11.1 循環 · 《Advanced Bash-Scripting Guide》 in Chinese

# 11.1 循環循環是當循環控制條件為真時，一系列命令迭代[^1]執行的代碼塊。 ### for 循環 ### `for arg in [list]` 這是 shell 中最基本的循環結構，它與C語言形式的循環有著明顯的不同。 ```bash for arg in [list] do command(s)... done ``` > ![note](http://tldp.org/LDP/abs/images/note.gif) 在循環的過程中，`arg` 會從 `list` 中連續獲得每一個變量的值。 > ```bash for arg in "$var1" "$var2" "$var3" ... "$varN" # 第一次循環中，arg = $var1 # 第二次循環中，arg = $var2 # 第三次循環中，arg = $var3 # ... # 第 N 次循環中，arg = $varN > # 為了防止可能的字符分割問題，[list] 中的參數都需要被引用。 ``` 參數 list 中允許含有 [通配符](http://tldp.org/LDP/abs/html/special-chars.html#ASTERISKREF)。如果 `do` 和 `for` 寫在同一行時，需要在 list 之后加上一個分號。 `for arg in [list] ; do` 樣例 11-1. 簡單的 for 循環 ```bash #!/bin/bash # 列出太陽系的所有行星。 for planet in Mercury Venus Earth Mars Jupiter Saturn Uranus Neptune Pluto do echo $planet # 每一行輸出一個行星。 done echo; echo for planet in "Mercury Venus Earth Mars Jupiter Saturn Uranus Neptune Pluto" # 所有的行星都輸出在一行上。 # 整個 'list' 被包裹在引號中時是作為一個單一的變量。 # 為什么？因為空格也是變量的一部分。 do echo $planet done echo; echo "Whoops! Pluto is no longer a planet!" exit 0 ``` [list] 中的每一個元素中都可能含有多個參數。這在處理參數組中非常有用。在這種情況下，使用 [`set`](http://tldp.org/LDP/abs/html/internal.html#SETREF) 命令（查看 [樣例 15-16](http://tldp.org/LDP/abs/html/internal.html#EX34)）強制解析 [list] 中的每一個元素，并將元素的每一個部分分配給位置參數。樣例 11-2. `for` 循環 [list] 中的每一個變量有兩個參數的情況 ```bash #!/bin/bash # 讓行星再躺次槍。 # 將每個行星與其到太陽的距離放在一起。 for planet in "Mercury 36" "Venus 67" "Earth 93" "Mars 142" "Jupiter 483" do set -- $planet # 解析變量 "planet" #+ 并將其每個部分賦值給位置參數。 # "--" 防止一些極端情況，比如 $planet 為空或者以破折號開頭。 # 因為位置參數會被覆蓋掉，因此需要先保存原先的位置參數。 # 你可以使用數組來保存 # original_params=("$@") echo "$1 $2,000,000 miles from the sum" #-------兩個制表符---將后面的一系列 0 連到參數 $2 上。 done # （感謝 S.C. 做出的額外注釋。） exit 0 ``` 一個單一變量也可以成為 `for` 循環中的 [list]。樣例 11-3. 文件信息：查看一個單一變量中含有的文件列表的文件信息 ```bash #!/bin/bash # fileinfo.sh FILES="/usr/sbin/accept /usr/sbin/pwck /usr/sbin/chroot /usr/bin/fakefile /sbin/badblocks /sbin/ypbind" # 你可能會感興趣的一系列文件。 # 包含一個不存在的文件，/usr/bin/fakefile。 echo for file in $FILES do if [ ! -e "$file" ] # 檢查文件是否存在。 then echo "$file does not exist."; echo continue # 繼續判斷下一個文件。 fi ls -l $file | awk '{ print $8 " file size: " $5 }' # 輸出其中的兩個域。 whatis `basename $file` # 文件信息。 # 腳本正常運行需要注意提前設置好 whatis 的數據。 # 使用 root 權限運行 /usr/bin/makewhatis 可以完成。 echo done exit 0 ``` `for` 循環中的 [list] 可以是一個參數。樣例 11-4. 操作含有一系列文件的參數 ```bash #!/bin/bash filename="*txt" for file in $filename do echo "Contents of $file" echo "---" cat "$file" echo done ``` 如果在匹配文件擴展名的 `for` 循環中的 [list] 含有通配符（* 和 ?），那么將會進行文件名擴展。樣例 11-5. 在 `for` 循環中操作文件 ```bash #!/bin/bash # list-glob.sh: 通過文件名擴展在 for 循環中產生 [list]。 # 通配 = 文件名擴展。 echo for file in * # ^ Bash 在檢測到通配表達式時， #+ 會進行文件名擴展。 do ls -l "$file" # 列出 $PWD（當前工作目錄）下的所有文件。 # 回憶一下，通配符 "*" 會匹配所有的文件名， #+ 但是，在文件名擴展中，他將不會匹配以點開頭的文件。 # 如果沒有匹配到文件，那么它將會擴展為它自身。 # 為了防止出現這種情況，需要設置 nullglob 選項。 #+ (shopt -s nullglob)。 # 感謝 S.C. done echo; echo for file in [jx]* do rm -f $file # 刪除當前目錄下所有以 "j" 或 "x" 開頭的文件。 echo "Removed file \"$file\"". done echo exit 0 ``` 如果在 `for` 循環中省略 `in [list]` 部分，那么循環將會遍歷位置參數（`$@`）。[樣例 A-15](http://tldp.org/LDP/abs/html/contributed-scripts.html#PRIMES) 中使用到了這一點。也可以查看 [樣例 15-17](http://tldp.org/LDP/abs/html/internal.html#REVPOSPARAMS)。樣例 11-6. 缺少 `in [list]` 的 `for` 循環 ```bash #!/bin/bash # 嘗試在帶參數和不帶參數兩種情況下調用這個腳本，觀察發生了什么。 for a do echo -n "$a " done # 缺失 'in list' 的情況下，循環會遍歷 '$@' #+（命令行參數列表，包括空格）。 echo exit 0 ``` 可以在 `for` 循環中使用 [命令代換](http://tldp.org/LDP/abs/html/commandsub.html#COMMANDSUBREF) 生成 [list]。查看 [樣例 16-54](http://tldp.org/LDP/abs/html/extmisc.html#EX53)，[樣例 11-11](http://tldp.org/LDP/abs/html/loops1.html#SYMLINKS) 和 [樣例 16-48](http://tldp.org/LDP/abs/html/mathc.html#BASE)。樣例 11-7. 在 `for` 循環中使用命令代換生成 [list] ```bash #!/bin/bash # for-loopcmd.sh: 帶命令代換所生成 [list] 的 for 循環 NUMBERS="9 7 3 8 37.53" for number in `echo $NUMBERS` # for number in 9 7 3 8 37.53 do echo -n "$number " done echo exit 0 ``` 下面是使用命令代換生成 [list] 的更加復雜的例子。樣例 11-8. 一種替代 `grep` 搜索二進制文件的方法 ```bash #!/bin/bash # bin-grep.sh: 在二進制文件中定位匹配的字符串。 # 一種替代 `grep` 搜索二進制文件的方法 # 與 "grep -a" 的效果類似 E_BADARGS=65 E_NOFILE=66 if [ $# -ne 2 ] then echo "Usage: `basename $0` search_string filename" exit $E_BADARGS fi if [ ! -f "$2" ] then echo "File \"$2\" does not exist." exit $E_NOFILE fi IFS=$'\012' # 按照 Anton Filippov 的意見應該是 # IFS="\n" for word in $( strings "$2" | grep "$1" ) # "strings" 命令列出二進制文件中的所有字符串。 # 將結果通過管道輸出到 "grep" 中，檢查是不是匹配的字符串。 do echo $word done # 就像 S.C. 指出的那樣，第 23-30 行可以換成下面的形式： # strings "$2" | grep "$1" | tr -s "$IFS" '[\n*]' # 嘗試運行腳本 "./bin-grep.sh mem /bin/ls" exit 0 ``` 下面的例子同樣展示了如何使用命令代換生成 [list]。樣例 11-9. 列出系統中的所有用戶 ```bash #!/bin/bash # userlist.sh PASSWORD_FILE=/etc/passwd n=1 # 用戶數量 for name in $(awk 'BEGIN{fs=":"}{print $1}' < "$PASSWORD_FILE" ) # 分隔符 = : ^^^^^^ # 輸出第一個域 ^^^^^^^^ # 讀取密碼文件 /etc/passwd ^^^^^^^^^^^^^^^^^ do echo "USER #$n = $name" let "n += 1" done # USER #1 = root # USER #2 = bin # USER #3 = daemon # ... # USER #33 = bozo exit $? # 討論： # ----- # 一個普通用戶是如何讀取 /etc/passwd 文件的？ # 提示：檢查 /etc/passwd 的文件權限。 # 這算不算是一個安全漏洞？為什么？ ``` 另外一個關于 [list] 的例子也來自于命令代換。樣例 11-10. 檢查目錄中所有二進制文件的原作者 ```bash #!/bin/bash # findstring.sh # 在指定目錄的二進制文件中尋找指定的字符串。 directory=/usr/bin fstring="Free Software Foundation" # 查看哪些文件來自于 FSF。 for file in $( find $directory -type f -name '*' | sort ) do strings -f $file | grep "$fstring" | sed -e "s%$driectory%%" # 在 "sed" 表達式中，你需要替換掉 "/" 分隔符， #+ 因為 "/" 是一個會被過濾的字符。 # 如果不做替換，將會產生一個錯誤。（你可以嘗試一下。） done exit $? # 簡單的練習： # ---------- # 修改腳本，使其可以從命令行參數中獲取 $directory 和 $fstring。 ``` 最后一個關于 [list] 和命令代換的例子，但這個例子中的命令是一個[函數](http://tldp.org/LDP/abs/html/functions.html#FUNCTIONREF)。 ```bash generate_list () { echo "one two three" } for word in $(generate_list) # "word" 獲得函數執行的結果。 do echo "$word" done # one # two # three ``` `for` 循環的結果可以通過管道導向至一個或多個命令中。樣例 11-11. 列出目錄中的所有符號鏈接。 ```bash #!/bin/bash # symlinks.sh: 列出目錄中的所有符號鏈接。 directory=${1-`pwd`} # 如果沒有特別指定，缺省目錄為當前工作目錄。 # 等價于下面的代碼塊。 # --------------------------------------------------- # ARGS=1 # 只有一個命令行參數。 # # if [ $# -ne "$ARGS" ] # 如果不是只有一個參數的情況下 # then # directory=`pwd` # 設為當前工作目錄。 # else # directory=$1 # fi # --------------------------------------------------- echo "symbolic links in directory \"$directory\"" for file in "$( find $directory -type 1 )" # -type 1 = 符號鏈接 do echo "$file" done | sort # 否則文件順序會是亂序。 # 嚴格的來說這里并不需要使用循環， #+ 因為 "find" 命令的輸出結果已經被擴展成一個單一字符串了。 # 然而，為了方便大家理解，我們使用了循環的方式。 # Dominik 'Aeneas' Schnitzer 指出， #+ 不引用 $( find $directory -type 1 ) 的話， # 腳本將在文件名包含空格時阻塞。 exit 0 # -------------------------------------------------------- # Jean Helou 提供了另外一種方法： echo "symbolic links in directory \"$directory\"" # 備份當前的內部字段分隔符。謹慎永遠沒有壞處。 OLDIFS=$IFS IFS=: for file in $(find $directory -type 1 -printf "%p$IFS") do # ^^^^^^^^^^^^^^^^ echo "$file" done|sort # James "Mike" Conley 建議將 Helou 的代碼修改為： OLDIFS=$IFS IFS='' # 空的內部字段分隔符意味著將不會分隔任何字符串 for file in $( find $directory -type 1 ) do echo $file done | sort # 上面的代碼可以在目錄名包含冒號（前一個允許包含空格） #+ 的情況下仍舊正常工作。 ``` 只需要對上一個樣例做一些小小的改動，就可以把在標準輸出 `stdout` 中的循環 [重定向](http://tldp.org/LDP/abs/html/io-redirection.html#IOREDIRREF) 到文件中。樣例 11-12. 將目錄中的所有符號鏈接保存到文件中。 ```bash #!/bin/bash # symlinks.sh: 列出目錄中的所有符號鏈接。 OUTFILE=symlinks.list directory=${1-`pwd`} # 如果沒有特別指定，缺省目錄為當前工作目錄。 echo "symbolic links in directory \"$directory\"" > "$OUTFILE" echo "---------------------------" >> "$OUTFILE" for file in "$( find $directory -type 1 )" # -type 1 = 符號鏈接 do echo "$file" done | sort >> "$OUTFILE" # 將 stdout 的循環結果 # ^^^^^^^^^^^^^ 重定向到文件。 # echo "Output file = $OUTFILE" exit $? ``` 還有另外一種看起來非常像C語言中循環那樣的語法。你需要使用到 [雙圓括號](http://tldp.org/LDP/abs/html/dblparens.html#DBLPARENSREF) 語法。樣例 11-13. C語言風格的循環 ```bash #!/bin/bash # 用多種方式數到10。 echo # 基礎版 for a in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 do echo -n "$a " done echo; echo # +==========================================+ # 使用 "seq" for a in `seq 10` do echo -n "$a " done echo; echo # +==========================================+ # 使用大括號擴展語法 # Bash 3+ 版本有效。 for a in {1..10} do echo -n "$a " done echo; echo # +==========================================+ # 現在用類似C語言的語法再實現一次。 LIMIT=10 for ((a=1; a <= LIMIT ; a++)) # 雙圓括號語法，不帶 $ 的 LIMIT do echo -n "$a " done # 從 ksh93 中學習到的特性。 echo; echo # +==========================================+ # 我們現在使用C語言中的逗號運算符來使得兩個變量同時增加。 for ((a=1, b=1; a <= LIMIT ; a++, b++)) do # 逗號連接操作。 echo -n "$a-$b " done echo; echo exit 0 ``` 還可以查看 [樣例 27-16](http://tldp.org/LDP/abs/html/arrays.html#QFUNCTION)，[樣例 27-17](http://tldp.org/LDP/abs/html/arrays.html#TWODIM) 和 [樣例 A-6](http://tldp.org/LDP/abs/html/contributed-scripts.html#COLLATZ)。 \--- 接下來，我們將展示在真實環境中應用的循環。樣例 11-14. 在批處理模式下使用 `efax` ```bash #!/bin/bash # 傳真（必須提前安裝了 'efax' 模塊）。 EXPECTED_ARGS=2 E_BADARGS=85 MODEM_PORT="/dev/ttyS2" # 你的電腦可能會不一樣。 # ^^^^^ PCMCIA 調制解調卡缺省端口。 if [ $# -ne $EXPECTED_ARGS ] # 檢查是不是傳入了適當數量的命令行參數。 then echo "Usage: `basename $0` phone# text-file" exit $E_BADARGS fi if [ ! -f "$2" ] then echo "File $2 is not a text file." # File 不是一個正常文件或者文件不存在。 exit $E_BADARGS fi fax make $2 # 根據文本文件創建傳真格式文件。 for file in $(ls $2.0*) # 連接轉換后的文件。 # 在參數列表中使用通配符（文件名通配）。 do fil="$fil $file" done efax -d "$MODEM_PORT" -t "T$1" $fil # 最后使用 efax。 # 如果上面一行執行失敗，嘗試添加 -o1。 # S.C. 指出，上面的 for 循環可以被壓縮為 # efax -d /dev/ttyS2 -o1 -t "T$1" $2.0* #+ 但是這并不是一個好主意。 exit $? # efax 同時也會將診斷信息傳遞給標準輸出。 ``` > ![note](http://tldp.org/LDP/abs/images/note.gif) [關鍵字](http://tldp.org/LDP/abs/html/internal.html#KEYWORDREF) `do` 和 `done` 圈定了 for 循環代碼塊的范圍。但是在一些特殊的情況下，也可以被 [大括號](http://tldp.org/LDP/abs/html/special-chars.html#CODEBLOCKREF) 取代。 > ```bash for((n=1; n<=10; n++)) # 沒有 do！ { echo -n "* $n *" } # 沒有 done！ > > # 輸出： # * 1 ** 2 ** 3 ** 4 ** 5 ** 6 ** 7 ** 8 ** 9 ** 10 * # 并且 echo $? 返回 0，因此 Bash 并不認為這是一個錯誤。 > > echo > > # 但是注意在典型的 for 循環 for n in [list] ... 中， #+ 需要在結尾加一個分號。 > for n in 1 2 3 { echo -n "$n "; } # ^ > > # 感謝 Yongye 指出這一點。 ``` ### while 循環 `while` 循環結構會在循環頂部檢測循環條件，若循環條件為真（ [退出狀態](http://tldp.org/LDP/abs/html/exit-status.html#EXITSTATUSREF) 為0）則循環持續進行。與 [`for` 循環](http://tldp.org/LDP/abs/html/loops1.html#FORLOOPREF1) 不同的是，`while` 循環是在不知道循環次數的情況下使用的。 ```bash while [ condition ] do command(s)... done ``` 在 `while` 循環結構中，你不僅可以使用像 `if/test` 中那樣的 [括號結構](http://tldp.org/LDP/abs/html/testconstructs.html#TESTCONSTRUCTS1)，也可以使用用途更廣泛的 [雙括號結構](http://tldp.org/LDP/abs/html/testconstructs.html#DBLBRACKETS)（`while [[ condition ]]`）。就像在 `for` 循環中那樣，將 `do` 和循環條件放在同一行時需要加一個分號。 `while [ condition ] ; do` 在 `while` 循環中，括號結構 [并不是必須存在的](http://tldp.org/LDP/abs/html/loops1.html#WHILENOBRACKETS)。比如說 [`getopts` 結構](http://tldp.org/LDP/abs/html/internal.html#GETOPTSX)。樣例 11-15. 簡單的 `while` 循環 ```bash #!/bin/bash var0=0 LIMIT=10 while [ "$var0" -lt "$LIMIT" ] # ^ ^ # 必須有空格，因為這是測試結構 do echo -n "$var0 " # -n 不會另起一行 # ^ 空格用來分開輸出的數字。 var0=`expr $var0 + 1` # var0=$(($var0+1)) 效果相同。 # var0=$((var0 + 1)) 效果相同。 # let "var0 += 1" 效果相同。 done # 還有許多其他的方法也可以達到相同的效果。 echo exit 0 ``` 樣例 11-16. 另一個例子 ```bash #!/bin/bash echo # 等價于： while [ "$var1" != "end" ] # while test "$var1" != "end" do echo "Input variable #1 (end to exit) " read var1 # 不是 'read $var1' （為什么？）。 echo "variable #1 = $var1" # 因為存在 "#"，所以需要使用引號。 # 如果輸入的是 "end"，也將會在這里輸出。 # 在結束本輪循環之前都不會再測試循環條件了。 echo done exit 0 ``` 一個 `while` 循環可以有多個測試條件，但只有最后的那一個條件決定了循環是否終止。這是一種你需要注意到的不同于其他循環的語法。樣例 11-17. 多條件 `while` 循環 ```bash #!/bin/bash var1=unset previous=$var1 while echo "previous-variable = $previous" echo previous=$var1 [ "$var1" != end ] # 記錄下 $var1 之前的值。 # 在 while 循環中有4個條件，但只有最后的那個控制循環。 # 最后一個條件的退出狀態才會被記錄。 do echo "Input variable #1 (end to exit) " read var1 echo "variable #1 = $var1" done # 猜猜這是怎樣實現的。 # 這是一個很小的技巧。 exit 0 ``` 就像 `for` 循環一樣， `while` 循環也可以使用雙圓括號結構寫得像C語言那樣（也可以查看[樣例 8-5](http://tldp.org/LDP/abs/html/dblparens.html#CVARS)）。樣例 11-18. C語言風格的 `while` 循環 ```bash #!/bin/bash # wh-loopc.sh: 在 "while" 循環中計數到10。 LIMIT=10 # 循環10次。 a=1 while [ "$a" -le $LIMIT ] do echo -n "$a " let "a+=1" done # 沒什么好奇怪的吧。 echo; echo # +==============================================+ # 現在我們用C語言風格再寫一次。 ((a = 1)) # a=1 # 雙圓括號結構允許像C語言一樣在賦值語句中使用空格。 while (( a <= LIMIT )) # 雙圓括號結構， do #+ 并且沒有使用 "$"。 echo -n "$a " ((a += 1)) # let "a+=1" # 是的，就是這樣。 # 雙圓括號結構允許像C語言一樣自增一個變量。 done echo # 這可以讓C和Java程序猿感覺更加舒服。 exit 0 ``` 在測試部分，`while` 循環可以調用 [函數](http://tldp.org/LDP/abs/html/functions.html#FUNCTIONREF)。 ```bash t=0 condition () { ((t++)) if [ $t -lt 5 ] then return 0 # true 真 else return 1 # false 假 fi } while condition # ^^^^^^^^^ # 調用函數循環四次。 do echo "Still going: t = $t" done # Still going: t = 1 # Still going: t = 2 # Still going: t = 3 # Still going: t = 4 ``` > 和 [if 測試](http://tldp.org/LDP/abs/html/testconstructs.html#IFGREPREF) 結構一樣，`while` 循環也可以省略括號。 > ```bash while condition do command(s) ... done ``` 在 `while` 循環中結合 [`read`](http://tldp.org/LDP/abs/html/internal.html#READREF) 命令，我們就得到了一個非常易于使用的 [`while read`](http://tldp.org/LDP/abs/html/internal.html#WHILEREADREF) 結構。它可以用來讀取和解析文件。 ```bash cat $filename | # 從文件獲得輸入。 while read line # 只要還有可以讀入的行，循環就繼續。 do ... done # ==================== 摘自樣例腳本 "sd.sh" =================== # while read value # 一次讀入一個數據。 do rt=$(echo "scale=$SC; $rt + $value" | bc) (( ct++ )) done am=$(echo "scale=$SC; $rt / $ct" | bc) echo $am; return $ct # 這個功能“返回”了2個值。 # 注意：這個技巧在 $ct > 255 的情況下會失效。 # 如果要操作更大的數字，注釋掉上面的 "return $ct" 就可以了。 } <"$datafile" # 傳入數據文件。 ``` > ![note](http://tldp.org/LDP/abs/images/note.gif) 在 `while` 循環后面可以通過 < 將標準輸入 [重定位到文件](http://tldp.org/LDP/abs/html/redircb.html#REDIRREF) 中。 > `while` 循環同樣可以 [通過管道](http://tldp.org/LDP/abs/html/internal.html#READPIPEREF) 傳入標準輸入中。 ### until 與 `while` 循環相反，`until` 循環測試其頂部的循環條件，直到其中的條件為真時停止。 ```bash until [ condition-is-true ] do commands(s)... done ``` 注意到，跟其他的一些編程語言不同，`until` 循環的測試條件在循環頂部。就像在 `for` 循環中那樣，將 `do` 和循環條件放在同一行時需要加一個分號。 `until[ condition-is-true ] ; do` 樣例 11-19. `until` 循環 ```bash #!/bin/bash END_CONDITION=end until [ "$var1" = "$END_CONDITION" ] # 在循環頂部測試條件。 do echo "Input variable #1 " echo "($END_CONDITION to exit)" read var1 echo "variable #1 = $var1" echo done # --- # # 就像 "for" 和 "while" 循環一樣， #+ "until" 循環也可以寫的像C語言一樣。 LIMIT=10 var=0 until (( var > LIMIT )) do # ^^ ^ ^ ^^ 沒有方括號，沒有 $ 前綴。 echo -n "$var " (( var++ )) done # 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 exit 0 ``` 如何在 `for`，`while` 和 `until` 之間做出選擇？我們知道在C語言中，在已知循環次數的情況下更加傾向于使用 `for` 循環。但是在Bash中情況可能更加復雜一些。Bash中的 `for` 循環相比起其他語言來說，結構更加松散，使用更加靈活。因此使用你認為最簡單的就好。 [^1]: 迭代：重復執行一個或一組命令。通常情況下，會使用`while`或者`until`進行控制。