流程控制：if 分支結(jié)構(gòu)

在上一章中，我們遇到一個問題。怎樣使我們的報告生成器腳本能適應(yīng)運(yùn)行此腳本的用戶的權(quán)限？ 這個問題的解決方案要求我們能找到一種方法，在腳本中基于測試條件結(jié)果，來“改變方向”。 用編程術(shù)語表達(dá)，就是我們需要程序可以分支。讓我們考慮一個簡單的用偽碼表示的邏輯實例， 偽碼是一種模擬的計算機(jī)語言，為的是便于人們理解：

X=5
If X = 5, then:
Say “X equals 5.”
Otherwise:
Say “X is not equal to 5.”

這就是一個分支的例子。根據(jù)條件，“Does X = 5?” 做一件事情，“Say X equals 5,” 否則，做另一件事情，“Say X is not equal to 5.”

if

使用 shell，我們可以編碼上面的邏輯，如下所示：

x=5
if [ $x = 5 ]; then
    echo "x equals 5."
else
    echo "x does not equal 5."
fi

或者我們可以直接在命令行中輸入以上代碼（略有縮短）：

[me@linuxbox ~]$ x=5
[me@linuxbox ~]$ if [ $x = 5 ]; then echo "equals 5"; else echo "does
not equal 5"; fi
equals 5
[me@linuxbox ~]$ x=0
[me@linuxbox ~]$ if [ $x = 5 ]; then echo "equals 5"; else echo "does
not equal 5"; fi
does not equal 5

在這個例子中，我們執(zhí)行了兩次這個命令。第一次是，把 x 的值設(shè)置為5，從而導(dǎo)致輸出字符串“equals 5”, 第二次是，把 x 的值設(shè)置為0，從而導(dǎo)致輸出字符串“does not equal 5”。

這個 if 語句語法如下：

if commands; then
     commands
[elif commands; then
     commands...]
[else
     commands]
fi

這里的 commands 是指一系列命令。第一眼看到會有點兒困惑。但是在我們弄清楚這些語句之前，我們 必須看一下 shell 是如何評判一個命令的成功與失敗的。

退出狀態(tài)

當(dāng)命令執(zhí)行完畢后，命令（包括我們編寫的腳本和 shell 函數(shù)）會給系統(tǒng)發(fā)送一個值，叫做退出狀態(tài)。 這個值是一個 0 到 255 之間的整數(shù)，說明命令執(zhí)行成功或是失敗。按照慣例，一個零值說明成功，其它所有值說明失敗。 Shell 提供了一個參數(shù)，我們可以用它檢查退出狀態(tài)。用具體實例看一下：

[me@linuxbox ~]$ ls -d /usr/bin
/usr/bin
[me@linuxbox ~]$ echo $?
0
[me@linuxbox ~]$ ls -d /bin/usr
ls: cannot access /bin/usr: No such file or directory
[me@linuxbox ~]$ echo $?
2

在這個例子中，我們執(zhí)行了兩次 ls 命令。第一次，命令執(zhí)行成功。如果我們顯示參數(shù)$?的值，我們 看到它是零。我們第二次執(zhí)行 ls 命令的時候，產(chǎn)生了一個錯誤，并再次查看參數(shù)$?。這次它包含一個 數(shù)字 2，表明這個命令遇到了一個錯誤。有些命令使用不同的退出值，來診斷錯誤，而許多命令當(dāng) 它們執(zhí)行失敗的時候，會簡單地退出并發(fā)送一個數(shù)字1。手冊頁中經(jīng)常會包含一章標(biāo)題為“退出狀態(tài)”的內(nèi)容， 描述了使用的代碼。然而，一個零總是表明成功。

這個 shell 提供了兩個極其簡單的內(nèi)部命令，它們不做任何事情，除了以一個零或1退出狀態(tài)來終止執(zhí)行。 True 命令總是執(zhí)行成功，而 false 命令總是執(zhí)行失敗：

[me@linuxbox~]$ true
[me@linuxbox~]$ echo $?
0
[me@linuxbox~]$ false
[me@linuxbox~]$ echo $?
1

我們能夠使用這些命令，來看一下 if 語句是怎樣工作的。If 語句真正做的事情是計算命令執(zhí)行成功或失敗：

[me@linuxbox ~]$ if true; then echo "It's true."; fi
It's true.
[me@linuxbox ~]$ if false; then echo "It's true."; fi
[me@linuxbox ~]$

當(dāng) if 之后的命令執(zhí)行成功的時候，命令 echo "It's true." 將會執(zhí)行，否則此命令不執(zhí)行。 如果 if 之后跟隨一系列命令，則將計算列表中的最后一個命令：

[me@linuxbox ~]$ if false; true; then echo "It's true."; fi
It's true.
[me@linuxbox ~]$ if true; false; then echo "It's true."; fi
[me@linuxbox ~]$
3

測試

到目前為止，經(jīng)常與 if 一塊使用的命令是 test。這個 test 命令執(zhí)行各種各樣的檢查與比較。 它有兩種等價模式：

test expression

比較流行的格式是：

[ expression ]

這里的 expression 是一個表達(dá)式，其執(zhí)行結(jié)果是 true 或者是 false。當(dāng)表達(dá)式為真時，這個 test 命令返回一個零 退出狀態(tài)，當(dāng)表達(dá)式為假時，test 命令退出狀態(tài)為1。

文件表達(dá)式

以下表達(dá)式被用來計算文件狀態(tài)：

這里我們有一個腳本說明了一些文件表達(dá)式：

#!/bin/bash
# test-file: Evaluate the status of a file
FILE=~/.bashrc
if [ -e "$FILE" ]; then
    if [ -f "$FILE" ]; then
        echo "$FILE is a regular file."
    fi
    if [ -d "$FILE" ]; then
        echo "$FILE is a directory."
    fi
    if [ -r "$FILE" ]; then
        echo "$FILE is readable."
    fi
    if [ -w "$FILE" ]; then
        echo "$FILE is writable."
    fi
    if [ -x "$FILE" ]; then
        echo "$FILE is executable/searchable."
    fi
else
    echo "$FILE does not exist"
    exit 1
fi
exit

這個腳本會計算賦值給常量 FILE 的文件，并顯示計算結(jié)果。對于此腳本有兩點需要注意。第一個， 在表達(dá)式中參數(shù)$FILE是怎樣被引用的。引號并不是必需的，但這是為了防范空參數(shù)。如果$FILE的參數(shù)展開 是一個空值，就會導(dǎo)致一個錯誤（操作符將會被解釋為非空的字符串而不是操作符）。用引號把參數(shù)引起來就 確保了操作符之后總是跟隨著一個字符串，即使字符串為空。第二個，注意腳本末尾的 exit 命令。 這個 exit 命令接受一個單獨的，可選的參數(shù)，其成為腳本的退出狀態(tài)。當(dāng)不傳遞參數(shù)時，退出狀態(tài)默認(rèn)為零。 以這種方式使用 exit 命令，則允許此腳本提示失敗如果 $FILE 展開成一個不存在的文件名。這個 exit 命令 出現(xiàn)在腳本中的最后一行，是一個當(dāng)一個腳本“運(yùn)行到最后”（到達(dá)文件末尾），不管怎樣， 默認(rèn)情況下它以退出狀態(tài)零終止。

類似地，通過帶有一個整數(shù)參數(shù)的 return 命令，shell 函數(shù)可以返回一個退出狀態(tài)。如果我們打算把 上面的腳本轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€ shell 函數(shù)，為了在更大的程序中包含此函數(shù)，我們用 return 語句來代替 exit 命令， 則得到期望的行為：

test_file () {
    # test-file: Evaluate the status of a file
    FILE=~/.bashrc
    if [ -e "$FILE" ]; then
        if [ -f "$FILE" ]; then
            echo "$FILE is a regular file."
        fi
        if [ -d "$FILE" ]; then
            echo "$FILE is a directory."
        fi
        if [ -r "$FILE" ]; then
            echo "$FILE is readable."
        fi
        if [ -w "$FILE" ]; then
            echo "$FILE is writable."
        fi
        if [ -x "$FILE" ]; then
            echo "$FILE is executable/searchable."
        fi
    else
        echo "$FILE does not exist"
        return 1
    fi
}

字符串表達(dá)式

以下表達(dá)式用來計算字符串：

警告：這個 > 和 <表達(dá)式操作符必須用引號引起來（或者是用反斜杠轉(zhuǎn)義）， 當(dāng)與 test 一塊使用的時候。如果不這樣，它們會被 shell 解釋為重定向操作符，造成潛在地破壞結(jié)果。 同時也要注意雖然 bash 文檔聲明排序遵從當(dāng)前語系的排列規(guī)則，但并不這樣。將來的 bash 版本，包含 4.0， 使用 ASCII（POSIX）排序規(guī)則。

這是一個演示這些問題的腳本：

#!/bin/bash
# test-string: evaluate the value of a string
ANSWER=maybe
if [ -z "$ANSWER" ]; then
    echo "There is no answer." >&2
    exit 1
fi
if [ "$ANSWER" = "yes" ]; then
    echo "The answer is YES."
elif [ "$ANSWER" = "no" ]; then
    echo "The answer is NO."
elif [ "$ANSWER" = "maybe" ]; then
    echo "The answer is MAYBE."
else
    echo "The answer is UNKNOWN."
fi

在這個腳本中，我們計算常量 ANSWER。我們首先確定是否此字符串為空。如果為空，我們就終止 腳本，并把退出狀態(tài)設(shè)為零。注意這個應(yīng)用于 echo 命令的重定向操作。其把錯誤信息 “There is no answer.” 重定向到標(biāo)準(zhǔn)錯誤，這是處理錯誤信息的“合理”方法。如果字符串不為空，我們就計算 字符串的值，看看它是否等于“yes,” "no," 或者“maybe”。為此使用了 elif，它是 “else if” 的簡寫。 通過使用 elif，我們能夠構(gòu)建更復(fù)雜的邏輯測試。

整型表達(dá)式

下面的表達(dá)式用于整數(shù)：

這里是一個演示以上表達(dá)式用法的腳本：

#!/bin/bash
# test-integer: evaluate the value of an integer.
INT=-5
if [ -z "$INT" ]; then
    echo "INT is empty." >&2
    exit 1
fi
if [ $INT -eq 0 ]; then
    echo "INT is zero."
else
    if [ $INT -lt 0 ]; then
        echo "INT is negative."
    else
        echo "INT is positive."
    fi
    if [ $((INT % 2)) -eq 0 ]; then
        echo "INT is even."
    else
        echo "INT is odd."
    fi
fi

這個腳本中有趣的地方是怎樣來確定一個整數(shù)是偶數(shù)還是奇數(shù)。通過用模數(shù)2對數(shù)字執(zhí)行求模操作， 就是用數(shù)字來除以2，并返回余數(shù)，從而知道數(shù)字是偶數(shù)還是奇數(shù)。

更現(xiàn)代的測試版本

目前的 bash 版本包括一個復(fù)合命令，作為加強(qiáng)的 test 命令替代物。它使用以下語法：

[[ expression ]]

這里，類似于 test，expression 是一個表達(dá)式，其計算結(jié)果為真或假。這個[[ ]]命令非常 相似于 test 命令（它支持所有的表達(dá)式），但是增加了一個重要的新的字符串表達(dá)式：

string1 =~ regex

其返回值為真，如果 string1匹配擴(kuò)展的正則表達(dá)式 regex。這就為執(zhí)行比如數(shù)據(jù)驗證等任務(wù)提供了許多可能性。 在我們前面的整數(shù)表達(dá)式示例中，如果常量 INT 包含除了整數(shù)之外的任何數(shù)據(jù)，腳本就會運(yùn)行失敗。這個腳本 需要一種方法來證明此常量包含一個整數(shù)。使用 [[ ]] 和 =~ 字符串表達(dá)式操作符，我們能夠這樣來改進(jìn)腳本：

#!/bin/bash
# test-integer2: evaluate the value of an integer.
INT=-5
if [[ "$INT" =~ ^-?[0-9]+$ ]]; then
    if [ $INT -eq 0 ]; then
        echo "INT is zero."
    else
        if [ $INT -lt 0 ]; then
            echo "INT is negative."
        else
            echo "INT is positive."
        fi
        if [ $((INT % 2)) -eq 0 ]; then
            echo "INT is even."
        else
            echo "INT is odd."
        fi
    fi
else
    echo "INT is not an integer." >&2
    exit 1
fi

通過應(yīng)用正則表達(dá)式，我們能夠限制 INT 的值只是字符串，其開始于一個可選的減號，隨后是一個或多個數(shù)字。 這個表達(dá)式也消除了空值的可能性。

[[ ]]添加的另一個功能是==操作符支持類型匹配，正如路徑名展開所做的那樣。例如：

[me@linuxbox ~]$ FILE=foo.bar
[me@linuxbox ~]$ if [[ $FILE == foo.* ]]; then
> echo "$FILE matches pattern 'foo.*'"
> fi
foo.bar matches pattern 'foo.*'

這就使[[ ]]有助于計算文件和路徑名。

(( )) - 為整數(shù)設(shè)計

除了 [[ ]] 復(fù)合命令之外，bash 也提供了 (( )) 復(fù)合命名，其有利于操作整數(shù)。它支持一套 完整的算術(shù)計算，我們將在第35章中討論這個主題。

(( ))被用來執(zhí)行算術(shù)真測試。如果算術(shù)計算的結(jié)果是非零值，則一個算術(shù)真測試值為真。

[me@linuxbox ~]$ if ((1)); then echo "It is true."; fi
It is true.
[me@linuxbox ~]$ if ((0)); then echo "It is true."; fi
[me@linuxbox ~]$

使用(( ))，我們能夠略微簡化 test-integer2腳本，像這樣：

#!/bin/bash
# test-integer2a: evaluate the value of an integer.
INT=-5
if [[ "$INT" =~ ^-?[0-9]+$ ]]; then
    if ((INT == 0)); then
        echo "INT is zero."
    else
        if ((INT < 0)); then
            echo "INT is negative."
        else
            echo "INT is positive."
        fi
        if (( ((INT % 2)) == 0)); then
            echo "INT is even."
        else
            echo "INT is odd."
        fi
    fi
else
    echo "INT is not an integer." >&2
    exit 1
fi

注意我們使用小于和大于符號，以及==用來測試是否相等。這是使用整數(shù)較為自然的語法了。也要 注意，因為復(fù)合命令 (( )) 是 shell 語法的一部分，而不是一個普通的命令，而且它只處理整數(shù)， 所以它能夠通過名字識別出變量，而不需要執(zhí)行展開操作。我們將在第35中進(jìn)一步討論 (( )) 命令 和相關(guān)的算術(shù)展開操作。

結(jié)合表達(dá)式

也有可能把表達(dá)式結(jié)合起來創(chuàng)建更復(fù)雜的計算。通過使用邏輯操作符來結(jié)合表達(dá)式。我們 在第18章中已經(jīng)知道了這些，當(dāng)我們學(xué)習(xí) find 命令的時候。它們是用于 test 和 [[ ]] 三個邏輯操作。 它們是 AND，OR，和 NOT。test 和 [[ ]] 使用不同的操作符來表示這些操作：

這里有一個 AND 操作的示例。下面的腳本決定了一個整數(shù)是否屬于某個范圍內(nèi)的值：

#!/bin/bash
# test-integer3: determine if an integer is within a
# specified range of values.
MIN_VAL=1
MAX_VAL=100
INT=50
if [[ "$INT" =~ ^-?[0-9]+$ ]]; then
    if [[ INT -ge MIN_VAL && INT -le MAX_VAL ]]; then
        echo "$INT is within $MIN_VAL to $MAX_VAL."
    else
        echo "$INT is out of range."
    fi
else
    echo "INT is not an integer." >&2
    exit 1
fi

我們也可以對表達(dá)式使用圓括號，為的是分組。如果不使用括號，那么否定只應(yīng)用于第一個 表達(dá)式，而不是兩個組合的表達(dá)式。用 test 可以這樣來編碼：

if [ ! \( $INT -ge $MIN_VAL -a $INT -le $MAX_VAL \) ]; then
    echo "$INT is outside $MIN_VAL to $MAX_VAL."
else
    echo "$INT is in range."
fi

因為 test 使用的所有的表達(dá)式和操作符都被 shell 看作是命令參數(shù)（不像 [[ ]] 和 (( )) ）， 對于 bash 有特殊含義的字符，比如說 <，>，(，和 )，必須引起來或者是轉(zhuǎn)義。

知道了 test 和 [[ ]] 基本上完成相同的事情，哪一個更好呢？test 更傳統(tǒng)（是 POSIX 的一部分）， 然而 [[ ]] 特定于 bash。知道怎樣使用 test 很重要，因為它被非常廣泛地應(yīng)用，但是顯然 [[ ]] 更 有助于，并更易于編碼。

可移植性是頭腦狹隘人士的心魔

如果你和“真正的”Unix 用戶交談，你很快就會發(fā)現(xiàn)他們大多數(shù)人不是非常喜歡 Linux。他們 認(rèn)為 Linux 骯臟且不干凈。Unix 追隨者的一個宗旨是，一切都應(yīng)“可移植的”。這意味著你編寫 的任意一個腳本都應(yīng)當(dāng)無需修改，就能運(yùn)行在任何一個類 Unix 的系統(tǒng)中。

Unix 用戶有充分的理由相信這一點。在 POSIX 之前，Unix 用戶已經(jīng)看到了命令的專有擴(kuò)展以及 shell 對 Unix 世界的所做所為，他們自然會警惕 Linux 對他們心愛系統(tǒng)的影響。

但是可移植性有一個嚴(yán)重的缺點。它防礙了進(jìn)步。它要求做事情要遵循“最低常見標(biāo)準(zhǔn)”。 在 shell 編程這種情況下，它意味著一切要與 sh 兼容，最初的 Bourne shell。

這個缺點是一個借口，專有軟件供應(yīng)商用它來證明他們的專利擴(kuò)展，只有他們稱他們?yōu)椤皠?chuàng)新”。 但是他們只是為他們的客戶鎖定設(shè)備。

GNU 工具，比如說 bash，就沒有這些限制。他們通過支持標(biāo)準(zhǔn)和普遍地可用性來鼓勵可移植性。你幾乎可以 在所有類型的系統(tǒng)中安裝 bash 和其它的 GNU 工具，甚至是 Windows，而沒有損失。所以就 感覺可以自由的使用 bash 的所有功能。它是真正的可移植。

控制操作符：分支的另一種方法

bash 支持兩種可以執(zhí)行分支任務(wù)的控制操作符。這個 &&（AND）和||（OR）操作符作用如同 復(fù)合命令[[ ]]中的邏輯操作符。這是語法：

command1 && command2

和

command1 || command2

理解這些操作很重要。對于 && 操作符，先執(zhí)行 command1，如果并且只有如果 command1 執(zhí)行成功后， 才會執(zhí)行 command2。對于 || 操作符，先執(zhí)行 command1，如果并且只有如果 command1 執(zhí)行失敗后， 才會執(zhí)行 command2。

在實際中，它意味著我們可以做這樣的事情：

[me@linuxbox ~]$ mkdir temp && cd temp

這會創(chuàng)建一個名為 temp 的目錄，并且若它執(zhí)行成功后，當(dāng)前目錄會更改為 temp。第二個命令會嘗試 執(zhí)行只有當(dāng) mkdir 命令執(zhí)行成功之后。同樣地，一個像這樣的命令：

[me@linuxbox ~]$ [ -d temp ] || mkdir temp

會測試目錄 temp 是否存在，并且只有測試失敗之后，才會創(chuàng)建這個目錄。這種構(gòu)造類型非常有助于在 腳本中處理錯誤，這個主題我們將會在隨后的章節(jié)中討論更多。例如，我們在腳本中可以這樣做：

[ -d temp ] || exit 1

如果這個腳本要求目錄 temp，且目錄不存在，然后腳本會終止，并返回退出狀態(tài)1。

總結(jié)

這一章開始于一個問題。我們怎樣使 sys_info_page 腳本來檢測是否用戶擁有權(quán)限來讀取所有的 家目錄？根據(jù)我們的 if 知識，我們可以解決這個問題，通過把這些代碼添加到 report_home_space 函數(shù)中：

report_home_space () {
    if [[ $(id -u) -eq 0 ]]; then
        cat <<- _EOF_
        <H2>Home Space Utilization (All Users)</H2>
        <PRE>$(du -sh /home/*)</PRE>
        _EOF_
    else
        cat <<- _EOF_
        <H2>Home Space Utilization ($USER)</H2>
        <PRE>$(du -sh $HOME)</PRE>
        _EOF_
    fi
    return
}

我們計算 id 命令的輸出結(jié)果。通過帶有 -u 選項的 id 命令，輸出有效用戶的數(shù)字用戶 ID 號。 超級用戶總是零，其它每個用戶是一個大于零的數(shù)字。知道了這點，我們能夠構(gòu)建兩種不同的 here 文檔， 一個利用超級用戶權(quán)限，另一個限制于用戶擁有的家目錄。

我們將暫別 sys_info_page 程序，但不要著急。它還會回來。同時，當(dāng)我們繼續(xù)工作的時候， 將會討論一些我們需要的話題。

拓展閱讀

bash 手冊頁中有幾部分對本章中涵蓋的主題提供了更詳細(xì)的內(nèi)容：

• Lists ( 討論控制操作符 || 和 && )

• Compound Commands ( 討論 [[ ]], (( )) 和 if )

• CONDITIONAL EXPRESSIONS （條件表達(dá)式）

• SHELL BUILTIN COMMANDS ( 討論 test )

進(jìn)一步，Wikipedia 中有一篇關(guān)于偽代碼概念的好文章：

http://en.wikipedia.org/wiki/Pseudocode