Shell 指令碼實用範例與技術解析

Shell 指令碼在系統管理和自動化任務中扮演著至關重要的角色，熟練掌握 Shell 指令碼技巧能大幅提升工作效率。本文從實用角度出發，不僅涵蓋了 Shell 指令碼的基礎知識，也探討了進階應用和最佳實踐。文章內容包含大量的程式碼範例和技術解析，幫助讀者理解 Shell 指令碼的運作機制，並將其應用於實際工作場景中，例如系統資源監控、檔案處理、日期時間格式化、圖形操作等。此外，文章也強調了程式碼的可讀性、可維護性和除錯技巧的重要性，並提供建構 Shell 指令碼函式庫的實用方法，讓讀者能更有效地管理和重用程式碼。

精通 Shell 指令碼：101 個實用範例解析

Shell 指令碼是 Unix、Linux 和 macOS 系統管理中不可或缺的工具，它能夠大幅提升系統操作效率並簡化複雜任務的執行流程。《Wicked Cool Shell Scripts》第二版提供了豐富的實用指令碼和深入的技術解析，幫助讀者掌握 Shell 指令碼的核心技術與應用。

為何學習 Shell 指令碼？

Shell 指令碼讓系統管理員能夠自動化重複性任務、簡化複雜操作，並提升工作效率。無論是處理檔案、分析資料還是管理系統資源，Shell 指令碼都提供了靈活且強大的解決方案。

本文重點內容

Shell 指令碼基礎
本文首先介紹了 Shell 指令碼的基本語法和編寫規範，包括變數定義、條件判斷、迴圈控制等核心概念。透過實用範例，讀者能夠快速掌握指令碼編寫技巧。
實用指令碼範例
書中收錄了超過 100 個實用的 Shell 指令碼，涵蓋系統管理、檔案處理、網路操作等領域。例如：
- 自動化使用者帳號管理
- 系統資源監控與報警
- 網路狀態檢查與故障排除
- 影像處理與轉換（結合 ImageMagick）
進階應用
本文探討了 Shell 指令碼在不同場景下的應用，包括：
- 與雲端服務的整合操作
- 日期與時間的處理技巧
- 圖形檔案的操作與轉換
- macOS 環境下的特殊指令碼應用
技術實踐與最佳實踐
作者結合豐富的實務經驗，分享了許多最佳實踐建議，例如如何撰寫高效、可維護的指令碼，以及常見錯誤的避免方法。

適用讀者群

系統管理員：需要自動化管理任務或最佳化現有工作流程的 IT 人員。
開發人員：希望利用 Shell 指令碼簡化開發流程或整合工具鏈的程式設計師。
DevOps 工程師：需要編寫自動化佈署或監控指令碼的工程師。
Linux/macOS 使用者：對命令列操作感興趣並希望提升工作效率的使用者。

為何選擇這本文？

豐富的範例：提供超過 100 個可直接套用的指令碼範例。
深入的解析：詳細解釋每個指令碼的工作原理和技術細節。
廣泛的應用範圍：涵蓋從基礎到進階的多種應用場景。
實務經驗分享：作者結合多年經驗，提供最佳實踐建議。

結語

《Wicked Cool Shell Scripts》第二版是一本不可多得的 Shell 指令碼學習資源，無論是初學者還是有經驗的系統管理員，都能從中獲得實用的知識和技巧。透過學習書中的範例和技術解析，讀者能夠顯著提升在 Unix、Linux 和 macOS 環境下的工作效率，並在實際工作中發揮更大的價值。

內容解密：

本篇文章介紹了《Wicked Cool Shell Scripts》第二版的核心內容和技術亮點，包括 Shell 指令碼的基本概念、實用範例、進階應用以及最佳實踐。文章強調了該書對不同讀者群體（如系統管理員、開發人員和 DevOps 工程師）的實用價值，並指出其豐富的範例和深入解析使其成為學習 Shell 指令碼的優選資源。

#!/bin/bash

# 簡單範例：檢查系統資源使用情況
echo "檢查系統資源..."
free -h
df -h

內容解密：

上述指令碼展示了一個簡單的系統資源檢查工具。它使用 free -h 命令顯示記憶體使用情況，並使用 df -h 命令檢查磁碟空間。這類別指令碼在日常系統監控中非常實用，能夠快速提供關鍵資訊。

@startuml
skinparam backgroundColor #FEFEFE
skinparam componentStyle rectangle

title Shell 指令碼實用範例與技術解析

package "圖論網路分析" {
    package "節點層" {
        component [節點 A] as nodeA
        component [節點 B] as nodeB
        component [節點 C] as nodeC
        component [節點 D] as nodeD
    }

    package "中心性指標" {
        component [度中心性
Degree Centrality] as degree
        component [特徵向量中心性
Eigenvector Centrality] as eigen
        component [介數中心性
Betweenness Centrality] as between
        component [接近中心性
Closeness Centrality] as close
    }
}

nodeA -- nodeB
nodeA -- nodeC
nodeB -- nodeD
nodeC -- nodeD

nodeA --> degree : 計算連接數
nodeA --> eigen : 計算影響力
nodeB --> between : 計算橋接度
nodeC --> close : 計算距離

note right of degree
  直接連接數量
  衡量局部影響力
end note

note right of eigen
  考慮鄰居重要性
  衡量全局影響力
end note

@enduml

內容解密：

此 Plantuml 圖表展示了系統資源檢查指令碼的執行流程。首先檢查記憶體使用情況，然後檢查磁碟空間，最後結束流程。此圖清晰地展示了指令碼的主要步驟和邏輯關係，有助於讀者理解指令碼的工作原理。

透過學習《Wicked Cool Shell Scripts》第二版，讀者能夠掌握更多類別似的實用指令碼和技術，不僅提升工作效率，還能更深入地理解 Unix、Linux 和 macOS 系統的操作與管理。

深入解析 Shell 指令碼程式設計

Shell 指令碼是一種強大的工具，能夠自動化系統管理任務、簡化複雜操作並提升工作效率。隨著 Linux 和 Unix 系統的廣泛應用，掌握 Shell 指令碼程式設計已成為系統管理員和開發者的必備技能。

為什麼選擇 Shell 指令碼？

跨平台相容性：遵循 POSIX 標準的 Shell 指令碼可在多種 Unix-like 系統上執行，具有高度的可移植性。
快速開發：無需編譯，直接撰寫即可執行，大幅縮短開發週期。
強大的命令列工具整合：可輕鬆呼叫系統命令和工具，實作複雜功能。
自動化任務：適合用於排程任務、系統維護和日常管理操作。

核心概念與實用技巧

1. 輸入驗證

在處理使用者輸入時，驗證資料的有效性至關重要。以下是一些常見的輸入驗證方法：

整數驗證：使用正規表示式檢查輸入是否為有效的整數。

valid_int() {
  local num=$1
  if [[ $num =~ ^-?[0-9]+$ ]]; then
    return 0
  else
    return 1
  fi
}

內容解密：

此函式valid_int用於驗證輸入是否為有效的整數。它使用正規表示式^-[0-9]+$來檢查輸入字串是否符合整數格式。如果輸入有效，函式傳回0（真）；否則傳回1（假）。

浮點數驗證：擴充套件驗證邏輯以支援浮點數。

valid_float() {
  local num=$1
  if [[ $num =~ ^-?[0-9]*\.?[0-9]+$ ]]; then
    return 0
  else
    return 1
  fi
}

內容解密：

valid_float函式檢查輸入是否為有效的浮點數。正規表示式^-?[0-9]*\.?[0-9]+$允許小數點和負數。如果輸入符合浮點數格式，函式傳回0；否則傳回1。

2. 日期格式標準化

統一日期格式對於資料處理和分析非常重要。以下是一個標準化日期格式的指令碼範例：

norm_date() {
  local date_str=$1
  date -d "$date_str" '+%Y-%m-%d'
}

內容解密：

norm_date函式使用date命令將輸入的日期字串轉換為標準的YYYY-MM-DD格式。無論輸入格式如何，此函式都能正確解析並輸出統一格式的日期。

3. 大數字格式化

為了提高可讀性，可以將大數字格式化為帶有千位分隔符的形式：

format_large_num() {
  local num=$1
  printf "%'d\n" "$num"
}

內容解密：

format_large_num函式利用printf命令的%'d格式控制符，為輸入的數字新增千位分隔符，使大數字更易閱讀。

建構 Shell 指令碼函式庫

為了提高程式碼的重用性和可維護性，可以將常用的功能封裝成函式庫。以下是一個簡單的函式庫範例：

#!/bin/bash

# 載入函式庫
source ./lib.sh

# 呼叫函式庫中的函式
valid_int "$1"
if [ $? -eq 0 ]; then
  echo "Valid integer"
else
  echo "Invalid integer"
fi

內容解密：

此指令碼首先透過source命令載入名為lib.sh的函式庫檔案，然後呼叫其中的valid_int函式來驗證輸入引數。如果輸入是有效的整數，則輸出"Valid integer"；否則輸出"Invalid integer"。

除錯技巧

有效的除錯方法是提高開發效率的關鍵。以下是一些實用的除錯技巧：

使用 set -x：在指令碼開頭新增 set -x 可以開啟追蹤模式，顯示每條命令的執行過程。
檢查離開狀態：使用 $? 檢查上一條命令的離開狀態，以判斷是否執行成功。
日誌記錄：將重要資訊記錄到日誌檔案中，便於問題追蹤和分析。

提升使用者命令列操作體驗的實用指令碼

在日常的系統管理和開發工作中，命令列工具是不可或缺的一部分。為了提升工作效率和使用者經驗，本文將介紹一系列實用的指令碼，用於增強和擴充套件命令列的功能。這些指令碼涵蓋了檔案管理、時間顯示等多個方面，為讀者提供了豐富的實踐案例和技術解析。

自動格式化長行內容的指令碼

程式碼

#!/bin/bash

# 格式化長行內容
fmt_long_lines() {
  fold -s -w 80 "$1"
}

# 主程式
if [ $# -eq 0 ]; then
  echo "請提供檔案名稱"
  exit 1
fi

fmt_long_lines "$1"

內容解密：

fold 命令：用於將輸入的文字內容折行，以適應指定的寬度。
- -s 引數：表示在空白字元處進行斷行，避免單字被截斷。
- -w 80：設定每行的最大寬度為 80 個字元，符合常見的終端機顯示需求。
$1 變數：代表指令碼的第一個引數，即使用者提供的檔案名稱。
錯誤處理：檢查是否提供了檔案名稱，若無則輸出提示並離開。

執行與結果

執行此指令碼時，使用者需提供一個檔案名稱作為引數。指令碼會讀取該檔案並將長行內容格式化後輸出至終端機。

自動備份被刪除檔案的指令碼

程式碼

#!/bin/bash

# 設定備份目錄
BACKUP_DIR="/tmp/backup"

# 建立備份目錄
mkdir -p "$BACKUP_DIR"

# 備份被刪除的檔案
backup_removed_files() {
  for file in "$@"; do
    if [ -f "$file" ]; then
      mv "$file" "$BACKUP_DIR"
      echo "已備份 $file 至 $BACKUP_DIR"
    fi
  done
}

# 主程式
backup_removed_files "$@"

內容解密：

BACKUP_DIR 變數：定義了備份檔案的儲存目錄。
mkdir -p 命令：確保備份目錄存在，若不存在則自動建立。
backup_removed_files 函式：遍歷傳入的檔案列表，將每個檔案移動到備份目錄中。
$@ 變數：代表所有傳入指令碼的引數，即待備份的檔案列表。

執行與結果

執行此指令碼時，使用者需提供一個或多個檔案名稱作為引數。指令碼會將這些檔案移動到指定的備份目錄中，並輸出備份資訊。

管理已刪除檔案存檔的指令碼

程式碼

#!/bin/bash

# 設定存檔目錄
ARCHIVE_DIR="/tmp/archive"

# 列出存檔內容
list_archive() {
  if [ -d "$ARCHIVE_DIR" ]; then
    ls -l "$ARCHIVE_DIR"
  else
    echo "存檔目錄不存在"
  fi
}

# 主程式
list_archive

內容解密：

ARCHIVE_DIR 變數：定義了存檔目錄的路徑。
list_archive 函式：檢查存檔目錄是否存在，若存在則列出其內容。
ls -l 命令：以詳細列表的形式顯示目錄內容，包括檔案許可權、大小和修改時間等資訊。

執行與結果

執行此指令碼時，會列出存檔目錄中的所有檔案。若存檔目錄不存在，則輸出相應的提示資訊。

紀錄檔案刪除操作的指令碼

程式碼

#!/bin/bash

# 設定日誌檔案
LOG_FILE="/var/log/remove.log"

# 紀錄刪除操作
log_removal() {
  for file in "$@"; do
    echo "$(date): 已刪除 $file" >> "$LOG_FILE"
  done
}

# 主程式
log_removal "$@"

內容解密：

LOG_FILE 變數：定義了用於儲存刪除操作日誌的檔案路徑。
log_removal 函式：遍歷傳入的檔案列表，將刪除操作的時間和檔案名稱記錄到日誌檔案中。
date 命令：取得當前的日期和時間，用於日誌記錄。

執行與結果

執行此指令碼時，使用者需提供一個或多個檔案名稱作為引數。指令碼會將這些檔案的刪除操作記錄到指定的日誌檔案中。

實用工具的開發與應用

在 Unix 系統中，開發實用的工具指令碼可以大幅提升工作效率並簡化日常任務。本章節將探討如何建立多種實用工具，包括提醒工具、互動式計算器、溫度轉換工具、貸款計算工具以及事件追蹤工具。

#22 提醒工具的開發

程式碼實作

#!/bin/bash

# 設定提醒訊息
echo "請輸入提醒訊息："
read message

# 設定提醒時間
echo "請輸入提醒時間（格式：HH:MM）："
read time

# 使用迴圈檢查目前時間是否符合提醒時間
while true; do
  current_time=$(date +%H:%M)
  if [ "$current_time" == "$time" ]; then
    echo "提醒：$message"
    break
  fi
  sleep 60 # 每分鐘檢查一次
done

#### 內容解密：

#!/bin/bash：指定指令碼使用的直譯器為 Bash。
echo 和 read 命令：用於與使用者互動，接收提醒訊息和時間。
while true 迴圈：持續檢查目前時間是否符合設定的提醒時間。
date +%H:%M：取得目前時間，並與設定的提醒時間進行比較。
sleep 60：每隔一分鐘檢查一次目前時間，避免無謂的系統資源浪費。

#23 互動式計算器的實作

程式碼實作

#!/bin/bash

# 顯示選單並接收使用者輸入
echo "簡單計算器"
echo "1. 加法"
echo "2. 減法"
echo "3. 乘法"
echo "4. 除法"
read -p "請選擇運算（1/2/3/4）： " choice

# 根據選擇進行運算
case $choice in
  1) read -p "輸入第一個數字： " num1; read -p "輸入第二個數字： " num2; echo "結果：$((num1 + num2))";;
  2) read -p "輸入第一個數字： " num1; read -p "輸入第二個數字： " num2; echo "結果：$((num1 - num2))";;
  3) read -p "輸入第一個數字： " num1; read -p "輸入第二個數字： " num2; echo "結果：$((num1 * num2))";;
  4) read -p "輸入第一個數字： " num1; read -p "輸入第二個數字： " num2; if [ $num2 -ne 0 ]; then echo "結果：$((num1 / num2))"; else echo "錯誤：除數不能為零"; fi;;
  *) echo "無效的選擇";;
esac

#### 內容解密：

case 陳述式：根據使用者的選擇執行不同的運算。
read -p：用於接收使用者輸入，並提示使用者輸入內容。
$(( ))：用於進行整數運算。
除法運算中的檢查：確保除數不為零，以避免運算錯誤。

#24 溫度轉換工具的實作

程式碼實作

#!/bin/bash

# 將攝氏溫度轉換為華氏溫度
function celsius_to_fahrenheit {
  echo "scale=2; ($1 * 9 / 5) + 32" | bc
}

# 將華氏溫度轉換為攝氏溫度
function fahrenheit_to_celsius {
  echo "scale=2; ($1 - 32) * 5 / 9" | bc
}

# 主程式
echo "溫度轉換工具"
echo "1. 攝氏轉華氏"
echo "2. 華氏轉攝氏"
read -p "請選擇轉換方式（1/2）： " choice

case $choice in
  1) read -p "輸入攝氏溫度： " temp; echo "${temp}°C = $(celsius_to_fahrenheit $temp)°F";;
  2) read -p "輸入華氏溫度： " temp; echo "${temp}°F = $(fahrenheit_to_celsius $temp)°C";;
  *) echo "無效的選擇";;
esac

#### 內容解密：

bc 命令：用於進行浮點數運算。
scale=2：設定運算結果的小數位數為兩位。
函式定義：將溫度轉換邏輯封裝在函式中，提高程式碼的可讀性和重用性。

提升系統管理效率：使用者管理的技術實踐

在系統管理領域中，有效地管理使用者和磁碟使用狀況是確保系統穩定運作的關鍵。本文將探討如何透過Shell指令碼實作對磁碟使用狀況的分析、報告磁碟使用大戶以及最佳化df命令的輸出結果，以提升系統管理的效率。

分析磁碟使用狀況

程式碼實作

#!/bin/bash

# 分析指定目錄的磁碟使用狀況
analyze_disk_usage() {
  du -sh "$1" | sort -h
}

# 主函式
main() {
  if [ $# -eq 0 ]; then
    echo "請指定要分析的目錄"
    exit 1
  fi
  
  for dir in "$@"; do
    analyze_disk_usage "$dir"
  done
}

main "$@"

內容解密：

analyze_disk_usage函式：此函式接收一個目錄路徑作為引數，使用du -sh命令計算該目錄的大小，並透過sort -h進行人性化的排序輸出。
main函式：檢查是否提供了目錄引數，若無則提示錯誤並離開。遍歷所有提供的目錄引數，呼叫analyze_disk_usage函式進行分析。

報告磁碟使用大戶

程式碼實作

#!/bin/bash

# 找出指定目錄下磁碟使用量最大的前N個檔案或目錄
report_disk_hogs() {
  du -hs "$1"/* | sort -hr | head -n "$2"
}

# 主函式
main() {
  if [ $# -ne 2 ]; then
    echo "用法：$0 <目錄> <數量>"
    exit 1
  fi
  
  report_disk_hogs "$1" "$2"
}

main "$@"

內容解密：

report_disk_hogs函式：接收目錄路徑和數量兩個引數，使用du -hs計算目錄下所有檔案和子目錄的大小，透過sort -hr進行逆向人性化排序，並使用head -n選出前N個最大的檔案或目錄。
main函式：檢查引數數量是否正確，若不正確則顯示用法並離開。呼叫report_disk_hogs函式生成報告。

最佳化`df`命令輸出

程式碼實作

#!/bin/bash

# 最佳化df命令的輸出結果，使其更易讀
improve_df_readability() {
  df -h | awk '{printf "%-20s %-10s %-10s %-10s %-10s %s\n", $1, $2, $3, $4, $5, $6}'
}

# 主函式
main() {
  improve_df_readability
}

main

內容解密：

improve_df_readability函式：使用df -h取得人性化的磁碟使用狀況，並透過awk格式化輸出，使欄位對齊更易閱讀。
main函式：直接呼叫improve_df_readability函式輸出最佳化後的結果。

玄貓 BlackCat

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。

Shell 指令碼實用範例與技術解析

精通 Shell 指令碼：101 個實用範例解析

為何學習 Shell 指令碼？

本文重點內容

適用讀者群

為何選擇這本文？

結語

內容解密：

內容解密：

內容解密：

深入解析 Shell 指令碼程式設計

為什麼選擇 Shell 指令碼？

核心概念與實用技巧

1. 輸入驗證

內容解密：

內容解密：

2. 日期格式標準化

內容解密：

3. 大數字格式化

內容解密：

建構 Shell 指令碼函式庫

內容解密：

除錯技巧

提升使用者命令列操作體驗的實用指令碼

自動格式化長行內容的指令碼

程式碼

內容解密：

執行與結果

自動備份被刪除檔案的指令碼

程式碼

內容解密：

執行與結果

管理已刪除檔案存檔的指令碼

程式碼

內容解密：

執行與結果

紀錄檔案刪除操作的指令碼

程式碼

內容解密：

執行與結果

實用工具的開發與應用

#22 提醒工具的開發

程式碼實作

#### 內容解密：

#23 互動式計算器的實作

程式碼實作

#### 內容解密：

#24 溫度轉換工具的實作

程式碼實作

#### 內容解密：

提升系統管理效率：使用者管理的技術實踐

分析磁碟使用狀況

程式碼實作

內容解密：

報告磁碟使用大戶

程式碼實作

內容解密：

最佳化df命令輸出

程式碼實作

內容解密：

玄貓 BlackCat

最佳化`df`命令輸出