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do到done之间的命令行。 例：

  1. for var in one two three four five
  2. do
  3.     echo -----------------
  4.     echo '$var is '$var
  5.     echo
  6. 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，do与done之间的命令行会被循环执行5次。

    2. 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。

    3. 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：

  1. for var; do
  2.     ......
  3. 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：

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

2. while loop

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

  1. num=1
  2. while [ "$num" -le 10 ]; do
  3.     echo "num is $num"
  4.     num=$(($num + 1))
  5. 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do与done之间的命令， 然后重新判断while后的return value。
  • 若为false，则不再执行do与done之间的命令而结束循环。

分析上例：

  1. 在while之前，定义变量num=1.

    1. 然后测试(test)$num是否小于或等于10.

  2. 结果为true，于是执行echo并将num的值加1.

  3. 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。

  4. 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： 若while的测试结果永远为true的话，那循环将一直永久执行下去：

  1. while:; do
  2.     echo looping...
  3. 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：

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

或者：

  1. num=1
  3. until [ "$num" -gt 10 ]; do
  4.     echo "num is $num"
  5.     num=$(($num + 1))
  6. 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。 若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return及exit是不同的：

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

而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： 在continue在done之间的句子略过而返回到循环的顶端…

与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，我很重视实践与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：

  1. :() { :|:& }; :      # <--- 这个别乱跑！好奇会死人的！
  2. 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：

  1. :() {
  3.     :|:&
  4. }
  5. :

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.