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興海北路

---男兒仗劍自橫行
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shell編程范例之布爾運算
上個禮拜介紹了Shell編程范例之數值運算,對Shell下基本數值運算方法做了簡單的介紹,這周將一起探討布爾運算,即如何操作“真假值”。
    在bash里有這樣的常量(實際上是兩個內置命令,在這里我們姑且這么認為,后面將介紹),即true和false,一個表示真,一個表示假。對它們可以 進行與、或、非運算等常規的邏輯運算,在這一節,我們除了討論這些基本邏輯運算外,還將討論SHELL編程中的條件測試和命令列表,并介紹它們和布爾運算 的關系。

1. 常規的布爾運算

這里主要介紹bash里頭常規的邏輯運算,與、或、非。

1.1 概要示例:在shell下如何進行邏輯運算

Quote:

// 單獨測試true和false,可以看出true是真值,false為假
$ if true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
// 與運算
$ if true && true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if true && false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
$ if false && false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
$ if false && true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
// 或運算
$ if true || true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if true || false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if false || true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if false || false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
// 非運算,即取反
$ if ! false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if ! true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO



可以看出true和false按照我們對邏輯運算的理解進行著,但是為了能夠更好的理解shell對邏輯運算的實現,我們還得弄清楚,true和false是怎么工作的?

1.2 范例演示:bash里頭的true和false是我們通常認為的1和0么?

回答是:否。

Quote:

// true和false它們本身并非邏輯值,它們是shell內置命令,返回了“邏輯值”
$ true
$ echo $?
0
$ false
$ echo $?
1
// 看看true和false幫助和類型
$ help true false
true: true
     Return a successful result.
false: false
     Return an unsuccessful result.
$ type true false
true is a shell builtin
false is a shell builtin



說明:$?是一個特殊的變量,存放有上一個程序的結束狀態(退出狀態碼)。

從 上面的操作不難聯想到在C語言程序設計中為什么會強調在main函數前面加上int,并在末尾加上return 0。因為在shell里頭,將把0作為程序是否成功結束的標志,這就是shell里頭true和false的實質,它們用以反應某個程序是否正確結束,而 并非傳統的真假值(1和0),相反的,它們返回的是0和1。不過慶幸的是,我們在做邏輯運算時,無須關心這些。

2. 條件測試

從上一節中,我們已經清楚的了解了shell下的“邏輯值”是什么:是程序結束后的返回值,如果成功返回,則為真,如果不成功返回,則為假。

而條件測試正好使用了test這么一個指令,它用來進行數值測試(各種數值屬性測試)、字符串測試(各種字符串屬性測試)、文件測試(各種文件屬性測試),我們通過判斷對應的測試是否成功,從而完成各種常規工作,在加上各種測試的邏輯組合后,將可以完成更復雜的工作。

2.1 概要示例:條件測試基本使用和各種測試的邏輯組合

Quote:

// 數值測試
$ if test 5 -eq 5;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if test 5 -ne 5;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
// 字符串測試
$ if test -n "not empty";then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if test -z "not empty";then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
$ if test -z "";then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if test -n "";then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
// 文件測試
$ if test -f /boot/System.map; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if test -d /boot/System.map; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
// 各種測試的組合
// 如果a,b,c都等于下面對應的值,那么打印YES,這里通過-a進行"與"測試
$ a=5;b=4;c=6;
$ if test $a -eq 5 -a $b -eq 4 -a $c -eq 6; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
// 測試某個“東西”是文件或者目錄,這里通過-o進行“或”運算
$ if test -f /etc/profile -o -d /etc/profile;then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
// 測試非運算
$ if test ! -f /etc/profile; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO



上 面僅僅演示了test命令一些非常簡單的測試,你可以通過help test獲取test的更多使用方法。在這里需要注意的是,test命令內部的邏輯運算和shell的邏輯運算符有一些區別,對應的為-a和& &,-o與||,這兩者不能混淆使用。而非運算都是!,下面對它們進行比較。

2.2 范例演示:-a與&&, -o與||,!與!

Quote:

// 要求某個文件有可執行權限并且有內容,用-a和&&分別實現
$ vim test.sh
$ cat test.sh
#!/bin/bash

echo "test"
$ chmod +x test.sh
$ if test -s test.sh -a -x test.sh; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if test -s test.sh && test -x test.sh; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
// 要求某個字符串要么為空,要么和某個字符串相等
$ str1="test"
$ str2="test"
$ if test -z "$str2" -o "$str2" == "$str1"; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if test -z "$str2" || test "$str2" == "$str1"; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
// 測試某個數字不滿足指定的所有條件
$ i=5
$ if test ! $i -lt 5 -a $i -ne 6; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if ! test $i -lt 5 -a $i -eq 6; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES



很容易找出它們的區別,-a和-o使用在測試命令的內部,作為測試命令的參數,而&&和||是用來運算測試的返回值,!為兩者通用。需要關注的是:
1)有時候我們可以不用!運算符,比如-eq和-ne剛好是相反的,用來測試兩個數值是否相等;-z與-n也是對應的,用來測試某個字符串是否為空。
2)在bash里,test命令可以用[  ]運算符取代,但是需要注意,[之后與]之前需要加上額外的空格。
3)在測試字符串的時候,所有變量建議用雙引號包含起來,以防止變量內容為空的時候出現僅有測試參數,沒有測試內容的情況。

下面我們用實例來演示上面三個注意事項:
Quote:

// -ne和-eq對應的,我們有時候可以免去!運算
$ i=5
$ if test $i -eq 5; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if test $i -ne 5; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
$ if test ! $i -eq 5; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO
// 用[  ]可以取代test,這樣看上去會“美觀”很多
$ if [ $i -eq 5 ]; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
$ if [ $i -gt 4 ] && [ $i -lt 6 ]; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
YES
// 記得給一些字符串變量加上"",記得[之后與]之前多加一個空格
$ str=""
$ if [ "$str" = "test"]; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
-bash: [: missing `]'
NO
$ if [ $str = "test" ]; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
-bash: [: =: unary operator expected
NO
$ if [ "$str" = "test" ]; then echo "YES"; else echo "NO"; fi
NO



到 這里,條件測試就介紹完了,下面我們將介紹“命令列表”,實際上在上面我們似乎已經使用過了,即多個test命令的組合,通過&&,|| 和!組合起來的命令序列。這個命令序列可以有效替換if/then的條件分支結構。這不難想到我們在C語言程序設計中經常做的如下的選擇題(很無聊的例 子,但是有意義):下面是否會打印j,如果打印,將打印什么?



Code:

[Ctrl+A Select All]



很 容易知道將打印數字5,因為i==5這個條件成立,而且隨后是&&,要判斷整個條件是否成立,我們得進行后面的判斷,可是這個判斷并非常 規的判斷,而是先把j修改為5,再轉換為真值,所以條件為真,打印出5。因此,這句可以解釋為:如果i等于5,那么把j賦值為5,如果j大于1(因為之前 已經為真),那么打印出j的值。這樣用&&連結起來的判斷語句替代了兩個if條件分支語句。

正是基于邏輯運算特有的性質,我們可以通過&&,||來取代if/then等條件分支結構,這樣就產生了命令列表。

3. 命令列表

3.1 概要示例:命令列表的執行規律

命令列表的執行規律符合邏輯運算的運算規律,用&&連接起來的命令,如果前者成功返回,將執行后面的命令,反之不然;用||連接起來的命令,如果前者成功返回,將不執行后續命令,反之不然。

Quote:

// 如果ping通www.lzu.edu.cn,那么打印連通信息
$ ping -c 1 www.lzu.edu.cn -W 1 && echo "=======connected======="
// 這種情況下,只執行第一條命令
$ echo "iiii" || echo "jjjj"
iiii



非常有趣的問題出來了,即我們上面已經提到的:為什么要讓C程序在main函數的最后返回0?如果不這樣,把這種程序放入命令列表會有什么樣的結果?你自己寫個簡單的C程序看看,然后放入命令列表看看。

3.2 范例演示:命令列表的作用

在有些時候取代if/then等條件分支結構,這樣可以省略一些代碼,而且使得程序比較美觀、易讀,例如:

在腳本里判斷程序的參數個數,和參數類型


Code:

[Ctrl+A Select All]


上例要求參數個數為1并且類型為數字。

再加上exit 1,我們將省掉if/then結構


Code:

[Ctrl+A Select All]



這樣處理后,對程序參數的判斷僅僅需要簡單的一行代碼,而且變得更美觀。

4. 總結

這一節介紹了shell編程中的邏輯運算,條件測試和命令列表。但是貌似沒介紹實用一點的范例,是不是得綜合起來寫一個,或者分析一個現成的程序呢?

還是寫一個吧:獲取某個ftp服務器根目錄下文件信息?



Code:

[Ctrl+A Select All]



說明:

剛開始檢查參數個數,至少需要一個,接著檢查系統中是否安裝有ftp,awk,iconv命令,然后處理參數,最后用ftp命令登錄到服務器上下載根目錄下的文件信息,最后分離出文件名,并處理編碼。關于iconv的用法,請參考man iconv。

演示:

Quote:

$ chmod +x ftpls.sh
$ ./ftpls.sh mirror.lzu.edu.cn
about.html
cldp
doc
gentoo
gnu.org
index.html
kernel.org
knoppix
os
rfc
slackware
slind
software
tldp
tmp
ubuntu
ubuntu-cn
welcome.msg
$ ./ftpls.sh xxxy.lzu.edu.cn ftp ftp gb2312
incoming
pub
xxxy.lzu.edu.cn.url
管理員的信箱是xxxylzu@gmail.com
近期由于大量非校園網用戶連接FTP,導致正常用戶無法訪問,故暫時關閉外網訪問



再 看看上面的代碼,對參數的判斷沒有用到一個條件分支語句,用命令列表就非常簡單的實現了。另外,你是不是想到對這個代碼進行改寫呢?實現ftp匿名站點的 掃描,結合數據庫和CGI實現一個簡單的ftp搜索引擎?試試看。不過做這些工作實際上還有很多其他潛在的方法呢,比如用專門的掃描工具(比如nmap, hping之類),或者自己用C寫一個(參考該blog里頭的相關帖子)。

關于SHELL編程之布爾運算就到此結束了,歡迎您指出不足、提出意見。很多后續例子將直接回帖發布。

在下一節中,我們將討論shell編程中非常有趣的字符串操作。

posted on 2008-03-14 15:43 隨意門 閱讀(5994) 評論(0)  編輯 收藏 引用


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