shell十三问之13: for what? while与until差在哪?

终于,来到了shell十三问的最后一问了... 长长吐一口气~~~~

最后要介绍的是shell script设计中常见的循环(loop).
所谓的loop就是script中的一段在一定条件下反复执行的代码。

bash shell中常用的loop有如下三种:

  • for
  • while
  • until

1. for loop


for loop 是从一个清单列表中读进变量的值,
并依次的循环执行dodone之间的命令行。
例:

for var in one two three four five
do
    echo -----------------
    echo '$var is '$var
    echo
done

上例的执行结果将会是:

  1. for会定义一个叫var的变量,其值依次是one two three four five。
  1. 因为有5个变量值,因此,dodone之间的命令行会被循环执行5次。
  1. 每次循环均用echo产生3个句子。而第二行中不在hard quote之内的$var会被替换。
  1. 当最后一个变量值处理完毕,循环结束。

我们不难看出,在for loop中,变量值的多寡,决定循环的次数。
然而,变量在循环中是否使用则不一定,得视设计需求而定。
倘若for loop没有使用in这个keyword来制变量清单的话,其值将从
$@(或$*)中继承:

for var; do
    ......
done

Tips:

若你忘记了`positional parameter, 请温习第9章...

for loop用于处理“清单”(list)项目非常方便,
其清单除了明确指定或从postional parameter取得之外,
也可以从变量替换或者命令替换取得...
(再一次提醒:别忘了命令行的“重组”特性)
然而,对于一些“累计变化”的项目(整数的加减),for也能处理:

for ((i = 1; i <= 10; i++))
do
    echo "num is $i"
done

2. while loop


除了for loop, 上面的例子,
我们也可改用while loop来做到:

num=1
while [ "$num" -le 10 ]; do
    echo "num is $num"
    num=$(($num + 1))
done

while loop的原理与for loop稍有不同:
它不是逐次处理清单中的变量值,
而是取决于while 后面的命令行的return value:

  • 若为true, 则执行dodone之间的命令,
    然后重新判断while后的return value。
  • 若为false,则不再执行dodone之间的命令而结束循环。

分析上例:

  1. while之前,定义变量num=1.
  1. 然后测试(test)$num是否小于或等于10.
  1. 结果为true,于是执行echo并将num的值加1.
  1. 再作第二轮测试,此时num的值为1+1=2,依然小于或等于10,因此,为true,循环继续。
  1. 直到num为10+1=11时,测试才会失败...于是结束循环。

我们不难发现:
while的测试结果永远为true的话,那循环将一直永久执行下去

while:; do
    echo looping...
done

上面的:是bash的null command,不做任何动作,
除了返回true的return value

因此这个循环不会结束,称作死循环。

死循环的产生有可能是故意设计的(如跑daemon),
也可能是设计的错误。

若要结束死循环,可通过signal来终止(如按下ctrl-c).
(关于process与signal,等日后有机会再补充,十三问略过。)

3.until loop


一旦你能够理解while loop的话,那就能理解until loop:
**与while相反, until是在return value 为false时进入循环,否则,结束。
因此,前面的例子,我们也可以轻松的用until来写:

num=1
until [ ! "$num" -le 10 ]; do
    echo "num is $num"
    num=$(($num + 1))
done

或者:

num=1

until [ "$num" -gt 10 ]; do
    echo "num is $num"
    num=$(($num + 1))
done

okay, 关于bash的三个常用的loop暂时介绍到这里。

4. shell loop中的break与continue


在结束本章之前,再跟大家补充两个loop有关的命令:

  • break
  • continue
    这两个命令常用在复合式循环里,
    也就是do ... done之间又有更进一层的loop,
    当然,用在单一循环中也未尝不可啦... ^_^

break用来中断循环,也就是强迫结束循环。
break后面指定一个数值n的话,则从里向外中断第n个循环,
预设值为 break 1,也就是中断当前循环。
在使用break时,需要注意的是,它与returnexit是不同的:

  • break是结束loop;
  • return是结束function;
  • exit是结束script/shell;

continue则与break相反:强迫进入下一次循环动作.

若你理解不来的话,那你可简单的看成:
continuedone之间的句子略过而返回到循环的顶端...

break相同的是:continue后面也可以指定一个数值n,
以决定继续哪一层(从里往外计算)的循环,
预设值为 continue 1,也就是继续当前的循环。

在shell script设计中,若能善用loop,
将能大幅度提高script在复杂条件下的处理能力。
请多加练习吧...


shell是十三问的总结语


好了,该是到了结束的时候了。
婆婆妈妈地跟大家啰嗦了一堆shell的基础概念。

目的不是要告诉大家“答案”,而是要带给大家“启发”...

在日后的关于shell的讨论中,我或许经常用"连接"的方式
指引十三问中的内容。

以便我们在进行技术探讨时,彼此能有一些讨论的基础,
而不至于各说各话、徒费时力。

但更希望十三问能带给你更多的思考与乐趣,
至为重要的是通过实践来加深理解。

是的,我很重视实践独立思考这两项学习要素。

若你能够掌握其中的真谛,那请容我说声:
恭喜十三问你没白看了 ^_^

p.s.
至于补充问题部分,我暂时不写了。
而是希望:

  1. 大家补充题目。
  2. 一起来写心得。

Good luck and happy studing!


shell十三问原作者网中人签名中的bash的fork bomb


最后,Markdown整理者补上本书的原作者网中人的个性签名:

君子博学而日叁省乎己,则知明而行无过矣。

一个能让系统shell崩溃的shell 片段:

:() { :|:& }; :      # <--- 这个别乱跑!好奇会死人的!
echo '十人|日一|十十o' | sed 's/.../&\n/g'   # <--- 跟你讲就不听,再跑这个就好了...

原来是一个bash的fork炸弹:ref:http://en.wikipedia.org/wiki/Fork_bomb

整理后的代码:

:() {

    :|:&
}
:

代码分析:

(即除最后一行外)

定义了一个 shell 函数,函数名是:

而这个函数体执行一个后台命令:|:

即冒号命令(或函数,下文会解释)的输出
通过管道再传给冒号命令做输入

最后一行执行“:”命令

在各种shell中运行结果分析:

这个代码只有在 bash 中执行才会出现不断创建进程而耗尽系统资源的严重后果;

在 ksh (Korn shell), sh (Bourne shell)中并不会出现,

在 ksh88 和传统 unix Bourne shell 中冒号不能做函数名,

即便是在 unix-center freebsd 系统中的 sh 和 pdksh(ksh93 手边没有,没试)中冒号可以做函数名,但还是不会出现那个效果。

原因是 sh、ksh 中内置命令的优先级高于函数,所以执行“:”,
总是执行内置命令“:”而不是刚才定义的那个恐怖函数。

但是在 bash 中就不一样,bash 中函数的优先级高于内置命令,
所以执行“:”结果会导致不断的递归,而其中有管道操作,
这就需要创建两个子进程来实现,这样就会不断的创建进程而导致资源耗尽。

众所周知,bash是一款极其强大的shell,提供了强大的交互与编程功能。

这样的一款shell中自然不会缺少“函数”这个元素来帮助程序进行模块化的高效开发与管理。
于是产生了由于其特殊的特性,bash拥有了fork炸弹。

Jaromil在2002年设计了最为精简的一个fork炸弹的实现。

所谓fork炸弹是一种恶意程序,它的内部是一个不断在fork进程的无限循环.

fork炸弹并不需要有特别的权限即可对系统造成破坏。

fork炸弹实质是一个简单的递归程序。

由于程序是递归的,如果没有任何限制,

这会导致这个简单的程序迅速耗尽系统里面的所有资源.

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