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3.1 for 循环语句

        3.1.1 for 语句的结构

        3.1.2 for 语句应用示例

                1. 根据姓名列表批量添加用户

                2. 根据IP地址列表检查主机状态

3.2 使用while循环语句

        3.2.1 while语句的结构

        3.2.2 while语句应用示例

                1. 批量添加规律编号的用户

                2. 猜价格游戏

3.3 until 循环语句

        3.3.1 until 语句的结构

        3.3.2 until语句应用示例

                1. 计算1~50的和

                2. 为指定用户发送在线消息

3.4 Shell 函数

        3.4.1 函数的用法

                1. 两个数求和

                2. 编写用户自定义函数

        3.4.2 函数变量的作用范围

        3.4.3 函数的参数

        3.4.4 递归函数

3.5 Shell数字

        1. 获取数组长度

        2. 读取某下标赋值

        3. 数组遍历

        4. 数组切片

        5. 数组替换

        6. 数字删除

3.6 Shell脚本调试

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3.1 for 循环语句

        在实际工作中，经常会遇到某项任务需要多次执行的情况，而每次执行时仅仅是处理的对象不一样，其他命令相同。例如，根据通讯录中的姓名列表创建系统账号，根据服务器清单检查各主机的存活状态，根据IP地址黑名单设置拒绝访问的防火墙策略等。

        当面对各种列表重复任务时，使用简单的if语句已经难以满足要求，而顺序编写全部代码更是显得异常烦琐、困难重重。

        3.1.1 for 语句的结构

        使用for循环语句时，需要指定一个变量及可能的取值列表，针对每个不同的取值重复执行相同的命令序列，直到变量值用完退出循环。在这里;取值列表"称为for语句的执行条件，其中包括多个属性相同的对象，需要预先指定（如通讯录、IP黑名单)。

        for循环语句的语法结构如下所示：

for 变量名 in 取值列表
    do
        命令序列
    done

        上述语句结构中，for语句的操作对象为用户指定名称的变量，并通过in关键字为该变量预先设置了一个取值列表，多个取值之间以空格进行分隔。位于do...done之间的命令序列称为循环体，其中的执行语句需要引用变量以完成相应的任务。

        for语句的执行流程:首先将列表中的第一个取值赋给变量，并执行do...done循环体中的命令序列;然后将列表中的第二个取值赋给变量，并执行循环体中的命令序列......依此类推，直到列表中的所有取值用完，最后将跳至done语句，表示结束循环，如图3.1所示。

        3.1.2 for 语句应用示例

                1. 根据姓名列表批量添加用户

        根据人事部门给出的员工姓名的拼音列表，在Linux服务器中添加相应的用户账号，初始密码均设置为“123456"。其中，员工姓名列表中的账号数量并不固定，而且除了要求账号名称是拼音之外，并无其他特殊规律。

        针对上述要求,可先指定员工列表文件users.txt,然后编写一个名为uaddfor.sh的 Shell脚本，从users.txt文件中读取各用户名称，重复执行添加用户、设置初始密码的相关操作。

        若要删除uaddfor.sh脚本所添加的用户，只需参考上述脚本代码，将for循环体中添加用户的命令序列改为删除用户的操作即可。例如，建立一个名为udelfor.sh 的脚本如下所示。

                2. 根据IP地址列表检查主机状态

        根据包含公司各服务器IP地址的列表文件，检查其中各主机的ping 连通性，输出各主机是否启动、关闭。其中，服务器的数量并不固定，各服务器的IP地址之间也无特殊规律。

        针对此案例要求,可先指定IP地址列表文件 ipadds.txt,然后编写一个名为chkhosts.sh的Shell脚本，从ipadds.txt文件中读取各服务器的IP地址，重复执行ping连通性测试，并根据测试结果输出相应的提示信息。

        上述脚本代码中，do...done循环体内嵌套使用了if 条件选择语句，用来针对不同IP地址的测试结果进行判断，并输出相应的提示信息。嵌套可以理解为镶嵌、套用，就是在已有的语句、函数中在多加一个或多个语句、函数等。实际上，if语句、for语句及其他各种Shell脚本语句都是可以嵌套使用的。

3.2 使用while循环语句

        for循环语句非常适用于列表对象无规律，且列表来源已固定（如某个列表文件）的场合。而对于要求控制循环次数、操作对象按数字顺序编号、按特定条件执行重复操作等情况，则更适合使用另外一种循环——while 语句。

        3.2.1 while语句的结构

        使用while循环语句时，可以根据特定的条件反复执行一个命令序列，直到该条件不再满足时为止。在脚本应用中，应该避免出现死循环的情况，否则后边的命令操作将无法执行。因此，循环体内的命令序列中应包括修改测试条件的语句，以便在适当的时候使测试条件不再成立，从而结束循环。

        while循环语句的语法结构如下所示：

while 条件测试操作
do
    命令序列
done

        while语句的执行流程:首先判断while 后的条件测试操作结果，如果条件成立，则执行do...done循环体中的命令序列;返回 while 后再次判断条件测试结果，如果条件仍然成立，则继续执行循环体:再次返回到while 后，判断条件测试结果.......如此循环，直到while后的条件测试结果不再成立为止，最后跳转到done语句，表示结束循环，如图3.2所示。

        使用while 循环语句时，有两个特殊的条件测试操作，即 true(真）和 false（假)。使用true作为条件时，表示条件永远成立，循环体内的命令序列将无限执行下去，除非强制终止脚本（或通过exit语句退出脚本);反之，若使用false作为条件，则循环体将不会被执行。这两个特殊条件也可以用在if语句的条件测试中。 

        3.2.2 while语句应用示例

                1. 批量添加规律编号的用户

        在一些技术培训和学习领域，出于实验或测试的目的，需要批量添加用户账号，这些用户的名称中包含固定的前缀字串，并按照数字顺序依次进行编号，账号的数量往往也是固定的。例如，若要添加20个用户，名称依次为stu1、stu2、....、 stu20，可以参考以下操作。

        上述脚本代码中，使用变量i来控制用户名称的编号，初始赋值为1，并且当取值大于20时终止循环。在循环体内部，通过语句""let i++”(等同于i=`expr $i +1')来使变量i的值增加1，因此当执行第一次循环后i的值将变为2,执行第二次循环后i的值将变为3，....依此类推。

        测试并确认uaddwhile.sh脚本的执行结果如下所示。

        若要删除uaddwhile.sh脚本所添加的用户，只需参考上述脚本代码，将while循环体中添加用户的命令序列改为删除用户的操作即可。

                2. 猜价格游戏

        中央电视台著名的"时尚购物街"节目中，有一个猜价格的互动环节，要求参与者在最短的时间内猜出展示商品的实际价格，当所猜的价格高出或低于实际价格时，主持人会给出相应的提示。下面以此环节为原型，编写一个猜价格的 Shell脚本。

案例要求如下:

由脚本预先生成一个随机的价格数目（0~999）作为实际价格，判断用户猜测的价格是否高出或低于实际价格，给出相应提示后再次要求用户猜测;一直到用户猜中实际价格为止，输出用户共猜测的次数、实际价格。

        针对上述要求，主要设计思路如下:通过环境变量RANDOM可获得一个小于216的随机整数,计算其与1000的余数即可获得0~999的随机价格;反复猜测操作可以通过以 true作为测试条件的 while 循环实现，当用户猜中实际价格时终止循环;判断猜测价格与实际价格的过程采用if语句实现，嵌套在 while 循环体内:使用变量来记录猜测次数。

        测试并确认pricegame.sh脚本的执行结果如下所示。

3.3 until 循环语句

        3.3.1 until 语句的结构

        until循环与while循环类似，while循环能实现的脚本until同样也可以实现，但区别是while循环在条件为真是继续执行循环，而until 则是在条件为假时执行循环。

        until循环语句的语法结构如下所示。

until 条件测试操作
do
    命令序列
done

        until语句的执行流程:首先判断until后的条件测试操作结果，如果条件不成立，则执行do...done循环体中的命令序列;返回until后再次判断条件测试结果，如果条件仍然不成立，则继续执行循环体;再次返回到until后，判断条件测试结果......如此循环，直到until后的条件测试结果成立为止，最后跳转到done语句，表示结束循环，如图3.3所示。

        3.3.2 until语句应用示例

                1. 计算1~50的和

        在一些科学计算领域，经常会用到各种数的计算，自然数的求和操作是最简单的。本例中计算从1到50的和，从1开始相加，采用循环的方式，每次循环后加1，将得到的值加入计算的和中，数字运算采用的是let方式，直到加到50为止，具体的操作参考如下。

        上述代码中，在i的值小于50之前，每次循环i的值加1，并且求出s的值。

                2. 为指定用户发送在线消息

        公司内部有一台Linux测试服务器，开发、测试、运维都在使用自己的账号连接登录到服务器上。当业务增加不能满足使用需求时，运维决定给服务器增加内存配置，要通知开发和测试人员保存数据退出，之后再关机升级内存，以应对业务的增加。

        通过write方式发送消息的目标用户，必须是在线用户，处于自己的登录终端。执行此脚本时，将消息发给jerry用户，其结果在jerry登录的终端显示内容如下所示。

3.4 Shell 函数

        3.4.1 函数的用法

        Shell函数可用于存放一系列的指令。在 Shell脚本执行的过程中，函数被置于内存中，每次调用函数时不需要从硬盘读取，因此运行的速度比较快。在 Shell编程中函数并非是必须的元素，但使用函数可以对程序进行更好的组织。将一些相对独立的代码变成函数，可以提高程序可读性与重用性，避免编写大量重复代码。

        Shell函数定义的方法如下所示:

[function] 函数名(){
命令序列
[return x]
}

1. "function"关键字表示定义一个函数，可以省略
2. "{"符号表示函数执行命令的入口，该符号可以与函数名同行也可以在函数名下一行的句首
3. "}"符号表示函数体结束，两个大括号直接{}是函数体
4. "命令序列1"部分可以是任意的Shell命令，也可以调用其他函数
5. "return"表示退出函数返回一个退出值，通过返回值判断执行是否成功，也可以使用exit终止整个Shell脚本

        Shell函数调用的方法为:函数名[参数1][参数2]。下面通过具体的示例学习函数的定义与调用。

                1. 两个数求和

        使用 Shell脚本实现两个数相加求和，通过定义函数的方式来完成。sum函数内部通过read命令接收用户分别输入的两个数，然后做加法运算，最后通过调用函数的方式来输出两个数的和。

                2. 编写用户自定义函数

        CentOS系统由6版本升级到7版本之后，其启动服务的方式发生了很大变化。在生产环境中还有很大一部分的企业在使用6系列，为了兼容6和7，要求写一函数自动判断系统型号，根据型号执行对应的服务管理程序，并且设置开机生效。

        CentOS系统文件/etc/centos-release记录着系统的版本号,通过该文件来判断CentOs是属于6还是7系列。然后对servicectl这个函数的参数进行判断，如果参数为空，则执行servicectl_usage函数并给出提示，最后在根据系统是6还是7，分别执行对应的服务管理程序对程序进行启动、关闭等操作。

        3.4.2 函数变量的作用范围

        在 Shell脚本中函数的执行并不会开启一个新的子Shell，而是仅在当前定义的 Shell环境中有效。如果 Shell脚本中的变量没有经过特殊设定，默认在整个脚本中都是有效的。在编写脚本时，有时需要将变量的值限定在函数内部，可以通过内置命令local来实现。函数内部变量的使用，可以避免函数内外同时出现同名变量对脚本结果的影响。local命令的使用如下所示。

        上述脚本中，myfun函数内部使用了local命令设置变量i，其作用是将变量i限定在函数内部。myfun函数外部同样定义了变量i，内部变量i和全局变量i互不影响。脚本执行时先调用了函数 myfun，函数内部变量i为8，所以输出结果是8。调用完函数之后，给变量i赋值为9，再打印外部变量i，所以又输出9。

        3.4.3 函数的参数

        函数的参数的用法如下。

函数名称 参数1 参数2 参数3.....

        在使用函数参数时，函数名称在前参数在后，函数名和参数之间用空格分隔，可以有多个参数，参数使用$1、$2、$3.......的方式表示。以此类推，从第10个参数开始，调用方法为${10}，不加大括号无法调用成功。下面是函数参数的一个简单应用。

        上述脚本接收两个参数，第一个参数是写日志的目标文件，第二个参数是日志信息，整个脚本实现将日志信息写入目标文件内的目的。

        3.4.4 递归函数

        Shell也可以实现递归函数，就是可以调用自己本身的函数。在Linux系统上编写Shell脚本的时候，经常需要递归遍历系统的目录，列出目录下的文件和目录，逐层递归列出，并对这些层级关系进行展示。具体的实现过程如下所示。

        函数 list_files的第一个参数是列举的目录名，第二个参数是调整的空间。执行脚本后，其结果显示如下。

3.5 Shell数字

        在 Shell脚本中，数组是一种常见的数据结构，主要的应用场景包括:获取数组长度、获取元素长度、遍历元素、元素切片、元素替换、元素删除等等。Shell中的数组与Java、C、Python不同，只有一维数组，没有二维数组。数组元素的大小与限制，也不需要事先定义。Shell数组用括号()来表示，元素用空格分隔，元素的下标与大部分编程语言类似从0开始。

        数组常用定义方法包括以下几种。

1. 方法一：
   1. 数组名= ( value0 value1 value2 ...)
2. 方法二
   1. 数组名=([0]=value [1]=value [2]=value ...)
3. 方法三：
   1. 列表名="value0 value1 value2 ..."
   2. 数组名=($列表名)
4. 方法四：
   1. 数组名[0]="value"
   2. 数组名[1]="value”
   3. 数组名[2]="value”

        1. 获取数组长度

        2. 读取某下标赋值

        3. 数组遍历

        4. 数组切片

        将数组切片之后，返回的是字符串，以空格作为分隔符。

        5. 数组替换

        6. 数字删除

3.6 Shell脚本调试

        在 Shell脚本开发中，经常碰到一些规范方面的问题，例如忘了使用引号或在if语句末尾处忘记加fi结束。要注意把复杂的脚本简单化，要思路清晰，并且分段实现。当执行脚本时出现错误后，不要只看那些提示的错误行，而是要观察整个相关的代码段。

        为避免编写的脚本出错，除了在编写脚本时注意书写规范，排除语法错误，更重要的是利用调试脚本工具来调试脚本。echo命令是最有用的调试脚本工具之一，一般在可能出现问题的脚本中加入echo命令，采用的是分段排查的方式。

        除了echo命令之外，bash Shell 也有相应参数可以调试脚本。使用bash命令参数调试，命令的语法为:

sh [-nvx] 脚本名

        常用参数的具体含义为: 

1. -n:不会执行该脚本，仅查询脚本语法是否有问题，如果没有语法问题就不显示任何内容，如果有问题会提示报错。
2. -v:在执行脚本时，先将脚本的内容输出到屏幕上然后执行脚本，如果有错误，也会给出错误提示。
3. -x:将执行的脚本内容输出到屏幕上，这个是对调试很有用的参数。

        当脚本文件较长时，可以使用set命令指定调试一段脚本。