Linux 命令行与 shell 脚本编程大全 14 处理用户输入

介绍 shell 脚本如何接收用户的输入

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导览

1. 运行脚本时可以往脚本中传入命令行参数，例如 ./param.sh 1 2 3
2. shift 命令可以从右向左移动传入的参数位置，类似于迭代器，shift n 命令可以指定参数移动的位置数，默认为 1
3. $# 可以在脚本中直接获取传入的参数总数，${!#} 可以在脚本中直接获取传入的最后一个参数
4. $* 可以在脚本中直接获取传入的所有参数，但获取到的内容是一整个字符串
5. [email protected] 可以再脚本中直接获取传入的所有参数，而且获取到的内容是可以进行参数遍历的字符串
6. 运行脚本时可以往脚本中传入选项，例如 ./option.sh -a -b -c
7. getopt 命令可以用于指定脚本的参数和选项的传入规则，在脚本中的基本语法是 set -- $(getopt ab:cd "[email protected]")
8. getopts 命令不仅可以指定脚本的参数和选项的传入规则，而且还支持带空格、引号的参数，在脚本中的基本语法是 getopts ab:cd opt
9. read 命令用于接收用户输入，可以通过指定变量名来分别接收用户的单个输入或多个输入，只需要输入内容使用空格进行分隔
10. read -p 命令可以简化脚本的输入流程，将输入提示语句和输入接收语句合并为一条语句
11. read -t 命令可以指定输入超时的时间
12. read -n 命令可以指定输入允许接收的字符数量，达到字符数量时会自动执行下一步操作
13. read -s 命令可以隐藏用户输入的内容

14.1 命令行参数

1. 使用命令行参数是向 shell 脚本传递数据的最基本方式

14.1.1 读取参数

1. 通过命令行参数传递到 shell 脚本中的数据会被标记为 位置参数（ Positional Parameter ）
2. 位置参数的索引从 1 开始，因为 0 表示执行 shell 脚本时用的名称
   • 例如 ./input.sh 1 2 ，那么在 input.sh 中 ，$0 的值是 ./input.sh ，$1 的值是 1 ，$2 的值是 2
3. 通过命令行参数传递的参数数量最好在 10 个以下，因为从第 10 个开始就无法直接使用 $1 这样的格式获取参数了，而需要使用 ${10} 这样的格式才能获取到参数
4. 写一个简单的例子演示一下，如下图
   

14.1.2 使用 basename 读取脚本名

1. 虽然通过 $0 可以获取脚本在执行时的名称，但如果脚本在执行时携带了相应的路径，也会出现在 $0 参数中
2. 使用 basename 就可以过滤掉 $0 参数中脚本名以外的内容，从而得到一个纯净的脚本名称，如下图
   

14.1.3 测试参数

1. 因为命令行参数是可选的，在执行脚本时，可以添加也可以不添加，所以在脚本中使用命令行参数时，最好是先判断一下，如下图
   • 在使用 test 命令对命令行参数进行条件判断时，不能直接使用 $1 ，需要使用 "$1" 才能正确获取到参数
     

14.2 特殊参数变量

14.2.1 参数统计

1. 使用 $# 可以输出脚本在执行时传入了多少个参数，如下图
   
2. 既然 $# 可以返回传入参数的数量，那么理论上使用 ${$#} 就可以获取到最后一个参数的内容，但其实不是
3. 要快速获取最后一个参数的内容需要通过 ${!#} ，如下图
   

14.2.2 抓取所有的数据

1. 使用 $* 可以获取通过命令行传入的所有参数，但这些参数会被作为一个字符整体被保存
   • 将传入的所有参数作为一个值
2. 使用 [email protected] 也可以获取通过命令行传入的所有参数，这些参数则会被作为一个可以循环的字符串被保存
   • 将传入的每个参数作为单独的值
3. 写一个简单的例子演示一下，如下图
   • 在对两者采用了相同遍历方式的操作之后，通过 $* 得到的是一个参数，而 [email protected] 得到的是 5 个参数
     

14.3 使用 shift 命令移动变量

1. 使用 shift 命令时，默认会将每个参数变量向左移动一个位置，也就是参数 $3 -> $2
   • 类似于 Java 中的迭代器
2. 而除了参数 $0 ，其他的参数的位置在被后续参数替换后，自身就不复存在了
   • 因为 $0 保存着程序名，所以不会改变
3. 写一个例子简单演示一下，如下图
   • 在 while 循环中每次获取的参数都是 $1 ，但获取到的内容却能够发生变化
   • 这就是因为每次循环后都通过 shift 命令把后续的参数向左移动了一位
     

14.3.1 使用 shift 命令移动指定数量的变量

1. 使用 shift num 命令可以一次移动多个位置的变量，如下图
   

14.3.2 使用 shift 命令移动多个位置时，传入的参数必须是位置数的倍数

1. 上从图可知，使用 shift 2 命令将参数的位置移动两位，然后脚本在执行的时候传入了 6 个参数
2. 这个时候如果只传入 5 个参数，那么脚本就会无限循环，如下图
   

14.4 处理选项

1. 执行脚本时，除了能往脚本中传入命令行参数，还能 在单破折号后面跟字母 往脚本中传递 选项

14.4.1 查找选项

14.4.1.1 处理简单选项

1. 当脚本在执行时传入了选项，通过 case 命令进行判断是最好的处理方式，如下图
   • 为了让传入的多个选项能在一次执行过程中都被执行到，需要先使用一个 while + shift 对选项进行遍历
   • 在每次遍历时都通过 case 命令对选项的具体参数进行判断
   • 同时还通过 *) 提供一个默认判断
     

14.4.1.2 分离参数和选项

1. 可以通过 双破折号（ – ） 将参数和选项进行分离，这样才执行脚本时就可以同时传入两者
2. 这里的说法 不是指直接将参数和选项进行混排 ，而是 先传入参数后传入选项，或者先传入选项后传入参数 ，在这两者之间通过双破折号进行分离，如下图
   • 才判断选项的 case 命令中，新增了一个 --) 分支，用于判断分支的存在
   • 当从传入的内容中检索到这个分支时，会先执行一个 shift ，目的是将双破这行这个分隔符跳过去
   • 之后再执行一次 break 是为了跳出 while 循环，进行后续属于参数遍历的 for 循环
   • 可以看到，当直接执行 ./option-param.sh -a -b -e a b e 时，由于没有检测到 --) 分支，所以后续的参数也被识别成了错误的选项
   • 但是当使用双破折号将选项和参数分离后，就能顺利遍历到选项和参数了
     
3. 从上述这个例子，其实我们可以思考一下，双破折号真的是作为一个 强语法的特殊符号 来被 shell 识别的吗？很显然不是！
4. 我们可以对上述脚本稍作修改，就可以得出下图的效果
   • 将上图中的 --) 分支判断部分修改为下图中的 -e) 分支判断
   • 然后执行上图中第一次执行导致错误结果的语句，却可以得到和上图第二次正确结果一致的输出
   • 这说明 双破折号作为参数和选项分隔符只是一个规范上的约定，并不是强语法的特殊符号
     

14.4.1.3 处理带值的选项

1. 最复杂的情况就是参数和选项的混合搭配，但是在 shell 脚本中，当参数和选项混排后，对应的参数会被认为是前一个选项的值
2. 例如 ./option.sh -a str1 -b str2 -c ，这里的 str1 就会被认为是 -a 选项的值，需要在 -a 选项的分支中进行操作
3. 写一个简单的例子演示一下，如下图
   • -a 后续的参数识别之后会执行一次 shift 命令的目的是为了将参数跳过
     

14.4.2 使用 getopt 命令

14.4.2.1 基础语法

1. getopt 命令用于将通过简化形式传入脚本的命令行参数和选项进行规范化
   • 比如在执行脚本时使用 ./option.sh -abc ，如果脚本中存在 getopt 命令，就可以被转换为 -a -b -c
   • 这样就可以被脚本正确的识别，同时用户的输入也得到了简化
2. 在脚本执行时，会先将这些传入脚本的命令行参数和选项自动转换为适当的格式，让脚本在使用这些参数和选项时更加方便
   • 比如它可以定义哪些字母选项是有效的，哪些字母选项需要指定参数值
3. getopt 命令可以在命令行执行执行，虽然这样做没有什么实际意义，但是可以帮助我们熟练一下语法，如下图
   • ab:cd 就是通过 getopt 命令指定的参数选项规则，表示当前可以传入 abcd 选项，而且选项 b 后面存在一个参数
   • -ab test -cd 就是实际传入的参数内容，第二行的输出结果就是对这些传入的内容进行格式化后的结果
     
4. 默认如果传入的内容和规则不匹配，会抛出错误，可以通过 -q 选项忽略错误，如下图
   

14.4.2.2 在脚本中使用

1. getopt 命令自然是要在脚本中使用才有意义，而且在脚本中使用的语法基本都是固定的
2. getopt 命令是用来规范参数和选项的，所以肯定是要放在脚本的最前端，这个也是毋庸置疑
3. 一般只需要在脚本前端加上 set -- $(getopt -q ab:cd "[email protected]") 即可
   • ab:cd 是可变化的部分，指的是具体参数和选项的匹配方式
4. 写一个简单的例子演示一下，如下图
   • 这个例子是在 centOS 环境下运行的，因为 macOS 中的 set 命令无法按预期执行出效果
     
5. 上图中 case 命令的 --) 分支判断是必须添加的，否则在执行命令时最后一个分支会被多判断一次
6. 至于具体是为什么多判断一次，可以在执行脚本前添加 sh -x 来对脚本进行 DEBUG ，如下图
   • 首先在原来的脚本中注释掉 --) 分支
   • 然后在与之前相同的脚本执行语句之前加上 sh -x ，之后就可以很清楚的看到脚本的执行过程
   • 在执行过程的第一处可以看到，传入的 -ab hello -cd 被解析后，最后多出来一个 --
   • 于是在脚本的最后，这个 -- 就被作为传入的选项执行了
   • 这就是为什么如果必须 case 命令添加 --) 分支，并且通过 shift + break 命令跳过的原因
     

14.4.3 使用更高级的 getopts

1. getopts 命令是 getopt 命令的复数版本（ 其实说是升级版更贴切 ）
   • 关键在于 getopts 可以处理 带空格和引号的参数 ，而 getopt 不行
2. getopts 比 getopt 更优秀的地方在于，每次调用时，只会处理一个参数，并且在处理完所有参数后会返回一个非 0 的退出状态码
   • 而 getopt 是将参数和选项生成为一个完整的输出
3. getopts 也可以忽略错误信息，只需要在参数选项规则之前加上一个冒号即可
4. 如果某个选项后面需要跟一个参数，这个参数会被存储在 OPTARG 变量中
5. 还有一个变量是 OPTIND ，用于存放 getopts 当前正在处理的参数位置
6. 写一个简单的例子统一演示一下，如下图
   
7. 可以对比一下两个命令在处理相同内容时的区别，如下图
   • 首先，getopts 在处理参数时可以直接加入到 while 的条件判断中，这让语法变的更简单易懂
   • 其次，getopts 的 case 判断也更简单，每个分支前不需要使用 -a) ，而是直接 a) 即可
   • 用于跳过 -- 选项的分支判断在 getopts 中也不需要了
   • 最后最关键的是，在 while 的每次循环结束之前，不需要使用 shift 命令来对参数进行位置移动
     
8. 如果在参数中添加空格，getopts 也可以很好的处理，如下图
   
9. 如果在参数选项中传入了与定义的规范不匹配的选项，会被输出一个问号，如下图
   • 可以看到，-d 选项因为没有找到对应的分支判断，所以被识别为其他选项，但输出内容中可以正确的显示出来
   • 但是 -e 选项因为不在 getopts 定义的规范中，所以最后只输出来一个问号
     
10. 如果说选项处理完毕后，还需要处理单独的参数列表，则需要在处理参数之前，使用 shift $[ $OPTIND - 1 ] 来跳过参数之前的所有选项，如下图
    • shift $[ $OPTIND - 1 ] 的意思如果不理解的话，这里简单解释一下
    • 首先，$[ $OPTIND - 1 ] 的意思是用 getopts 当前执行的选项的位置数减一，为什么要减一，因为命令行参数的位置从 0 开始的
    • 所以就相当于是使用 shift 将传入的参数内容中被 getopts 执行过的选项全部跳过
      
11. 如果还是不理解，可以将上述脚本的 shift $[ $OPTIND - 1 ] 语句注释后再使用相同命令执行，如下图
    • 可以看到，所有的选项都被当做参数输出了
      

14.5 将选项标准化

1. 脚本的选项虽然没有一个强制的语法规范，但有不少建议性规范，如果能遵守这些规范，会让你编写的脚本更通用，其他人在上手使用你的脚本时，学习门槛也更低
2. 下图中提供一些选项的常用含义
   

14.6 获得用户输入

14.6.1 使用 read 命令进行基本的读取

1. 使用 read 命令可以接收用户输入，输入的内容会被放置在后续的变量中，如下图
   • echo -n 表示输入内容后不换行
   • 可以看到，通过键盘输入的 asing1elife 被存入到变量 name 中
     
2. 使用 read -p 命令可以实现合并输入前提醒语句的效果，如下图
   • 少了 echo -n 语句，却可以达到一样的输出效果
     
3. 如果想讲输入的内容分配给多个变量，只需要将内容使用空格进行分隔，并且在 read 命令后使用多个变量进行接收，如下图
   
4. 如果在输入的时候使用空格分隔了输入内容，但是在 read 命令后没有使用数量与之对应的变量分别接收，那么剩余的输入内容都会被直接存放到最后一个变量中，如下图
   • 可以看到，在脚本 read-p.sh 中，只有一个变量 name 用于接收输入内容
   • 那么所有的输入内容都被存放到这个变量中
   • 在脚本 read-multi.sh 中，输入内容通过逗号分隔后有 6 个，但是变量只有 3 个，所以从第 3 个输入开始，之后的所有内容都被存放到了第三个变量中
     
     
5. 如果不想在输入命令的最后显式的指定一个变量用于内容接收，也可以直接使用特殊环境变量 REPLY 来获取输入内容，如下图
   • REPLY 变量其实就相当于一个默认的接收变量被隐式的放在了 read 命令的最后，所以会默认接收所有的输入内容
     

14.6.2 超时

1. 为了防止用户一直不输入，而导致脚本的执行流行被阻断，可以使用 read -t second 来指定一个定时器
2. 当输入时间超过指定的时间后，read 命令会返回一个非 0 的退出状态码，如下图
   

14.6.2.1 字数控制

1. 使用 read -nNum 可以控制输入的字符数，例如 read -n1 就是当输入 1 个字符时就开始判断，如下图
   • 当输入一个字符时，不管输入的是什么，也不需要按回车键，脚本都会直接开始分支判断
     

14.6.3 隐藏方式读取

1. 使用 read -s 命令可以避免输入的内容出现在显示器上，最典型的例子就是输入密码，如下图
   • 实际上，数据还是会显示，只是文本的颜色被设置成和终端的背景色一致，所以看不出来
     

14.6.4 从文件中读取

1. 使用 read 命令可以读取文件中的数据，每次调用都会读取一行文本，当文件中没有剩余内容时，会返回非 0 的退出状态码，如下图
   • 首先使用 cat read-s.sh 读取文件内容
   • 然后通过管道将数据直接传递给 read 命令
   • read 再将每次读取的行为通过 while 进行循环