UNIX 環境設定與 Shell 指令碼程式設計入門指引

在 UNIX 系統的日常操作和維護中，環境變數和設定檔扮演著不可或缺的角色。它們不僅決定了 Shell 的外觀和行為，也影響著系統程式的執行方式。理解並善用這些機制，能大幅提升工作效率，並開發更個人化的使用體驗。本文將從 PS1、PS2 等提示字元變數開始，逐步探討 MAIL、MAILCHECK、MAILPATH 等郵件相關變數的設定，並解析系統全域設定檔 /etc/profile 和使用者個人設定檔 .profile 的作用和差異。接著，文章將引導讀者進入 Shell 指令碼程式設計的世界，從命令解析、重定向、環境變數和一般變數的區別、命令替換、管道機制到控制流程，逐步建立 Shell 指令碼的基礎知識。此外，文章也提供了一些 Shell 指令碼的實務應用案例，例如自動化備份、系統狀態監控等，並分享一些編寫 Shell 指令碼的最佳實踐，例如正確處理錯誤輸出、檢查命令離開狀態碼等，以避免常見的錯誤。最後，文章更進一步探討變數的進階應用，例如何在 Shell 指令碼中有效運用變數指定、單引號和雙引號的差異、特殊字元的處理技巧以及命令替換的應用，以提升 Shell 指令碼的彈性和效率，並解決實際工作中可能遇到的問題。

增強 UNIX 使用者經驗：環境變數與設定檔

在 UNIX 系統中，環境變數與設定檔扮演著至關重要的角色，它們不僅影響使用者的操作環境，也決定了系統的行為方式。這篇文章將探討一些關鍵的環境變數及其應用，並解釋如何透過設定檔來自訂化使用者環境。

提示字串變數

提示字串變數（Prompt String Variables）是用來顯示命令提示符的字元集合。這些變數可以根據使用者的需求進行自訂。

PS1 變數

PS1 變數是最常見的提示字串，通常顯示為 $。然而，使用者可以將其更改為其他任何字元。

PS1=">"

內容解密：

上述範例將命令提示符更改為 >，這樣在輸入命令時會看到 > 作為提示符。

PS2 變數

PS2 變數在系統認為新的一行尚未完成命令時顯示。通常它顯示為 >。

PS2="continue> "

內容解密：

上述範例將續行提示符更改為 continue> ，這樣在輸入多行命令時會看到 continue> 作為提示符。

郵件相關變數

郵件相關變數控制了郵件通知的行為方式。

MAIL 變數

MAIL 變數包含郵件信箱的地址，並在登入過程中於使用者的組態檔中設定。

MAIL=/usr/mail/$LOGNAME

內容解密：

上述範例將郵件信箱地址設定為 /usr/mail/$LOGNAME，其中 $LOGNAME 是使用者的登入名稱。

MAILCHECK 變數

MAILCHECK 變數指定了 Shell 檢查郵件的頻率。預設值為 10 分鐘，但可以根據需要進行調整。

MAILCHECK=5

內容解密：

上述範例將郵件檢查頻率設定為每 5 分鐘檢查一次。

如果 MAILCHECK 被設定為 0，Shell 每次顯示主要提示符時都會檢查郵件。

MAILCHECK=0

MAILPATH 變數

當使用者需要監視多個郵件信箱時，MAILPATH 變數便派上用場。它包含一個以冒號分隔的檔案或目錄清單。

MAILPATH=/usr/spool/mail/George:/usr/spool/mail/cust_query

內容解密：

上述範例將監視兩個郵件信箱： /usr/spool/mail/George 和 /usr/spool/mail/cust_query。如果設定了 MAILPATH，Shell 忽略 MAIL 變數，因此兩者不能同時使用。

其他環境變數

除了上面提到的郵件相關變數之外，還有許多其他環境變數影響系統行為：

TERM：定義終端機型別。
USER 或 LOGNAME：定義使用者 ID。
SHELL：定義預設 Shell。
TZ：定義時間區域。

使用者組態檔

當使用者登入 UNIX 系統時，Shell 在顯示提示符之前會執行兩個組態檔：/etc/profile 和 .profile。

/etc/profile

/etc/profile 是系統管理員設定的全域組態檔，適用於所有使用 Bourne Shell (/bin/sh) 的使用者。它通常執行如下功能：

檢查 MAIL 是否設定。
設定預設檔案建立掩碼 (umask)。
設定標準匯出環境變數。

以下是一個典型的 /etc/profile 組態檔：

# Set file creation mask
umask 022
# Tell me where new mail arrives
MAIL=/usr/mail/$LOGNAME
# Add my /bin directory to the shell search sequence
PATH=/usr/bin:/usr/sbin:/etc::
# Set terminal type
TERM=lft
# Make some environment variables global
export MAIL PATH TERM

.profile

.profile 是使用者個人設定的組態檔，儲存在使用者主目錄中。它包含對 Shell 必要程式、搜尋路徑、家目錄等專案的自訂化設定。以下是一個典型的 .profile 組態檔：

PATH=/usr/bin:/etc:/home/bin1:/usr/lpp/tps4.0/user::
epath=/home/gsc/e3:
export PATH epath

自訂化 UNIX 環境

.profile 是一個簡單的 Shell 指令碼，可以包含正常的 UNIX 命令。修改 .profile 有助於建立個人化的 UNIX 操作環境。例如：

# Set custom prompt
PS1="\u@\h:\w\$ "
# Set alias for common commands
alias ll='ls -alF'
alias la='ls -A'

安全性注意事項

在設定 CDPATH、MAILCHECK 或其他環境變數時應謹慎行事。例如，將當前目錄作為搜尋路徑可能會導致安全風險。如果某人在當前目錄中建立了一個具有相同名稱但不同功能的程式（類別似於木馬），則可能會誤執行該程式而非原始程式。

未來趨勢與技術選型分析

隨著技術的進步，許多現代作業系統已經提供更多靈活且安全的方法來管理環境變數和組態檔。例如，使用容器技術（如 Docker）可以更好地隔離和管理不同應用程式所需的環境。此外，雲端運算平台也提供了更簡便和高效的方式來佈署和管理應用程式環境。

段落標題：Unix Shell程式設計

段落標題：基本概念與命令解析

在 Unix 系統中，Shell 是一個命令解譯器，它接受使用者的輸入並將其轉換為系統可理解的形式。Shell 程式設計不僅僅是簡單地執行命令，它還提供了控制流程、變數及字串替換等基本程式設計概念。以下將探討這些基本概念及其在 Shell 程式設計中的應用。

次段落標題：命令解析與重定向

在 Unix 中，命令可以透過重定向來改變其輸入和輸出。例如，who 命令可以將結果重定向到一個名為 file1 的檔案中，然後使用 more 命令來檢視這個檔案的內容。這種技術不僅提高了命令的靈活性，還能夠自動化許多日常任務。

who > file1
more file1

次段落標題：環境變數與常規變數

環境變數和常規變數是 Shell 程式設計中的兩種重要變數型別。環境變數會被所有子程式繼承，而常規變數則僅在當前 Shell 例項中有效。例如，LOGNAME 是一個環境變數，它儲存了當前使用者的登入名。在 Shell 指令碼中，可以使用 $LOGNAME 來存取這個變數的值。

echo "Hello $LOGNAME"

次段落標題：命令替換與輸出重定向

命令替換允許我們在 Shell 指令碼中執行其他命令並將其結果作為輸出。例如，以下指令碼會顯示當前日期：

echo "Date is `date`"

此外，我們可以透過輸出重定向來將命令的結果儲存到檔案中。例如，cal > out_file 會將當月的日曆儲存到 out_file 中。

cal > out_file

次段落標題：管道（Pipelining）機制

管道機制允許我們將一個命令的輸出作為另一個命令的輸入。例如，ls -l | tee 命令會將目錄列表顯示在終端並同時儲存到檔案中。

ls -l | tee output.txt

次段落標題：控制流程

Shell 程式設計中還包含了許多控制流程結構，例如條件陳述式和迴圈。這些結構允許我們根據特定條件來執行不同的命令或重複執行某些操作。例如，以下是一個簡單的 if 陳述式：

if [ -f "file1" ]; then
    echo "File exists."
else
    echo "File does not exist."
fi

段落標題：Shell 指令碼編寫與執行

次段落標題：編寫 Shell 指令碼

Shell 指令碼可以使用文字編輯器如 vi 編寫。編寫完成後，我們需要將指令碼設為可執行：

chmod +x my_script.sh

然後我們可以在終端中執行這個指令碼：

./my_script.sh

以下是一個簡單的 Shell 指令碼範例：

#!/bin/bash
# my_script.sh

echo "My first shell script"
echo "Hello $LOGNAME"
echo "Date is `date`"

段落標題：實務應用與最佳實踐

次段落標題：自動化任務

Shell 指令碼廣泛應用於自動化任務，特別是系統管理員日常維護工作。例如，我們可以編寫一個指令碼來定期備份重要資料或監控系統狀態。

次段落標題：避免常見錯誤

在編寫 Shell 指令碼時，需要注意一些常見錯誤，例如未正確處理錯誤輸出或忽略命令離開狀態碼。這些錯誤可能會導致指令碼執行失敗或產生意想不到的結果。

變數及其在Shell中的應用

在Shell程式設計中，變數是非常重要的概念。變數允許我們儲存資料並在需要時重複使用，這樣可以大大提升程式的靈活性和可讀性。以下是一些關於Shell變數的基本概念及其應用。

變數的基本使用

變數在Shell中可以用來儲存任何型別的資料，包括字串、整數、命令等。當我們宣告一個變數時，可以使用等號（=）來給它指定。例如：

param=value
count=10

當我們需要使用這些變數時，可以在變數名前加上美元符號（$）。例如：

$ echo $param

在這個例子中，Shell會先替換$param為變數param的值，然後執行echo命令。

多個變數的同時替換

Shell允許我們同時替換多個變數的值。例如：

$ echo $param $count

這樣，Shell會先替換$param和$count為各自的值，然後執行echo命令。

變數在命令列中的使用

一旦變數被宣告，它就可以在命令列中的任何位置使用。例如：

my_dir=/users/home
ls $my_dir

在這個例子中，ls命令會顯示目錄/users/home的內容，這是透過變數my_dir來實作的。

變數儲存命令

變數不僅可以儲存字串和整數，還可以儲存命令名稱。例如：

my_command=cp
$ $my_command file1 file2

在這個例子中，Shell會先將cp替換到my_command的位置，然後執行cp file1 file2命令來複製檔案。

內容解密：

第一段程式碼： $ echo $param
- 作用：顯示變數 param 的值。
- 觀念： Shell 會先替換 $param 為其實際值，再執行 echo 命令。
第二段程式碼： $ echo $param $count
- 作用：顯示變數 param 和 count 的值。
- 觀念： Shell 會同時替換 $param 和 $count 為各自的值。
第三段程式碼： my_dir=/users/home
- 作用：宣告一個名為 my_dir 的變數並指定 /users/home.
第四段程式碼： ls $my_dir
- 作用：列出目錄 /users/home 的內容。
- 觀念： Shell 將 $my_dir 替換為 /users/home ，然後執行 ls /users/home.
第五段程式碼： my_command=cp
- 作用：宣告一個名為 my_command 的變數並指定 cp.
第六段程式碼： $ $my_command file1 file2
- 作用：複製檔案 file1 到 file2.
- 觀念： Shell 首先將 cp 填入 $my_command, 再執行 cp file1 file2.

未指定的變數

如果我們嘗試顯示一個未指定的變數，Shell 不會顯示錯誤訊息，而是顯示空白：

$ $var

常見的Shell變數範例

以下是一些顯示不同Shell變數值的範例：

day="Monday"
echo $day
# Output: Monday

day='date +%a'
echo $day
# Output: Wed

內容解密：

第一段程式碼： $day="Monday"
- 作用：宣告並設定變數 day, 賦予它 “Monday” 的值。
- 觀念：雙引號允許包含空白字元,且與單引號有所不同。
第二段程式碼： $echo $day
- 作用：輸出前一步指定的日期 “Monday”。
- 觀念：透過單引號可保持輸出格式不改動。
第三段程式碼： $ day='date +%a'
- 作用：以反引號方式設定今天是星期幾,不過此處命令需改寫為: $ day=$(date +%a).
- 觀念:反引號已被取代,並且會依照設定時間輸出星期幾.
第四段程式碼： $ echo $day
- 作用：輸出日期 “Wed”。
- 須注意指令須改寫成:$ day=$(date +%a) 再以單引號輸出 “Wed”.

指定時需注意事項

在給Shell變數指定時需要注意以下幾點：

不能在等號（=`）前後有空白。
Shell中的資料型別不是強型別（static typed），所有的資料都是字串形式。
不需要預先宣告變數即可使用。

引號與字串處理

字串可以使用單引號（' '）或雙引號（""）來參照。單引號會忽略所有特殊字元，而雙引號則只忽略部分特殊字元。

單引號

單引號主要用來保持字串中的空白和特殊字元不被解釋。例如：

grep 'Bill Gates' per_data

這樣可以確保整個模式「Bill Gates」被視為一個完整的搜尋字串。

雙引號

雙引號與單引號類別似，但它不會忽略美元符號（ $ ）、反斜線（ \ ）和反撇號（ ``）。

例如：

var=23
echo "$var"
# Output: 23

echo '$var'
# Output: $var

內容解密：

第一段程式碼：grep ‘Bill Gates’ per_data`
- 作用：尋找 “per_data” 檔案中的 “Bill Gates” 模式。
- 說明: 單引號可完整地保留原模式而不被解析,有助於特定模式查詢.
第二段程式碼： grep ‘Bill Geirge’ per_data`
- 作用：以單引號取得 “per_data” 檔案中的 “Bill Geirge”.
- 說明: 單引號可完整地保留原模式而不被解析.
第三段程式碼： grep ‘John’ per_data`
- 作用：列出包含 “John” 模式之全部專案.
- 說明: 單引號可完整地保留原模式而不被解析.
第四段程式碼： echo ’this example is to show use of single quotes’
- 作用：輸出 “this example is to show use of single quotes”
- 說明: 在單引號內之內容絕對不被處理.
第五段程式碼：echo ’this example is to show use of single quotes ' 作用: 輸出 “this example is to show use of single quotes " 包含空格和換行符. 說明: 在單引號內之內容絕對不被處理.
第六段程式碼： var=23, echo ‘$var’ 作用: 輸出 ‘$var’. 說明: 在單引號內之內容絕對不被處理.

倒斜線與特殊字元處理

倒斜線（ `\ ）主要用來轉義特殊字元。例如：

echo \>
# Output: >

指令替換

指令替換是指將某個指令的標準輸出插入到另一個指令中。這通常使用反撇號（）來實作。例如：

echo current directory : pwd # 預設顯示原始指令名稱.
echo current directory : $(pwd) # 擷取並顯示工作目錄名稱.

內容解密：

第一段程式碼： $(pwd) 作用：取得目前工作目錄路徑. 說明: $( ) 是反斜線之前最常使用,並且僅能取得標準輸出.

問題情境與改善方案

通常，我們可能會遇到需要彈性運算方式或自動化處理等問題情境。以下是一些可能遇到的問題及其改善方案：

問題情境一：

我們需要根據不同條件動態地修改某些檔案路徑或名稱。

改善方案： 啟用環境引數並以環境引數動態調整參照檔案或路徑:

baseDir="/path/to/baseDir"
sourceFile="$baseDir/source/file.txt"
destinationFile="$baseDir/destination/file.txt"

# 對檔案進行操作...
mv "$sourceFile" "$destinationFile"

內容解密：

第一行說明 baseDir 指向存放檔案根目錄,
第二行說明 sourceFile 指向來源檔案位置,
第三行說明 destinationFile 指向目的檔案位置.

以上就是一些關於Shell中變數及其應用的一些基本概念和實踐建議。希望這些資訊能夠幫助你更好地理解和使用Shell中的變數功能。

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。

UNIX 環境設定與 Shell 指令碼程式設計入門指引

增強 UNIX 使用者經驗：環境變數與設定檔

提示字串變數

PS1 變數

內容解密：

PS2 變數

內容解密：

郵件相關變數

MAIL 變數

內容解密：

MAILCHECK 變數

內容解密：

MAILPATH 變數

內容解密：

其他環境變數

使用者組態檔

/etc/profile

.profile

自訂化 UNIX 環境

安全性注意事項

未來趨勢與技術選型分析

段落標題：Unix Shell程式設計

段落標題：基本概念與命令解析

次段落標題：命令解析與重定向

次段落標題：環境變數與常規變數

次段落標題：命令替換與輸出重定向

次段落標題：管道（Pipelining）機制

次段落標題：控制流程

段落標題：Shell 指令碼編寫與執行

次段落標題：編寫 Shell 指令碼

段落標題：實務應用與最佳實踐

次段落標題：自動化任務

次段落標題：避免常見錯誤

變數及其在Shell中的應用

變數的基本使用

多個變數的同時替換

變數在命令列中的使用

變數儲存命令

內容解密：

未指定的變數

常見的Shell變數範例

內容解密：

指定時需注意事項

評論

引號與字串處理

單引號

雙引號

內容解密：

倒斜線與特殊字元處理

指令替換

內容解密：

問題情境與改善方案

問題情境一：

內容解密：

玄貓 BlackCat