроме первой и последней - фильтры:

    cat f1 | grep -h result | sort | cat -b > f2

Данный конвейер из файла "f1" ("cat") выберет все строки, содержащие слово "result" ("grep"), отсортирует ("sort") полученные строки, а затем пронумерует ("cat -b") и выведет результат в файл "f2".

Поскольку устройства в ОС UNIX представлены специальными файлами, их можно использовать при перенаправлениях. Специальные файлы находятся в каталоге "/dev". Например, "lp" - печать; "console" - консоль; "ttyi" - i-ый терминал; "null" - фиктивный (пустой) файл (устройство).

Тогда, например,

    ls > /dev/lp

выведет содержимое текущего каталога на печать, а f1 < /dev/null обнулит файл "f1".

    sort f1 | tee /dev/lp | tail -20

В этом случае будет отсортирован файл "f1" и передан на печать, а 20 последних строк также будут выданы на экран.

Вернемся к перенаправлению выхода. Стандартные файлы имеют номера: 0 - stdin, 1 - stdout и 2 - 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 f1 f2

которая должна выдать на экран последовательно содержимое файлов "f1" и "f2", выдаст вам, например, следующее

   111111 222222
   cat: f2: No such file or directory

где 111111 222222 - содержимое файла "f1", а файл "f2" 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 f1 f2 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 f1 f2 >>ff 2>ff

Можно указать не только какой из стандартных файлов перенаправлять, но и в какой стандартный файл осуществить перенаправление.

    cat f1 f2 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.

3.4. Генерация имен файлов.

При генерации имен используют метасимволы:

3.5. 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

Еще раз отметим, что shell-интерпретатор, это всего лишь одна из сотен команд ОС UNIX, имеющая равные с прочими привилегии.

[Назад] [Содержание][Вперед]

Программирование на shell здесь описано достаточно полно, но далеко не исчерпывающе :-) Поэтому знакомство с литературой не только желательно, но и необходимо. Тем более, что описание даже стандартных команд (в силу очень больших об'емов) здесь отсутствует.

Список литературы содержит некоторые из (быстро растущего перечня) книг на русском языке.

При подготовке материалов по программированию на shell прежде всего использованы книги [ 9, 1, 10, 11 ].

6. ЛИТЕРАТУРА

1. Кристиан К. Введение в операционную систему UNIX. - М.: Финансы и статистика, 1985. -318 с.
2. Готье Р. Руководство по операционной системе UNIX. -М.: Финансы и статистика, 1985. -232 с.
3. Браун П. Введение в операционную систему UNIX. -М.: Мир, 1987. -287 с.
4. Томас Р., Йейтс Дж. Операционная система UNIX. Руководство для пользователей. -М.: Радио и связь, 1986. -352 с.
5. Банахан М., Раттер Э. Введение в операционную систему UNIX. -М.: Радио и связь, 1986. -341 с.
6. Тихомиров В.П., Давидов М.И. Операционная система UNIX: Инструментальные средства программирования. -М.: Финансы и статистика, 1988. -206 с.
7. Баурн С. Операционная система UNIX. -М.: Мир, 1986. -462 с.
8. Беляков М.И. и др. Инструментальная мобильная операционная система ИНМОС. -М.: Финансы и статистика, 1985 -231 с.
9. Топхем Д., Чьюнг Х.В. Юникс и Ксеникс. -М.: Мир, 1988. -392 с.
10. Беляков М.И., Рабовер Ю.И., Фридман А.Л. Мобильная операционная система. -М.: Радио и связь, 1991 -208 с.
11. Керниган Б.В., Пайк Р. UNIX - Универсальная среда программирования. -М.: Финансы и статистика, 1992 -304 с.

[Назад] [Содержание]