Shell-Programmierung

Die Bourne Again Shell ist ein POSIX-konformer Interpreter für Programme wie dieses:

:(){ :|: & };:

Wenn die bash(1) als interaktive Shell in einer Terminal-Emulation startet, dann liest sie nur die globale Konfiguration /etc/bash.bashrc und die benutzereigene ~/.bashrc.

Beispiel

Ein Skript besteht aus einer Folge von Kommandos. Die erste Zeile kann (und sollte) einen speziellen Kommentar (shebang) enthalten, welches den zu verwendenen Interpreter enthält.

hello.sh
#!/usr/bin/env bash

if [ $# -eq 0 ]
then
	echo Hello, World\!
else
	for arg
	do
		echo Hello, $arg\!
	done
fi

Ausführbar machen und ausführen mit:

chmod +x hello.sh && ./hello.sh
Hello, World!

Argumente übergeben

Ein Kommando besteht aus dem Namen einer Funktion oder eines Programms gefolgt von einer Liste mit Argumenten. In Shellskripten wird die Argumentliste in den Positionsparametern gespeichert. In C-Programmen greift man auf die Argumentliste über den Parameter argv der Funktion main zu.

Ein Argument, das mit einem - beginnt, nennt man Option. Manche Optionen haben wiederum Parameter (optarg). Sie steuern üblicherweise das Verhalten des Programms. Das Programm getopts extrahiert alle Optionen aus der Argumentliste. Übrig bleiben die Operanden, mit denen das Programm arbeitet.

Umgebung auslesen

Die Shell verwaltet (wie jeder Prozess) eine Liste von Variablen, die sogenannte Umgebung (environment). Exportierte Variablen vererbt sie an Kindprozesse. Folgende Variablen stehen in jedem Skript zur Verfügung:

0…9

Positionsparamter für Argumente

*

Alle Positionsparamter als Token, wie "$1 $2 …"

@

Alle Positionsparamter als Liste, wie "$1" "$2" …

#

Anzahl der Positionsparamter

?

Exit-Status des letzten Kommandos

-

Flags beim Aufruf der Shell

$

Eigene Prozessnummer

!

Prozessnummer des zuletzt gestarteten Kindprozesses

_

Das letzte übergebene Argument

RANDOM

Pseudo-Zufallszahl (nur Bash)

Einige Umgebungsvariablen setzt bereits das Anmeldeprogramm login(1), andere werden durch Konfigurationsdateien festgelegt und manche dynamisch angepasst, zum Beispiel wenn sich die Größe des Terminal-Fensters ändert. Viele Programme wie zum Beispiel man(1) oder crontab(1) honorieren bestimmte Variablen, um ihr Verhalten anzupassen.

Variablen substituieren

Eine Variable hat einen Namen und einen Wert. Eine Reihung (array) verhält sich wie eine Streutabelle (hashmap) mit numerischen Schlüsseln. Die Bash erlaubt seit Version 4 auch Zeichenketten als Schlüssel.

null=
path="/foo/bar.txt"
array=(foo bar fnord)
declare -A hash=([foo]=fnord [bar]=snafu)

Das Symbol $ steht für Substitution. Findet die Shell diesen Operator, expandiert sie die entsprechende Variable nach den unten beschriebenen Regeln, bevor sie das Kommando ausführt.

Ablauf steuern

Command && Command || Command

Ternärer Operator

if [[ Expression ]]; then …; [ elif [[ Expression ]]; then …; else …; ] fi

Verzweigung

case Name in Glob) …;; esac

Mehrfachverzweigung

while [[ Expression ]]; do …; done

Schleife mit Forsetzungsbedingung

until [[ Expression ]]; do …; done

Schleife mit Abbruchbedingung

for Name; do …; done

Iteration über Positionsparameter

for Name in List; do …; done

Iteration über Liste

for ((Expr1; Expr2; Expr3)); do …; done

Iteration wie in C

break

Verlässt die for-, while- oder until-Schleife

continue

Setzt die Schleife beim nächsten Durchlauf fort

Name() { … }

Definiert eine Funktion

return ExitCode

Verlässt die Funktion

trap Command Signal …

Registriert Funktion für Signalbehandlung

Logik auswerten

[[ Expression ]]

Arithmetisch rechnen

(( Expression ))

Datenströme umleiten

Eine Pipe verbindet die Standardausgabe eines Prozesses mit der Standardeingabe des Nächsten. Typische Unix-Programme sind dafür ausgelegt, entweder als Quelle (cat, ls), als Filter (grep, sort) oder als Senke (less, lpr) zu agieren.

Source | Filter | Sink

Standardfehlerausgabe im Pager betrachten

Command 2>&1 | less

Der Operator > leitet die Ausgabe von Kommandos und Funktionen in Dateien um.

for i in {1..10}; do echo "Hello $i"; done > File

Umgekehrt leitet < den Inhalt von Dateien in die Standardeingabe um. Um zum Beispiel eine Datei zeilenweise zu lesen:

while read line; do echo $((++n)) $line; done < File

Und so leitet man die Standardausgabe eines Kommandos in die Standardeingabe um:

while read line; do echo $line; done < <(Command)

Umleitung eines Here-Dokuments in ein Kommando:

cat <<- .
the quick brown fox jumps
over the lazy dog
.

Terminal steuern

Per Kontrollsequenz lassen sich die Position der Eingabemarke sowie typografische Merkmale wie Fettdruck, Unterstreichungen, Vorder- und Hintergrundfarben ändern.

echo -e "\e[32;1mHallo, Welt\e[0m"
Hallo, Welt

Der CSI (ESC+[) leitet Befehle zur Steuerung der Eingabemarke ein.

SGR-Sequenzen ändern Stil und Farbe der Schrift.

OSC-Sequenzen (ESC+]) können unter anderem das Icon und den Titel eines grafischen Terminals setzen.

\e]0;Icon Title\e\\
\e]1;Icon\e\\
\e]2;Title\e\\

Praktischerweise führt die Bash bei der Anzeige der Eingabeaufforderung (prompt) immer das in der Variablen PROMPT_COMMAND gespeicherte Kommando aus, so dass man zum Beispiel immer das Arbeitsverzeichnis ausgeben kann.

PROMPT_COMMAND='echo -ne "\e]2;$LOGNAME@$HOSTNAME:$PWD\e\\"'

Fortgeschrittene Terminal-Emulationen (VT240 aufwärts) unterstützen das DEC SIXEL Format und die ReGIS Vektorsprache.

apt install mlterm libsixel-bin
mlterm

Literatur

1. Robbins, Beebe: Klassische Shell-Programmierung, O'Reilly
2. Ken Thompson: The UNIX Command Language, Bell Labs, 1976
3. David Pashley: Writing Robust Bash Shell Scripts
4. Mendel Cooper: Advanced Bash-Scripting Guide
5. Joshua Levy: The Art of Command Line