Linux 命令行與 shell 腳本編程大全 14 處理用戶輸入

介紹 shell 腳本如何接收用戶的輸入

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導覽

1. 運行腳本時可以往腳本中傳入命令行參數，例如 ./param.sh 1 2 3
2. shift 命令可以從右向左移動傳入的參數位置，類似於迭代器，shift n 命令可以指定參數移動的位置數，默認爲 1
3. $# 可以在腳本中直接獲取傳入的參數總數，${!#} 可以在腳本中直接獲取傳入的最後一個參數
4. $* 可以在腳本中直接獲取傳入的所有參數，但獲取到的內容是一整個字符串
5. $@ 可以再腳本中直接獲取傳入的所有參數，而且獲取到的內容是可以進行參數遍歷的字符串
6. 運行腳本時可以往腳本中傳入選項，例如 ./option.sh -a -b -c
7. getopt 命令可以用於指定腳本的參數和選項的傳入規則，在腳本中的基本語法是 set -- $(getopt ab:cd "$@")
8. getopts 命令不僅可以指定腳本的參數和選項的傳入規則，而且還支持帶空格、引號的參數，在腳本中的基本語法是 getopts ab:cd opt
9. read 命令用於接收用戶輸入，可以通過指定變量名來分別接收用戶的單個輸入或多個輸入，只需要輸入內容使用空格進行分隔
10. read -p 命令可以簡化腳本的輸入流程，將輸入提示語句和輸入接收語句合併爲一條語句
11. read -t 命令可以指定輸入超時的時間
12. read -n 命令可以指定輸入允許接收的字符數量，達到字符數量時會自動執行下一步操作
13. read -s 命令可以隱藏用戶輸入的內容

14.1 命令行參數

1. 使用命令行參數是向 shell 腳本傳遞數據的最基本方式

14.1.1 讀取參數

1. 通過命令行參數傳遞到 shell 腳本中的數據會被標記爲 位置參數（ Positional Parameter ）
2. 位置參數的索引從 1 開始，因爲 0 表示執行 shell 腳本時用的名稱
   • 例如 ./input.sh 1 2 ，那麼在 input.sh 中 ，$0 的值是 ./input.sh ，$1 的值是 1 ，$2 的值是 2
3. 通過命令行參數傳遞的參數數量最好在 10 個以下，因爲從第 10 個開始就無法直接使用 $1 這樣的格式獲取參數了，而需要使用 ${10} 這樣的格式才能獲取到參數
4. 寫一個簡單的例子演示一下，如下圖
   

14.1.2 使用 basename 讀取腳本名

1. 雖然通過 $0 可以獲取腳本在執行時的名稱，但如果腳本在執行時攜帶了相應的路徑，也會出現在 $0 參數中
2. 使用 basename 就可以過濾掉 $0 參數中腳本名以外的內容，從而得到一個純淨的腳本名稱，如下圖
   

14.1.3 測試參數

1. 因爲命令行參數是可選的，在執行腳本時，可以添加也可以不添加，所以在腳本中使用命令行參數時，最好是先判斷一下，如下圖
   • 在使用 test 命令對命令行參數進行條件判斷時，不能直接使用 $1 ，需要使用 "$1" 才能正確獲取到參數
     

14.2 特殊參數變量

14.2.1 參數統計

1. 使用 $# 可以輸出腳本在執行時傳入了多少個參數，如下圖
   
2. 既然 $# 可以返回傳入參數的數量，那麼理論上使用 ${$#} 就可以獲取到最後一個參數的內容，但其實不是
3. 要快速獲取最後一個參數的內容需要通過 ${!#} ，如下圖
   

14.2.2 抓取所有的數據

1. 使用 $* 可以獲取通過命令行傳入的所有參數，但這些參數會被作爲一個字符整體被保存
   • 將傳入的所有參數作爲一個值
2. 使用 $@ 也可以獲取通過命令行傳入的所有參數，這些參數則會被作爲一個可以循環的字符串被保存
   • 將傳入的每個參數作爲單獨的值
3. 寫一個簡單的例子演示一下，如下圖
   • 在對兩者採用了相同遍歷方式的操作之後，通過 $* 得到的是一個參數，而 $@ 得到的是 5 個參數
     

14.3 使用 shift 命令移動變量

1. 使用 shift 命令時，默認會將每個參數變量向左移動一個位置，也就是參數 $3 -> $2
   • 類似於 Java 中的迭代器
2. 而除了參數 $0 ，其他的參數的位置在被後續參數替換後，自身就不復存在了
   • 因爲 $0 保存着程序名，所以不會改變
3. 寫一個例子簡單演示一下，如下圖
   • 在 while 循環中每次獲取的參數都是 $1 ，但獲取到的內容卻能夠發生變化
   • 這就是因爲每次循環後都通過 shift 命令把後續的參數向左移動了一位
     

14.3.1 使用 shift 命令移動指定數量的變量

1. 使用 shift num 命令可以一次移動多個位置的變量，如下圖
   

14.3.2 使用 shift 命令移動多個位置時，傳入的參數必須是位置數的倍數

1. 上從圖可知，使用 shift 2 命令將參數的位置移動兩位，然後腳本在執行的時候傳入了 6 個參數
2. 這個時候如果只傳入 5 個參數，那麼腳本就會無限循環，如下圖
   

14.4 處理選項

1. 執行腳本時，除了能往腳本中傳入命令行參數，還能 在單破折號後面跟字母 往腳本中傳遞 選項

14.4.1 查找選項

14.4.1.1 處理簡單選項

1. 當腳本在執行時傳入了選項，通過 case 命令進行判斷是最好的處理方式，如下圖
   • 爲了讓傳入的多個選項能在一次執行過程中都被執行到，需要先使用一個 while + shift 對選項進行遍歷
   • 在每次遍歷時都通過 case 命令對選項的具體參數進行判斷
   • 同時還通過 *) 提供一個默認判斷
     

14.4.1.2 分離參數和選項

1. 可以通過 雙破折號（ – ） 將參數和選項進行分離，這樣才執行腳本時就可以同時傳入兩者
2. 這裏的說法 不是指直接將參數和選項進行混排 ，而是 先傳入參數後傳入選項，或者先傳入選項後傳入參數 ，在這兩者之間通過雙破折號進行分離，如下圖
   • 才判斷選項的 case 命令中，新增了一個 --) 分支，用於判斷分支的存在
   • 當從傳入的內容中檢索到這個分支時，會先執行一個 shift ，目的是將雙破這行這個分隔符跳過去
   • 之後再執行一次 break 是爲了跳出 while 循環，進行後續屬於參數遍歷的 for 循環
   • 可以看到，當直接執行 ./option-param.sh -a -b -e a b e 時，由於沒有檢測到 --) 分支，所以後續的參數也被識別成了錯誤的選項
   • 但是當使用雙破折號將選項和參數分離後，就能順利遍歷到選項和參數了
     
3. 從上述這個例子，其實我們可以思考一下，雙破折號真的是作爲一個 強語法的特殊符號 來被 shell 識別的嗎？很顯然不是！
4. 我們可以對上述腳本稍作修改，就可以得出下圖的效果
   • 將上圖中的 --) 分支判斷部分修改爲下圖中的 -e) 分支判斷
   • 然後執行上圖中第一次執行導致錯誤結果的語句，卻可以得到和上圖第二次正確結果一致的輸出
   • 這說明 雙破折號作爲參數和選項分隔符只是一個規範上的約定，並不是強語法的特殊符號
     

14.4.1.3 處理帶值的選項

1. 最複雜的情況就是參數和選項的混合搭配，但是在 shell 腳本中，當參數和選項混排後，對應的參數會被認爲是前一個選項的值
2. 例如 ./option.sh -a str1 -b str2 -c ，這裏的 str1 就會被認爲是 -a 選項的值，需要在 -a 選項的分支中進行操作
3. 寫一個簡單的例子演示一下，如下圖
   • -a 後續的參數識別之後會執行一次 shift 命令的目的是爲了將參數跳過
     

14.4.2 使用 getopt 命令

14.4.2.1 基礎語法

1. getopt 命令用於將通過簡化形式傳入腳本的命令行參數和選項進行規範化
   • 比如在執行腳本時使用 ./option.sh -abc ，如果腳本中存在 getopt 命令，就可以被轉換爲 -a -b -c
   • 這樣就可以被腳本正確的識別，同時用戶的輸入也得到了簡化
2. 在腳本執行時，會先將這些傳入腳本的命令行參數和選項自動轉換爲適當的格式，讓腳本在使用這些參數和選項時更加方便
   • 比如它可以定義哪些字母選項是有效的，哪些字母選項需要指定參數值
3. getopt 命令可以在命令行執行執行，雖然這樣做沒有什麼實際意義，但是可以幫助我們熟練一下語法，如下圖
   • ab:cd 就是通過 getopt 命令指定的參數選項規則，表示當前可以傳入 abcd 選項，而且選項 b 後面存在一個參數
   • -ab test -cd 就是實際傳入的參數內容，第二行的輸出結果就是對這些傳入的內容進行格式化後的結果
     
4. 默認如果傳入的內容和規則不匹配，會拋出錯誤，可以通過 -q 選項忽略錯誤，如下圖
   

14.4.2.2 在腳本中使用

1. getopt 命令自然是要在腳本中使用纔有意義，而且在腳本中使用的語法基本都是固定的
2. getopt 命令是用來規範參數和選項的，所以肯定是要放在腳本的最前端，這個也是毋庸置疑
3. 一般只需要在腳本前端加上 set -- $(getopt -q ab:cd "$@") 即可
   • ab:cd 是可變化的部分，指的是具體參數和選項的匹配方式
4. 寫一個簡單的例子演示一下，如下圖
   • 這個例子是在 centOS 環境下運行的，因爲 macOS 中的 set 命令無法按預期執行出效果
     
5. 上圖中 case 命令的 --) 分支判斷是必須添加的，否則在執行命令時最後一個分支會被多判斷一次
6. 至於具體是爲什麼多判斷一次，可以在執行腳本前添加 sh -x 來對腳本進行 DEBUG ，如下圖
   • 首先在原來的腳本中註釋掉 --) 分支
   • 然後在與之前相同的腳本執行語句之前加上 sh -x ，之後就可以很清楚的看到腳本的執行過程
   • 在執行過程的第一處可以看到，傳入的 -ab hello -cd 被解析後，最後多出來一個 --
   • 於是在腳本的最後，這個 -- 就被作爲傳入的選項執行了
   • 這就是爲什麼如果必須 case 命令添加 --) 分支，並且通過 shift + break 命令跳過的原因
     

14.4.3 使用更高級的 getopts

1. getopts 命令是 getopt 命令的複數版本（ 其實說是升級版更貼切 ）
   • 關鍵在於 getopts 可以處理 帶空格和引號的參數 ，而 getopt 不行
2. getopts 比 getopt 更優秀的地方在於，每次調用時，只會處理一個參數，並且在處理完所有參數後會返回一個非 0 的退出狀態碼
   • 而 getopt 是將參數和選項生成爲一個完整的輸出
3. getopts 也可以忽略錯誤信息，只需要在參數選項規則之前加上一個冒號即可
4. 如果某個選項後面需要跟一個參數，這個參數會被存儲在 OPTARG 變量中
5. 還有一個變量是 OPTIND ，用於存放 getopts 當前正在處理的參數位置
6. 寫一個簡單的例子統一演示一下，如下圖
   
7. 可以對比一下兩個命令在處理相同內容時的區別，如下圖
   • 首先，getopts 在處理參數時可以直接加入到 while 的條件判斷中，這讓語法變的更簡單易懂
   • 其次，getopts 的 case 判斷也更簡單，每個分支前不需要使用 -a) ，而是直接 a) 即可
   • 用於跳過 -- 選項的分支判斷在 getopts 中也不需要了
   • 最後最關鍵的是，在 while 的每次循環結束之前，不需要使用 shift 命令來對參數進行位置移動
     
8. 如果在參數中添加空格，getopts 也可以很好的處理，如下圖
   
9. 如果在參數選項中傳入了與定義的規範不匹配的選項，會被輸出一個問號，如下圖
   • 可以看到，-d 選項因爲沒有找到對應的分支判斷，所以被識別爲其他選項，但輸出內容中可以正確的顯示出來
   • 但是 -e 選項因爲不在 getopts 定義的規範中，所以最後只輸出來一個問號
     
10. 如果說選項處理完畢後，還需要處理單獨的參數列表，則需要在處理參數之前，使用 shift $[ $OPTIND - 1 ] 來跳過參數之前的所有選項，如下圖
    • shift $[ $OPTIND - 1 ] 的意思如果不理解的話，這裏簡單解釋一下
    • 首先，$[ $OPTIND - 1 ] 的意思是用 getopts 當前執行的選項的位置數減一，爲什麼要減一，因爲命令行參數的位置從 0 開始的
    • 所以就相當於是使用 shift 將傳入的參數內容中被 getopts 執行過的選項全部跳過
      
11. 如果還是不理解，可以將上述腳本的 shift $[ $OPTIND - 1 ] 語句註釋後再使用相同命令執行，如下圖
    • 可以看到，所有的選項都被當做參數輸出了
      

14.5 將選項標準化

1. 腳本的選項雖然沒有一個強制的語法規範，但有不少建議性規範，如果能遵守這些規範，會讓你編寫的腳本更通用，其他人在上手使用你的腳本時，學習門檻也更低
2. 下圖中提供一些選項的常用含義
   

14.6 獲得用戶輸入

14.6.1 使用 read 命令進行基本的讀取

1. 使用 read 命令可以接收用戶輸入，輸入的內容會被放置在後續的變量中，如下圖
   • echo -n 表示輸入內容後不換行
   • 可以看到，通過鍵盤輸入的 asing1elife 被存入到變量 name 中
     
2. 使用 read -p 命令可以實現合併輸入前提醒語句的效果，如下圖
   • 少了 echo -n 語句，卻可以達到一樣的輸出效果
     
3. 如果想講輸入的內容分配給多個變量，只需要將內容使用空格進行分隔，並且在 read 命令後使用多個變量進行接收，如下圖
   
4. 如果在輸入的時候使用空格分隔了輸入內容，但是在 read 命令後沒有使用數量與之對應的變量分別接收，那麼剩餘的輸入內容都會被直接存放到最後一個變量中，如下圖
   • 可以看到，在腳本 read-p.sh 中，只有一個變量 name 用於接收輸入內容
   • 那麼所有的輸入內容都被存放到這個變量中
   • 在腳本 read-multi.sh 中，輸入內容通過逗號分隔後有 6 個，但是變量只有 3 個，所以從第 3 個輸入開始，之後的所有內容都被存放到了第三個變量中
     
     
5. 如果不想在輸入命令的最後顯式的指定一個變量用於內容接收，也可以直接使用特殊環境變量 REPLY 來獲取輸入內容，如下圖
   • REPLY 變量其實就相當於一個默認的接收變量被隱式的放在了 read 命令的最後，所以會默認接收所有的輸入內容
     

14.6.2 超時

1. 爲了防止用戶一直不輸入，而導致腳本的執行流行被阻斷，可以使用 read -t second 來指定一個定時器
2. 當輸入時間超過指定的時間後，read 命令會返回一個非 0 的退出狀態碼，如下圖
   

14.6.2.1 字數控制

1. 使用 read -nNum 可以控制輸入的字符數，例如 read -n1 就是當輸入 1 個字符時就開始判斷，如下圖
   • 當輸入一個字符時，不管輸入的是什麼，也不需要按回車鍵，腳本都會直接開始分支判斷
     

14.6.3 隱藏方式讀取

1. 使用 read -s 命令可以避免輸入的內容出現在顯示器上，最典型的例子就是輸入密碼，如下圖
   • 實際上，數據還是會顯示，只是文本的顏色被設置成和終端的背景色一致，所以看不出來
     

14.6.4 從文件中讀取

1. 使用 read 命令可以讀取文件中的數據，每次調用都會讀取一行文本，當文件中沒有剩餘內容時，會返回非 0 的退出狀態碼，如下圖
   • 首先使用 cat read-s.sh 讀取文件內容
   • 然後通過管道將數據直接傳遞給 read 命令
   • read 再將每次讀取的行爲通過 while 進行循環