Linux Shell之脚本的执行

(1)shell如何执行一个命令
Linux的命令分为两类：一类是shell的内建命令；另一类则是独立于shell的命令。别忘了，shell也只是系统中的一个程序而已，当它执行非内建命令时，本质上是在呼叫另一只程序，比如ls。下面验证一下：

m@meng:~/scripts$ which sh
/bin/sh
m@meng:~/scripts$ file /bin/sh
/bin/sh: symbolic link to `dash`
m@meng:~/scripts$ file /bin/dash
/bin/dash: ELF 32-bit LSB  shared object, Intel 80386, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.24, BuildID[sha1]=1fff1896e5f8db5be4db7b7ebab6ee176129b399, stripped
m@meng:~/scripts$ file /bin/ls
/bin/ls: ELF 32-bit LSB  executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.24, BuildID[sha1]=25210dc46cdefbe29cf3d2b5ceef3eceb6e2a57e, stripped

这段代码说明两个问题: Ubuntu中sh默认链接的是dash；dash和ls是两个独立的ELF文件，即可执行文件，这意味着二者的地位是等同的。从源码的角度讲，它们都有自己的main函数，编译成二进制后都有自己的_start入口。所以，在shell中执行ls命令，shell需要另建一个进程，即调用fork()；然后在新进程中调用exec()执行ls的代码。
但是对于内建命令，shell执行时相当于调用自己的一个函数，即调用自己的一部分代码，这显然无需新建进程。Shell应该有办法区分哪些命令是内建的，哪些不是。对人类来说，区分的办法就是使用which命令，凡是找不到程序文件所在的都是内建命令：

m@meng:~/scripts$ which cd
m@meng:~/scripts$ which which 
/usr/bin/which
m@meng:~/scripts$ man cd
没有 cd 的手册页条目

cd竟然是内建命令。。。而且内建命令还没有man手册！查看内建命令的手册应使用man builtins命令。

(2)shell如何执行一个脚本
众所周知，执行一个shell脚本一般有两种办法：1、sh script.sh 2、chmod +x script.sh && ./script.sh
第一种办法不需要脚本具有可执行权限，而且可以在sh后面加各种选项进行调试，其原理就是新建一个进程，在新进程中执行sh，同时把脚本文件当做参数传给sh，由sh逐行读取脚本中的命令，然后就像上面执行命令一样。不过我也很好奇：为什么不直接由当前这个shell来执行脚本呢？干嘛还要费事新建一个？下面我们就会知道。
第二种办法需要给脚本赋予可执行权限（这很可能是两种办法的关键区别，可执行权限到底意味着什么？），然后似乎直接当ELF文件给执行了。。。就像执行./a.out一样，这是什么情况？然后我们就要引入shebang的概念～
shell脚本的第一行往往是这样开头的：

#!/bin/bash

“#!”被称为shebang，可以说这是shell脚本的标准起始行，第一行一般都这样写。它的作用是指明执行该脚本所使用的程序，要注意的是，shebang后面的程序必须使用绝对路径，而且不一定非要是sh、dash、csh等shell，也可以是任意一个可执行的文件，比如sed、rm这类命令；或者某个可执行的脚本文件。
有了shebang之后，直接执行脚本的原理是这样的（摘抄自《Linux C一站式编程》）：
Shell会 fork 一个子进程并调用 exec 执行 ./script.sh 这个程序, exec 系统调用应该把子进程的代码段替换成 ./script.sh 程序的代码段,并从它的 _start 开始执行。然而 script.sh 是个文本文件,根本没有代码段和 _start 函数,怎么办呢?其实 exec 还有另外一种机制,如果要执行的是一个文本文件,并且第一行用Shebang指定了解释器,则用解释器程序的代码段替换当前进程,并且从解释器的 _start 开始执行,而这个文本文件被当作命令行参数传给解释器。
来个栗子：

m@meng:~/tmp$ ls
onlyme  tesh.sh
m@meng:~/tmp$ cat tesh.sh 
#!/bin/rm -f
$0
m@meng:~/tmp$ ./tesh.sh 
m@meng:~/tmp$ ls
onlyme

test.sh的内容就是删除它本身，它的shebang中的执行程序就是rm -f，而$0代表脚本本身，所以脚本执行之后，它消失了。。。
那么，如果shebang中的执行程序不靠谱或者根本没有shebang，还硬要用第二种办法执行，会发生什么呢？
+ 解释器没有可执行权限

m@meng:~/tmp$ ls -l onlyme 
-rw-rw-r-- 1 m m 6  6月 23 01:22 onlyme
m@meng:~/tmp$ cat test.sh 
#!/home/m/tmp/onlyme
ps -ef | grep $$ | grep -v grep | grep -v ps
m@meng:~/tmp$ ./test.sh 
bash: ./test.sh: /home/m/tmp/onlyme: 解释器错误: 权限不够

结果报错了。

• 解释器有可执行权限，但是内容不靠谱

m@meng:~/tmp$ ls onlyme -l
-rwxrwxr-x 1 m m 6  6月 23 01:22 onlyme
m@meng:~/tmp$ cat onlyme 
hello
m@meng:~/tmp$ cat test.sh 
#!/home/m/tmp/onlyme
ps -ef | grep $$ | grep -v grep | grep -v ps
m@meng:~/tmp$ ./test.sh 
m        31054  5944  0 02:59 pts/14   00:00:00 bash

预料中的报错没有出现，反而脚本可以正常执行。这是因为，解释器无法正常执行时（有执行权限），父shell会接管脚本。父shell就是输入脚本时所在的shell，我们可以验证一下：

m@meng:~/tmp$ sh
$ /home/m/tmp/test.sh
m        31093 31091  0 03:03 pts/14   00:00:00 /bin/sh /home/m/tmp/test.sh

输入sh则进入了sh世界，当前的shell不再是bash了，然后执行脚本（内容没变，还是显示当前进程使用的shell），发现做解释器的shell已经变成了/Bin/sh了。

• 解释器不存在

root@meng:/home/m/tmp# ls
onlyme  test.sh
root@meng:/home/m/tmp# cat test.sh 
#!/home/m/tmp/onlyme2
echo $SHELL
root@meng:/home/m/tmp# ./test.sh 
bash: ./test.sh: /home/m/tmp/onlyme2: 解释器错误: 没有那个文件或目录

• 没有shebang这一行

m@meng:~/tmp$ cat test.sh 
ps -ef | grep $$ | grep -v grep | grep -v ps
m@meng:~/tmp$ ./test.sh 
m        30534  5944  0 02:14 pts/14   00:00:00 bash
m@meng:~/tmp$ sh
$ /home/m/tmp/test.sh
m        30551 30550  0 02:17 pts/14   00:00:00 /bin/sh /home/m/tmp/test.sh

跟第二种情况的结果一样：父shell接管了。

• 执行脚本时指定了解释器

m@meng:~/tmp$ cat test.sh 
\#!/bin/bash
ps -ef | grep $$ | grep -v grep | grep -v ps
m@meng:~/tmp$ dash test.sh 
m        30610  5944  0 02:24 pts/14   00:00:00 dash test.sh

显然，执行脚本时指定的解释器会覆盖shebang的内容。

(3)命令行中临时的脚本
如果不想把一些命令组合写进一个文件中再执行（略麻烦），而且这个组合没有长期保存的必要，只是临时的用一下，那么可以使用分号把一堆命令摆在一行上然后执行：

m@meng:~/tmp$ ls
onlyme  test.sh
m@meng:~/tmp$ cd ..;ls
blog              new      program  test.sh      tmp             wine-git    公共的  视频  文档  音乐
examples.desktop  patches  scripts  timerecords  VirtualBox VMs  workspaces  模板    图片  下载  桌面

这样做的好处是，如果第一个命令花费时间很长，那么使用分号将不必等待它执行完后再输入第二条命令。可以提前输入第二条命令，等第一条命令执行完后自动执行第二条。
但是，这样做还不够“脚本化”，因为这些命令会改变父shell的环境，比如cd命令。而真正的脚本是在一个新进程中执行的，执行完后返回到父shell中并不改变父shell的环境。为了达到这一点，需要将这些命令组合用圆括号括起来：

m@meng:~/tmp$ (cd ..;ls)
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examples.desktop  patches  scripts  timerecords  VirtualBox VMs  workspaces  模板    图片  下载  桌面
m@meng:~/tmp$ ls
onlyme  test.sh

果然达到了脚本的效果～
但是这种办法有个缺点：长度有限。shell能接受的单行命令的长度是有限的，不过一般都是够用的。