Linux 中变量的取用与设定

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Linux是一个多人多任务的环境，每个人登录系统都能取得一个bash shell，每个人都能够使用bash下达mail这个指令来接收自己的邮箱等等。问题是，bash如何得知你的邮箱是那个文件？这就需要『变量』的帮助。

一、什么是变量

【1】变量的可变性与方便性： 简单的说，变量就是让一个特定的字符串代表不固定的内容。例如，每个账号的邮件预设是以MAIL这个变量来进行存取的。当zzx用户登录时，他便会去MAIL这个变量，而这个变量的内容其实是/var/spool/mail/zzx，那如果 bird登录，他的变量MAIL的内容就是/var/spool/mail/bird。而我们使用信件读取指令mail来读取自己的邮箱信件。

【2】影响bash环境操作的变量： 例如PATH变量，你能不能在任何目录下执行某个指令，与PATH这个变量有很大关系。例如你下达ls这个指令时，系统就是通过PATH这个变量里面的内容所记录的路径顺序来搜索指令的。如果搜索完PATH变量内的路径还找不到ls这个指令时，就会在屏幕上显示『 command not found 』的错误讯息了。在Linux System下，所有的线程都是需要一个执行码，当正确登入Linux后，你就有一个bash执行程序，也才真正的经由bash来跟系统沟通。由于系统需要一些变量来提供他自己数据的存取（或者是一些环境的设定参数值，例如是否要显示彩色等等），所以就有一些所谓的『环境变量』需要来读入系统中，这些环境例如PATH、HOME、MAIL、SHELL等等。为了区别与自定义变量的不同，环境变量通常以大写字符来表示。

【3】脚本程序设计（shell script）的好帮手： 在个人设定方面，例如我们要写一个大型script时，有些数据可能由于用户习惯的不同而有差异，比如说路径，由于路径在script被使用的相当多，如果下次换一部主机，都要修改 script里面的所有路径，那一定很low，这个时候就使用变量，而该变量的定义写在最前面，后面相关的路径名称都以变量来取代，那到时候只需要修改一行就等于修改了全部路径，相当方便。

二、变量的取用与设定

【1】变量的取用（echo） ： 利用echo就能够读取变量，只需要在变量前加上$符号，或者用${变量}的方式读取内容。

[root@learnVM 桌面]# echo $PATH
:/usr/lib64/qt-3.3/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/sbin:/usr/local/bin:/usr/bin
[root@learnVM 桌面]# echo ${PATH}

【2】变量与变量内容之间如何设定与修改： 用等号（=）连接变量与他的内容就好。

[root@learnVM 桌面]# echo $username  
        <=  目前没有查询到任何数据，因为此变量为被设定。
[root@learnVM 桌面]# username=zzx
[root@learnVM 桌面]# echo $username
zzx     <=  为我们设定的username值。

【3】变量的设定规则：
①、等号两边不能直接接空格符。
②、变量名称只能是英文字母与数字，但是开头字符不能时数字。
③、变量内容若有空格符可使用双引号『"』或单引号『'』将变量内容结合起来。

[root@learnVM 桌面]# test="i am is $username"   <= 双引号的特殊字符如$等，可以保有原本的特性
[root@learnVM 桌面]# echo $test
i am is zzx    <= 对$username进行了解析

[root@learnVM 桌面]# test='i am is $username'   <= 单引号的特殊字符，仅为一般字符，纯文本。
[root@learnVM 桌面]# echo $test
i am is $username   <= 不对$username进行了解析

④、可以使用跳脱字符『 \ 』将特殊符号（如：[Enter]，$，\ ，空格符，’ 等）

[root@learnVM 桌面]# test=i\ am\ is\ zzx
[root@learnVM 桌面]# echo $test
i am is zzx

⑤、变量值是一串指令所提供的信息时，可以使用反单引号『指令』或『$(指令) 』，例如想要取核心版本：

[root@learnVM 桌面]# version=`uname -r`   
[root@learnVM 桌面]# echo $version
2.6.32-642.el6.x86_64

⑥、若该变量为扩展变量内容时，则可用 “$变量名称” 或 ${变量} 累加内容，如下：

[root@learnVM 桌面]# test=i\ am\ is\ zzx
[root@learnVM 桌面]# test=${test}\ cool  <= 或者使用"$test"\ cool
[root@learnVM 桌面]# echo $test
i am is zzx cool

⑦、若该变量需要在其他子程序执行，则需要export来使变量编程环境变量：『 export 变量名』
⑧、通常大写的变量是系统默认的变量，自定义的变量一般都为小写。（规则，不遵守也行）
⑨、取消变量的方法使用：unset

[root@learnVM 桌面]# unset test
[root@learnVM 桌面]# echo $test
             <= 变量已被取消，输出的值为空

三、环境变量的功能

【1】用env观察环境变量与常见环境变量说明： 列出目前的shell环境下的所有环境变量与其内容。

[root@learnVM 桌面]# env
ORBIT_SOCKETDIR=/tmp/orbit-root
HOSTNAME=learnVM                     <=这部主机的主机名
IMSETTINGS_INTEGRATE_DESKTOP=yes
SHELL=/bin/bash                      <=目前这个环境下，使用的shell是哪一个程序
TERM=xterm                           <=这个终端机使用的环境是什么类型
HISTSIZE=1000                        <=记录指令的笔数，默认支持1000
USER=root                            <=使用者的名称
......

env是environment（环境）的简写，如下部分环境变量。如果使用export也会是一样的内容。下面对环境变量进行介绍：
● HOME：代表用户的家目录。我们可以通过cd ~去家目录。有很多程序都可能会取用到这个变量的值。
● SHELL：当前使用的SHELL是哪只程序，Linux预设使用/bin/bash。
● MAIL：当我们使用mail这个指令在收信时，系统会去读取邮件邮箱文件（mailbox）。
● HISTSIZE：这个与『历史命令』有关，我们曾下达过的指令可以被系统记录下来，而记录的『笔数』则是由这个值来设定的。
● PATH：就是执行文件搜索的路径，目录与目录之间以冒号分割，由于文件的搜索是依序由PATH的变量内的目录来查询的，所以，目录的顺序也是很重要的。
● LANG：这个比较重要，很多讯息都会用到它，例如：当我们启动某些 Perl 的程序语言文件时，他会主动的去分析语系数据文件，如果发现他无法解析的编码语系，就可能产生错误。
● RANDOM：随机数的变量，目前大多数distributions都会有随机数生成器，那就是/dev/random文件，在BASH环境下，这个RANDOM变量的内容，介于0~32767之间。如果要去0~9之间的数值，利用declare宣告数值类型，如下：

[root@learnVM 桌面]# declare -i number=$RANDOM*10/32768;echo $number
2         <= 此时会随机取0~9之间的数值

【2】用set观察所有变量（含环境变量与自定义变量）：bash可不只有环境变量，还有一些与bash操作接口有关的变量，以及用户自己定义的变量存在的。可通过set指令查看，set除了环境变量之外，还会将其他在bash内的变量统统显示出来。

[root@learnVM 桌面]# set
BASH=/bin/bash          <=BASH 主程序放置路径
BASH_VERSINFO=([0]="4" [1]="1" [2]="2" [3]="1" [4]="release" [5]="x86_64-redhat-linux-gnu") <=bash 的版本
COLUMNS=80              <=在目前的终端机环境下，使用的字段有几个字符长度
HISTFILE=/root/.bash_history     <=历史命令记录的放置位置，隐藏档。
HISTFILESIZE=1000       <=存起来（与上个变量有关）的文件之指令的最大记录笔数
HISTSIZE=1000           <=目前环境下，内存中记录的历史命令最大笔数
IFS=$' \t\n'            <=预设的分隔符
LINES=24                <=目前终端机下的最大行数
PS1='[\u@\h \W]\$ '     <=PS1 就是我们系统的命令提示符，例如我的是=[root@learnVM 桌面]
PS2='> '                <=如果你使用逃脱符号（\）第二行以后的提示字符

【3】PS1（提示字符的设定）：命令提示符，当我们每次按下Enter键去执行某个指令后，最后要在此出现提示字符时，就会去主动读取这个变量值了，例如我本机的PS1='[\u@\h \W]\$ ' 显示的是一种特殊符号，这些特殊符号可以显示不同的信息，每个distribution的bash默认的PS1变量内容可能有差异，但不要紧，可以通过man bash查询PS1的相关说明，以理解底下的一些符号的意义。
✔ \d：可显示出『星期月日』的日期格式，如：“Mon Feb 2”
✔ \H：完整的主机名。
✔ \h：仅取主机在第一个小数点之前的名字。
✔ \t：显示时间，为24小时格式的『HH:MM:SS』
✔ \T：显示时间，为12小时格式的『HH:MM:SS』
✔ \A：显示时间，为24小时格式的『HH:MM』
✔ \@：显示时间，为12小时格式的『am/pm』
✔ \u：目前使用者的账号名称
✔ \v：BASE的版本信息
✔ \w：完整的工作目录名称，由根目录写起的目录名称，所以仅会列出最后一个目录名。
✔ \#：下达的第几个指令
✔ \$：提示字符，如果是root的话，提示字符为# ，否则为$

CentOS预设的PS1内容：PS1='[\u@\h \W]\$ '，这个反斜杠后的数据为PS1的特殊功能，与bash的变量设定没有关系，现在我们应该都清楚为什么我的命令提示符是：『root@learnVM 桌面』，我们也可以修改自己的命令提示符：

[zzx@learnVM home]$ PS1='[\u@\h \w \A #\#]\$'  <= \#表示第2次下达的命令，每执行一次命令累加1
[zzx@learnVM /home 06:34 #2]$

【4】$（关于本shell的PID）：钱字号本身也是个变量，表示当前Shell的线程代号，既所谓的PID（Process ID）。想要知道自己shell的PID可以通过echo $$获取PID号码。

[zzx@learnVM /home 06:34 #2]$echo $$
3405

【5】？（关于上个执行指令的回传值）：问号也是一个特殊的变数，在 bash 中这个变量很重要，表示上一个执行的指令所回传的值，当执行某指令时，这些指令都会回传一个执行后的代码。一般来说，如果成功的执行该指令，则会回传一个0值，如果执行过程发生错误，就会回传『错误代码』，一般就是以非为0的数值来取代。

[zzx@learnVM /home 06:37 #3]$12name=ddd
bash: 12name=ddd: command not found
[zzx@learnVM /home 06:44 #4]$echo $?
127     <=错误代码回传值依据软件而有不同，我们可以利用这个代码来搜索错误的原因

【6】export（自定义变量转成环境变量）：环境变量与自定义变量的区别，就是该变量能够被子程序继续引用的就是环境变量，反之则为自定义变量。简单介绍下子程序与父程序：当登录Linux后，会获取一个bash（独立的程序），这个程序的识别使用的是一个称为程序标识符PID。接下来在bash底下所下达的任何指令都是由这个bash所衍生的，那些被下达的指令被称为子程序。
在这里插入图片描述

如上所示，我们在原本的bash底下执行另一个bash，结果操作的环境接口就会跑到第二个bash去（就是子程序），原本的bash就是sleep这个指令运行的环境就是实现部分，若要回到原本的bash去，就只有将第二个bash结束掉（下达exit或者logout）指令。因为子程序仅会继承父程序的环境变量，所以 bash的自定义变量在进入子程序后就会消失，一直到离开子程序并回到原父程序后，变量才会有生效。那么如何将自定义的变量转化为环境变量啦，就是通过export指令实现。

[zzx@learnVM home]$ export 变量名称

如果下达export指令就会将所有的『环境变量』绣出来：

[zzx@learnVM home]$ export
declare -x CLASS_PATH=".:/usr/install/jvm/jdk1.8.0_121/lib/dt.jar:/usr/install/jvm/jdk1.8.0_121/lib/tools.jar:/usr/install/jvm/jdk1.8.0_121/jre/lib"
declare -x COLORTERM="gnome-terminal"
declare -x CVS_RSH="ssh"
declare -x DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS="unix:abstract=/tmp/dbus-2vt9iZbym4,guid=3aeb40487b94bd413a26d22f0000003a"
declare -x DESKTOP_SESSION="gnome"
declare -x DISPLAY=":0.0"
declare -x GDMSESSION="gnome"
declare -x GDM_KEYBOARD_LAYOUT="us"
...........

四、影响显示结果的语系变量（locale）

当我们使用man command的方式去查询某个数据的说明文件时，该说明文档的内容可能会因为我们使用的语系不同而产生乱码。另外，利用ls查询文件的时间时，也可能会有乱码出现在时间部分。这个问题其实就是语系的问题。目前大多数的Linux系统都支持万国码了，也支持大部分的国家语系。我们可以通过locale指令查询自己的Linux支持多少语系。

[root@learnVM 桌面]# locale -a
zh_TW.big5     <= 大五码的中文编码
zh_TW.euctw
zh_TW.utf8     <= 万国码的中文编码
......

正体中文语系至少支持了两种以上的编码，一种是目前还是很常见的big5，另一种则是越来越热门的utf-8编码。我们可以通过以下逐一设定每个语系有关的数据变量，但事实是，如果其他语系变量都没设置，且你有设置LANG 或者是LC_ALL时，则其他的语系变量就会被这两个变量所取代！这也是为什么在Linux当中，通常说仅设定LANG或LC_ALL两个变量而已。在Linux主机的终端机接口（tty1~tty6）的环境下，如果设定『 LANG=zh_TW.utf8 』这个设定值生效后，使用 man 或者其他讯息输出时，都会出现一堆乱码，尤其是ls -l这个参数。Linux主机的终端机接口环境下是无法显示像中文这么复杂的编码文字，所以就会产生乱码了。

[root@learnVM 桌面]# locale
LANG=zh_CN.UTF-8
LC_CTYPE="zh_CN.UTF-8"
LC_NUMERIC="zh_CN.UTF-8"
LC_TIME="zh_CN.UTF-8"
LC_COLLATE="zh_CN.UTF-8"
LC_MONETARY="zh_CN.UTF-8"
LC_MESSAGES="zh_CN.UTF-8"
LC_PAPER="zh_CN.UTF-8"
LC_NAME="zh_CN.UTF-8"
LC_ADDRESS="zh_CN.UTF-8"
LC_TELEPHONE="zh_CN.UTF-8"
LC_MEASUREMENT="zh_CN.UTF-8"
LC_IDENTIFICATION="zh_CN.UTF-8"
LC_ALL=

五、变量的有效范围

变量也有使用的范围，则『变量』可否被引用与export有关。被export后的变量为『环境变量』。为什么环境变量的数据可以被子程序所引用，是因为内存配置的关系。
✔ 当启动一个shell，操作系统会分配一记忆区块给 shell 使用，此内存内之变量可让子程序取用。
✔ 若在父程序中利用export功能，可以让自定义变量的内容写到上述的记忆区块当中（环境变量）
✔ 当加载另一个 shell 时，子shell可以将父shell的环境变量所在的记忆区块导入自己的环境变量区块中。

六、变量键盘读取、数组与宣告（read、array、declare）

除了提到的变量设定功能，我们也可以通过键盘输入。就类似于我们执行某些程序时，会提示使用这输入“yes/no”之类的讯息。我们还可以宣告这个变量的属性，例如：数组或者是数字等等。
✔ read：读取来自键盘输入的变量。这个指令最常被用在shell script的撰写当中，想要跟使用者对谈就使用该指令。

[root@learnVM /]# read [-pt] variable
选项与参数：
   -p : 后面可以接提示符
   -t : 后面可以接等待的『秒数』这个比较有趣，不会一直等待使用者。

范例一：让用户由键盘输入一内容，将该内容编程名为 atest 的变量
[root@learnVM /]# read atest
this is a test       <= 此时光标会等待你输入
[root@learnVM /]# echo $atest
this is a test       <= 你刚刚输入的数据已经变成一个变量内容

范例二：提示使用者 30 秒内输入自己的大名，将该输入字符串作为名为 named 的变量内容
[root@learnVM /]# read -p "pelse you name" -t 30 names
pelse you name zzx  <= 会有提示字符
[root@learnVM /]# echo $names
zzx                 <= 输入的数据又变成一个变量的内容

✔ declare/typeset：宣告变量的类型。如果使用declare后面并没有接任何参数，那么bash就会主动将所有的变量名称与内容统统叫出来，就好像使用 set一样。

[root@learnVM /]# declare [-aixr] variable
选项与参数：
-a : 将后面名为 variable 的变量定义成为数组（array）类型
-i : 将后面名为 variable 的变量定义为整数数字（integer）类型
-x ：用法与 export 一样，就是将后面的 variable 变成环境变量。
-r : 将变量设定成为 readonly 类型，该变量不可被更改内容，也不能unset。

范例一：让sum 进行 1+2+3 的加和
[root@learnVM /]# sum=1+2+3
[root@learnVM /]# echo $sum
1+2+3
[root@learnVM /]# declare -i sum=1+2+3
[root@learnVM /]# echo $sum
6

由于在默认的情况底下bash对于变量有几个基本的定义：
● 变量类型默认为『字符串』，所以若不指定变量类型，则1+2为一个『字符串』而不是『计算式』。
● bash环境中的数值运算，预设最多仅能达到整数形态，所以1/3结果是 0；
如果需要非字符串类型的变量，那就得要进行变量的宣告才行。如下继续接受declare功能。

范例二：将sum 变为环境变量
[root@learnVM 桌面]# declare -x sum
[root@learnVM 桌面]# export |grep sum
declare -ix sum="6"              <= 会出现 i 与 x 的宣告

范例三：将sum 变为只读属性，不可更改
[root@learnVM 桌面]# declare -r sum
[root@learnVM 桌面]# sum=test
bash: sum: readonly variable     <=不允许修改此属性

范例四：将sum 更改为非环境变量的自定义变量
[root@learnVM 桌面]# declare +x sum   <= 将－变成+ 表示【取消】功能，这里 x 表示环境变量
[root@learnVM 桌面]# declare -p sum   <= -p 可以单独列出变量的类型
declare -ir sum="6"                  <= 只剩下i,r的类型，不具有x（环境变量）类型。

需要注意的是，如果不小心将变量设定为『只读』，通常得要注销再登入才能复原该变量的类型。

✔ 数组（array）变量类型：var[index]=content：表示数组名为var，我们假定数组的内容为var[1]=1，var[2]=2，var[3]=3等等，那么index就是一些数字。

范例：设定上面提到的 var[1] ~ var[3] 的变数
[root@learnVM 桌面]# var[1]="1"
[root@learnVM 桌面]# var[2]="2"
[root@learnVM 桌面]# var[3]="3"
[root@learnVM 桌面]# echo "${var[1]},${var[2]},${var[3]}"
1,2,3

七、与文件系统及程序的限制关系（ulimit）

我们知道Linux可以同时登陆十个人，如果同时启动十个文件每个文件的大小约10 MBytes，主机的内存就需要10*100*10= 10000MBytes=10GBytes，系统就会挂点。为了要预防这个情况的发生，所以我们的bash是可以『限制用户的某些系统资源』的，包括可以开启的文件数量，可以使用的CPU时间，可以使用内存总量等等。可以用ulimit进行设置。

[root@learnVM 桌面]# ulimit [-SHacdfltu] [配额]
选项与参数：
 -H : hard limit ，严格的设定，必定不能超过这个设定的数值；
 -S ：soft limit ，警告的设定，可以超过这个设定值，但是若超过则有警告信息。
                   在设定上，通常 soft 会比 hard 小，例如 soft 80，而hard 100
 -a ：后面不接任何选项与参数，可以列出所有的限制额度
 -c : 当某些程序发生错误时，系统可能会将该程序的内存中的信息写成文件（除错用），
      这种文件就被称为核心文件（core file）。此为限制每个核心文件的最大容量。
 -f : 此 shell 可以建立的最大文件容量（一般可能设定为2GB）单位为 Kbytes
 -d : 程序可使用的最大断裂内存（segment）容量。
 -l : 可用于锁定的内容容量
 -t : 可使用的最大CPU时间（单位为秒）
 -u : 单一用户可以使用的最大程序（process）数量

范例：列出你目前身份（假设为一般账号）的所有限制数据数值

[root@learnVM 桌面]# ulimit -a
core file size          (blocks, -c) 0              <=只要是0就代表么有限制
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited      <=可建立的单一文件大小
pending signals                 (-i) 7334
max locked memory       (kbytes, -l) 64
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024           <=同时可开启的文件数量
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) 10240
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 7334
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited

想要复原ulimit的设定最简单的方法就是注销再登入，否则就是得要重新以 ulimit设定才行。需要注意的是，一般身份使用者如果要以ulimit设定-f的文件大小，那么他『只能继续减小文件容量，不能增加文件容量』。

八、变量内容的删除、取代与替换（Optional）

【1】变量内容的删除与取代： 具体举例说明：

[root@learnVM 桌面]# test=1234567890
[root@learnVM 桌面]# echo ${test#*5}  <= test是变量名称，#表示从变量的最前面开始向右删除，且仅删除最短的那个
67890

[root@learnVM 桌面]# echo ${test//8/44}  <= 将8 替换为 44
12345674490

（*）表示通配符，取0到无穷多个任意字符。从上面的案例可以看出删除了5之前的所有元素。上面的一个 # 表示删掉最短的那个，那么两个 ## 表示删除最长的那个数据。那么除了上述从前面开始删除#之外，还有重后面开始删除的%。上述取掉实例中，两个斜线中间的是旧字符串，后面的是新字符串。那么两个双斜线表示的是替换所有符号条件的内容。

【2】变量的测试与内容替换： 通常我们会判断某变量是否存在，如存在使用以有的，若不存在则给予一个常用的设定。举例：

[root@learnVM 桌面]# echo ${username}
                                               <= 空白表示username变量不存在
[root@learnVM 桌面]# username=${username-root}
[root@learnVM 桌面]# echo $username
root                                           <= 因为username不存在所以赋默认root值
[root@learnVM 桌面]# username=zzx               <=当给其手动赋值zzx后，再是用 *-root
[root@learnVM 桌面]# username=${username-root}
[root@learnVM 桌面]# echo $username          
zzx                                             <=会发现默认的 root 不会生效

在大括号内冒号【：】的作用，被测试的变量如果设定为空字符串时，就可以用*-root中的root来替换设定的空字符串的值：

变量设定方式	str 没有设定	str 为空字符串	str 已设定非为空字符串
var=${str-expr}	var=expr	var=	var=$str
var=${str:-expr}	var=expr	var=expr	var=$str
var=${str+expr}	var=	var=expr	var=expr
var=${str:+expr}	var=	var=	var=expr
var=${str=expr}	str=expr var=expr	str不变 var=	str不变 var=$str
var=${str:=expr}	str=expr var=expr	str=expr var=expr	str不变 var=$str