2.1 正則表達式與變量

2.1.1 正則表達式的組成與應用1.什么是正則表達式

正則表達式（Regular Expression，RE）就是由一系列特殊字符組成的字符串。其中每個特殊字符都被稱為元字符，這些元字符并不表示它們字面上的含義，而是被解釋為一些特定的含義。

正則表達式是由普通字符和元字符共同組成的集合，這個集合用來匹配（或指定）模式。正則表達式的主要功能是文本查詢和字符串操作，正則表達式可以匹配文本的一個字符或字符集合。

例如，a、b、1、2等字符屬于普通字符，普通字符可以按照字面意思理解，如a只能理解為英文的小寫字母a，沒有其他隱藏含義。而*、^、[ ]等元字符，shell賦予了它們超越字面意思的意義，如*符號的字面意義只是一個符號，而實際上卻表示了重復前面的字符0次或多次的隱藏含義。

2．正則表達式的組成

一個正則表達式包含下列一項或多項。

? 一個字符集：這里所指的字符集只包含普通字符，這些字符只表示它們的字面含義。正則表達式的最簡單形式就是只包含字符集，而不包含元字符。

? 錨：錨指定了正則表達式所要匹配的文本在文本行中所處的位置，如^和$就是錨。

? 修飾符：它們擴大或縮小（修改）了正則表達式匹配文本的范圍。修飾符包含星號、括號和反斜杠。

正則表達式中常用的一些符號以及對應的意義見表2-1。

其中：

? *用于匹配前面一個普通字符的0次或多次重復，例如，hel*o，*符號前面的普通字符是l，*字符就表示匹配l字符0次或多次，如字符串helo、hello、hellllllo都可以由hel*o來表示。

? .用于匹配任意一個字符，例如，…73. 表示前面3個字符為任意字符，第4和第5個字符是7和3，最后一個字符為任意字符，如xcb738、4J973U都能匹配上述字符串。

? ^用于匹配行首，表示行首的字符是^字符后面的那個字符，例如：^cloud表示匹配以cloud開頭的行

? $匹配行尾，$放在匹配字符之后，例如，micky$表示匹配以micky結尾的所有行，^$表示匹配空白行。

? []匹配字符集合，在正則表達式中，將匹配中括號字符集中的某一個字符，例如：

? [xyz]將會匹配字符x、y、或z。

? [c-n]匹配字符c～n之間的任意一個字符。

? [B-Pk-y]匹配從B～P，或者從k～y之間的任意一個字符。

? [a-z0-9]匹配任意小寫字母或數字。

? [^b-d]將會匹配范圍在b～d之外的任意一個字符。這就是使用^對字符集取反的一個實例。

? 將多個中括號字符集組合使用，能夠匹配一般的單詞或數字，例如，[Yy][Ee][Ss]能夠匹配yes、Yes、YES、yEs等，[0-9][0-9][0-9]-[0-9][0-9]-[0-9][0-9][0-9][0-9]可以匹配社保碼。

下面來看第1個例子，操作如下：

從輸出可以看出，精確匹配了exp2.txt文件中所有的非字符內容。

? \用來轉義某個特殊含義的字符，這意味著，這個特殊字符將會被解釋為字面含義。例如：

? \$將會被解釋成字符$，而不是RE中匹配行尾的特殊字符。相似的，\\將會被解釋為字符\。

? 轉義的尖括號\<...\>用于匹配單詞邊界，尖括號必須被轉義才含有特殊的含義，否則它就表示尖括號的字面含義。

? \<the\>完整匹配單詞the，不會匹配them、there、other等。

? \{\}系列符號表示前一個字符的重復次數。

? \{n\}匹配前面字符出現n次，如JO\{3\}B匹配JOOOB。

? \{n,\}匹配前面字符至少出現n次，如JO\{3,\}B匹配JOOOB、JOOOOB、JOOOOOB等字符串。

? \{n,m\}匹配前面字符出現n次與m次之間，如JO\{3,6\}B匹配JOOOB、JOOOOOOB等字符串。

例如，[a-z]\{5\}匹配5個小寫英文字母，如hello、house等。

繼續看第2個例子，操作如下：

可以看出，grep數字中精確匹配了iivey這個單詞。

2.1.2 shell中的變量與應用

1．變量的定義與分類

變量用于保存有用信息，如路徑名、文件名、數字等。Linux用戶使用變量定制其工作環境，使系統獲知用戶相關的配置。變量本質上是存儲數據的一個或多個計算機內存地址。

shell中的變量可分為如下幾種。

? 用戶自定義變量，如，myname，這類變量是由用戶自己定義、修改和使用。

? shell環境變量PATH，這類變量是由系統維護，用于設置用戶的shell工作環境，只有少數的變量用戶可以修改其值。

? 位置參數變量（Positional Parameters），這類變量通過命令行給程序傳遞執行參數，可用shift命令實現位置參數的遷移。

? 內部參數變量（Special Parameters），這類變量是Bash預定義的特殊變量，用戶不能修改其值。

2．變量的賦值

變量是某個值的名稱，引用變量值稱為變量替換，$符號是變量替換符號，如variable是變量名，那么$variable就表示變量的值。

變量賦值有兩種格式：

切記等號的兩邊不可以有空格；如果值（value）中包含空格，則必須用雙引號括起來，沒有空格時也可以用引號，效果和不用一樣；變量名只能包括大小寫字母（a～z和A～Z）、數字（0～9）、下畫線（_）等符號，并且變量名不能以數字開頭，否則視為無效變量名，變量區分大小寫。

3．變量聲明和使用

要使用變量，首先要進行變量的聲明，因為shell變量是弱類型的，因此不用聲明變量的類型，變量聲明與賦值的格式如下：

變量一旦聲明和賦值完成，就可以進行引用了，變量引用的方法有兩種：

兩種引用方法，在不同環境可進行不同選擇。一般規則是：如果變量名為一個字符時建議使用方式一，多于一個字符時建議使用方式二。例如，$a、${abc}。

要顯示變量，可以通過echo命令。echo命令可以顯示單個變量取值，變量名前加$即可，例如：

這里仍然建議，輸出引用變量時加{}。如果變量名多于一個字符，不加大括號可能會引起不必要的錯誤。

4．變量清除與只讀

當變量不再使用時，可以通過unset命令進行清除，unset命令清除變量的格式為：

有時想讓某個變量變成只讀，變量一旦設置為只讀，任何用戶不能對此變量進行重新賦值，此時可以使用readonly命令，設置變量只讀格式如下：

下面來看個例子：

可以看出，變量只讀后，無法清除和重新賦值。

5．內部參數變量

內部參數分兩類，一類是命令行參數相關的，見表2-2。

這里有兩個變量需要注意：$*和$@都表示傳遞給腳本或函數的所有參數，但不被雙引號（" "）包含時，都以$1、$2、…、$n的形式輸出所有參數。但是當它們被雙引號（""）包含時，$*會將所有的參數作為一個整體，以$1$2 … $n的形式輸出所有參數；而$@會將各個參數分開，以$1、$2、…、$n的形式輸出所有參數。

另一類內部參數是與進程狀態相關的，常見的參數見表2-3。

下面看一個例子myscript1.sh，腳本內容如下：

這個例子集中演示了位置參數變量、內部參數變量的含義和輸出。執行腳本，后面跟上對應的參數，即可看到對應的不同變量的輸出。操作如下：

再來介紹一個IFS變量，shell腳本中有個變量叫IFS（Internal Field Seprator），內部域分隔符，IFS的默認值為空白（包括空格、Tab和新行），例如：

直接輸出IFS是看不到的，把IFS轉化為八進制就可以看到了，040是空格，011是Tab，012是換行符\n。最后一個012是因為echo默認是會換行的。

這里再來總結下$*和$@的區別，$*會根據IFS的不同來組合值，而$@則會將值用空格來組合值，推薦使用$@，而不是$*。

下面給出一個腳本myscript2.sh，通過輸出就能看到它們的差別：

執行上面腳本，輸出如下：

從這個腳本的執行結果，可以看出$@、$*以及與IFS的關系。

6．位置參數變量

位置參數是一種特殊的shell變量，用于從命令行向shell腳本傳遞參數。

$1表示第1個參數、$2表示第2個參數等，$0表示腳本的名字，從${10}開始，參數號需要用大括號括起來，如${10}、${11}、${100}等。那么位置參數主要用在什么地方呢？常用的環境有兩個：退出/返回從shell命令/腳本的命令行接受參數或在調用shell函數時為其傳遞參數。

7．退出/返回狀態

shell中有多種退出/返回狀態，在寫shell腳本的時候經常用到這些狀態，那么如何獲取腳本的退出/返回狀態呢？可以通過$?來實現。$?用來退出/返回上一條語句或腳本執行的狀態，常見狀態如下：

其實可以在shell腳本中設置退出/返回狀態，通過exit命令來實現。exit命令用于退出/返回腳本或當前shell，在退出/返回的時候，可以設置退出/返回狀態碼，方法如下：

其中，n是一個從0～255的整數，0表示成功退出/返回，非零表示遇到某種失敗，返回值被保存在狀態變量$?中。常見的退出/返回狀態碼見表2-4。

看下面幾個例子：

通過命令的執行和輸出，可以看出，每個退出/返回狀態碼的含義，明白了這些退出/返回狀態碼，就可以在寫shell的時候進行調用，以判斷命令是否執行成功。

8．命令替換

命令替換是指將命令的輸出作為命令替換位置的文本，命令替換的作用是抽取一個命令的輸出，然后使用=操作賦值到一個變量供以后使用。命令替換在shell編程中經常用到，有兩種使用格式，分別是：

注意是反引號，也就是鍵盤〈Esc〉下面的那個鍵，看下面的例子：

兩個例子都是將Nginx的進程數統計出來，然后賦給httpnum和httpnum1變量，在shell腳本中，變量這樣定義后，下面就可以直接引用了。兩種方式各有優缺點，推薦使用第2種方式。

9．read命令

read命令用來接收鍵盤輸入內容為變量賦值，具體用法如下：

若省略變量名，則會將輸入的內容存入默認REPLY變量中。看下面例子：

可以結合不同的引號為變量賦值，規則如下所述。

? 雙引號""：允許通過$符號引用其他變量值。

? 單引號''：禁止引用其他變量值，$視為普通字符，因此引用變量時不要用單引號。

? 反撇號``：將命令執行的結果輸出給變量。

看下面這個shell腳本myscript3.sh：

最后來執行腳本看看輸出結果：

2.1.3 變量測試、截取與替換

1．變量測試的用法

shell支持變量測試和默認賦值，當一個變量不存在的時候，可以默認給此變量進行賦值。變量測試和賦值有多種方式，常見的有4種情況，見表2-5。

看下面這個操作過程，更能清晰地理解每個變量測試的含義：

2．字符串長度與截取

awk和sed可以進行文本中字符串的過濾、篩選和替換。其實，shell本身也支持這種功能，下面就來看看shell中字符串長度與截取的方法，見表2-6。

看下面這個例子，操作過程如下：

此外，shell還支持字符串替換，見表2-7。

需要注意的是old中可以使用通配符。var可以是@或*，表示對每個位置參數進行替換，繼續看下面的例子，操作過程如下：

3．變量的間接引用

先來看一個例子：

這個例子中，想讓$str2輸出Hello World，那么echo $str2將輸出什么呢？是否能夠滿足要求？顯然不能，上面這個輸出中，最后echo $str2會輸出的值為str1，那么如何才能輸出所需要的值呢？可以這樣執行：

上面兩個命令都能實現將str1的值間接的賦給str2，最后結果為Hello World，滿足間接賦值要求。再來看個例子：

那么看下面這幾個組合輸出什么內容：

來執行看看結果：

很顯然，第2個是滿足需要的，通過間接引用變量，實現了變量值的替換。

4．同時輸出多行信息

同時輸出多行信息也經常會使用，有兩種方法可以實現，第1種是使用echo命令，用法如下：

注意，多行內容中不能出現雙引號，否則echo提前結束，若確實需要使用雙引號，需使用轉義字符\。同時輸出多行信息的第2個方法是使用here file，方法如下：

注意：END可以是任意字符串，只要上下一致即可，多行內容中不能出現內容為END開始的行，否則cat提前結束。