Kommandozeilenverarbeitung durch die Unix-Shell (bash)

Transkript

1 Kommandozeilenverarbeitung durch die Unix-Shell (bash) Holger Jakobs Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen Reaktion auf eine Eingabe Syntax Bearbeitung der Eingabezeile Ausführung eines Programms Sonderzeichen Beeinflussung der Argumentliste mit und und \ Anführungsstriche Hochkommas Schützen einzelner Zeichen Zusammenfassung Ein- und Ausgabeumlenkung Standard-Ein- und -Ausgabe Fehlerausgabe Pipes Hintergrundverarbeitung Variablenersetzung Erzeugung von Dateinamen Befehlsersetzung Der Befehlsspeicher der bash 8 4 Dateinamenergänzung der bash 9 Das genaue Wissen um die Vorgehensweise der Shell bei der Verarbeitung einer Kommandozeile ist Voraussetzung dafür, korrekte Scripts schreiben zu können. Die Mechanismen sind zwar nicht in allen Fällen trivial, aber mit einiger Übung gut beherrschbar. 1

2 1 GRUNDLAGEN Im folgenden eine kurze Beschreibung der wesentlichen Eigenschaften der Shells. Da sie die hauptsächlich verwendete ist, stehen die Eigenschaften der bash (Bourne-Again- Shell) im Vordergrund, aber das Meiste funktioniert mit der Korn-Shell genauso. Zur bash existiert selbstverständlich eine ausführliche man-page, wo Sie weitere Details nachlesen können. 1 Grundlagen 1.1 Reaktion auf eine Eingabe Für gewöhnlich führt die Shell ein Programm aus, wenn Sie einen Befehl eingeben. Beispielsweise führt die Shell das zugehörige Hilfsprogramm aus, wenn Sie ls eingeben. Hierbei ist es egal, ob es sich bei dem Befehl um ein externes Kommando (d. h. ein zum UNIX- System gehöriges Hilfs- bzw. Dienstprogramm), ein anderes Programm oder ein Shell-Script handelt. 1.2 Syntax Die Eingabezeile mit dem Befehl heißt Kommandozeile. Die Syntax für eine Kommandozeile ist durch die Shell vorgegeben (nicht etwa vom Betriebssystem selbst) und sieht so aus: command [ arg1 ] [ arg2 ]... [ argn ] [RETURN] [RETURN] bezeichnet das Betätigen der [RETURN]-Taste. Die in eckigen Klammern angegebenen Argumente sind optional, d. h. sie sind nur bei manchen Befehlen sinnvoll und/oder notwendig. Die eckigen Klammern werden aber nicht mit eingegeben. ˆ command : Einige UNIX-Befehle bestehen nur aus dem Namen des zugehörigen Programms, z. B. ls oder ll zum Auflisten von Directory-Inhalten. Benötigt ein Programm zwingend Parameter, so zeigt es dies für gewöhnlich mit einer kurzen Meldung an, wenn welche fehlen. ˆ arg1 arg2... argn : Ein Argument ist ein Dateiname, eine Zeichenkette oder eine Option (siehe nächster Absatz), die das Programm verwendet. Zum Beispiel benutzen die Editoren xed und vi einen Parameter als Dateinamen für die zu editierende Datei, cp kopiert die als erster Parameter angegebene Datei auf die als zweiter Parameter angegebene oder in das als zweiter Parameter angegebene Verzeichnis. Bei cp sind die Argumente nicht optional, es müssen immer (mindestens) zwei Argumente angegeben werden. Eine Option ist ein Argument, das die Wirkung eines Programms beeinflusst. Für gewöhnlich kann man mehr als eine Option angeben; welche, hängt vom jeweiligen Programm ab. 2

3 1 GRUNDLAGEN 1.3 Bearbeitung der Eingabezeile Optionen beginnen meist mit einem Minuszeichen, z. B. zeigt ls -r die Dateienliste in umgekehrter Reihenfolge (reverse order). Benötigt man mehrere Optionen gleichzeitig, so kann man sie meist zusammenfassen, d. h. ls -rc hat die gleiche Wirkung wie ls -r -C oder ls -Cr. Damit man sie sich leichter merken kann und damit Scripts leichter lesbar werden, gibt es bei manchen Programmen (insbesondere den GNU-Programmen von der Free Software Foundation) wahlweise auch sogenannte Lang-Optionen. Sie werden mit zwei Minuszeichen eingeleitet und bestehen aus einem Wort und nicht aus einem Buchstaben. 1.3 Bearbeitung der Eingabezeile Nach Eingabe einer Befehlszeile prüft die Shell, ob sie mit der Zeile noch etwas machen muss, bevor sie das Programm aufruft und die Parameter übergibt. Hierzu werden Variablen ($...) durch ihren Inhalt ersetzt (siehe Abschnitt 2.5 auf Seite 7), Dateinamenmuster (*?) ggf. durch die Liste der passenden Dateien ersetzt (siehe Abschnitt 2.6 auf Seite 7) und die Zeile in Wörter zerlegt. Das erste Wort, d. h. alle Zeichen vom Beginn bis zum ersten Tabulator- oder Leerzeichen (Tab, Space), ist das Kommando. Die Shell prüft, ob ein solches Kommando existiert: ˆ Falls ein Alias für das Kommando vorhanden ist, so wird die dort beschriebene Textersetzung durchgeführt und der Vorgang erneut begonnen. Die Alias-Ersetzung kann also mehrfach durchgeführt werden. ˆ Bei der bash wird als nächstes nach einer benutzerdefinierten Shell-Funktion gesucht (behandeln wir im Unterricht nicht). Bei anderen Shells (sh, ksh) wird auf Shell- Funktion erst nach den internen Kommandos geprüft. ˆ Ein Shell-internes Kommando ist die nächste Möglichkeit, aber von denen gibt es allerdings relativ wenige, z. B. cd, pwd. ˆ Oder aber es ist eine ausführbare Datei (Shell-Script, d. h. ausführbare Textdatei, oder binäres Programm, d. h. mit Compiler und Linker aus einem Quelltext erstellt) irgendwo im Suchpfad, der in der Shellvariablen PATH angegeben ist. Diese Variable kann man sich mit echo $PATH anzeigen lassen. In genau der Reihenfolge wie beschrieben werden die Möglichkeiten abgeklopft, und trifft eine zu, werden die anderen nicht weiter geprüft. Das bedeutet, dass ein Shell-Script oder Programm nicht zur Ausführung kommt, wenn ein gleichnamiger Alias, eine Shell-Funktion oder ein internes Kommandos existiert. Das ist beispielsweise beim berühmten Programm namens test so, das in die bash eingebaut ist. Erstellen Sie ein Programm oder ein Script namens test und versuchen, es aufzurufen, so wird das in die Shell eingebaute oder das meist früher im Pfad liegende Programm test aufgerufen, das unglücklicherweise keine Ausgabe erzeugt, wodurch auch keine Fehlermeldung erscheint, sondern der Prompter sofort wieder erscheint. 3

4 1.4 Ausführung eines Programms 2 SONDERZEICHEN Um herauszufinden, ob es ein Programm gibt und wo es ggf. liegt, verwendet man das Kommando type, wahlweise mit den Optionen -p oder -a. Durch Angabe eines Pfadnamens vor dem Befehl werden die Möglichkeiten Alias, Shellinterner Befehl und Shell-Funktion ausgeschlossen, d. h. dann muss es sich um ein Shell- Script oder ein Programm handeln, z. B. würde./test ein Programm namens test im aktuellen Verzeichnis ausführen. Findet die Shell kein passendes Kommando, so zeigt sie folgende Meldung an: bash: befehl : command not found (bei der Bourne-Again-Shell) ksh: befehl : not found (bei der Korn-Shell) befehl : Command not found (bei der C-Shell) befehl : not found (bei der Bourne-Shell) 1.4 Ausführung eines Programms Findet die Shell ein auszuführendes Programm, so wird für dieses ein neuer Prozess erzeugt. Die Shell selbst wartet auf das Ende des Prozesses und schläft derweil. Wird sie vom Ende des Prozesses wieder aufgeweckt, so zeigt sie erneut einen Prompter an. Das bedeutet, dass jeder externe Befehl mit dem Erzeugen und Vernichten eines Prozesses verbunden ist, was einigen Aufwand bedeutet 1. 2 Sonderzeichen 2.1 Beeinflussung der Argumentliste mit und und \ Die Argumentliste kann mit Anführungsstrichen (double quotes, ) und Hochkommas (single quotes, ) sowie Backslashes (\) beeinflusst werden Anführungsstriche Für gewöhnlich werden Argumente durch Whitespaces (jede beliebige Kombination aus Leerzeichen und Tabulatorzeichen) getrennt, d. h. ein Wort ist ein Argument. Anführungsstriche fassen mehrere Wörter zu einem Argument zusammen. Die Erzeugung von Dateinamen (siehe Abschnitt 2.6 auf Seite 7) wird von Anführungsstrichen unterdrückt, nicht aber die Auflösung von Variablennamen zu ihrem Inhalt (siehe Abschnitt 2.5 auf Seite 7). Also: "*" bleibt ein Stern, "$HOME" wird aber zum absoluten Pfad des Home-Directories Hochkommas Hochkommas fassen wie Anführungsstriche mehrere Wörter zu einem Argument zusammen, unterdrücken aber gleichzeitig jegliche Interpretation, so dass das Argument immer genau so, wie es zwischen den Hochkommas steht, wirksam wird. Also: * bleibt ein Stern, $HOME bleibt ein Dollarzeichen gefolgt von HOME. 1) siehe 4

5 2 SONDERZEICHEN 2.2 Ein- und Ausgabeumlenkung Schützen einzelner Zeichen Möchte man bei einem einzelnen Zeichen, das nicht zwischen Hochkommas steht, die Sonderbedeutung zur Erzeugung von Dateinamen aufheben, so stellt man ihm einen Backslash voran. Die Sonderzeichen Anführungsstriche ", Hochkommas und Backslash \ werden von der Shell nicht an das Kommando bzw. Programm weitergegeben, es sei denn, innerhalb von einfachen Hochkommas stehen doppelte oder umgekehrt. Möchte man diese Zeichen weitergeben, so muss man sie mit einem vorangestellten Backslash schützen. Ein Backslash kann auch einen Backslash schützen, d. h. \\ übermittelt einen Backslash Zusammenfassung ˆ Ein Backslash (\) schützt das ihm folgende Zeichen. ˆ Anführungsstriche ( ) schützen eine Zeichenkette, nur Variablen werden noch interpretiert. ˆ Hochkommas ( ) schützen eine Zeichenkette vollständig. 2.2 Ein- und Ausgabeumlenkung stdin, cin System.in 0 Prozess 1 2 stdout, cout System.out stderr, cerr System.err Nr./Name in C C++ Java 0 stdin cin System.in 1 stdout cout System.out 2 stderr cerr System.err Abbildung 1: Prozess mit Standard-Ein- und Ausgaben Für gewöhnlich sind Standard-Ein- und -ausgabe Tastatur und Bildschirm des Terminals. Diese Einheiten werden von der Shell an das auszuführende Programm vererbt, sofern man keine Ein-/Ausgabeumlenkung vornimmt. Die Standardeingabe hat die interne Nummer 0, die Standardausgabe die Nummer 1 und die Fehlerausgabe die Nummer 2; siehe auch Abbildung Standard-Ein- und -Ausgabe Die Umlenkung für die Ausgabe geschieht über > dateiname, die für die Eingabeumlenkung über < dateiname. Ausgabeumlenkung überschreibt eine eventuell bestehende Datei ohne Frage! Mit >> dateiname lenkt man die Ausgabe um, hängt aber an eine bestehende Datei an, ohne den alten Inhalt zu löschen. 5

6 2.3 Pipes 2 SONDERZEICHEN Fehlerausgabe Zusätzlich zu Standard-Ein- und -Ausgabe gibt es noch die Fehlerausgabe, die mit einem einfachen > nicht umgelenkt wird. Schließlich möchte man die Fehlermeldungen, wenn man die normale Ausgabe umlenkt, vielleicht doch noch sehen. Möchte man die Fehlerausgabe auch umlenken, so muss man das so schreiben: befehl 2> dateiname Es bedeutet, dass Sie die Datei mit der internen Nummer 2 auf die genannte Datei umlenken. Will man die Fehlerausgabe auf die Standardausgabe und diese dann gemeinsam in eine Datei umlenken, so schreibt man befehl >dateiname 2>&1 Die Reihenfolge der Umlenkungen ist hier wichtig. Zuerst muss die Standardausgabe umgelenkt werden, und erst danach darf der Befehl gegeben werden, der der Standard- Fehlerausgabe eine Kopie der Standardausgabedatei zuweist. 2.3 Pipes Pipes (Rohre) dienen der Verbindung der Standardausgabe eines Befehls mit der Standardeingabe des folgenden wie in Abbildung 2 gezeigt. stdin, cin 0 Prozess1 1 2 stdout, cout stderr, cerr Pipe stdin, cin 1 Prozess2 0 2 stdout, cout stderr, cerr Abbildung 2: Verbinden von Prozessen mit Pipes Das kann natürlich mehrfach hintereinander geschehen, wie dieses Beispiel zeigt: cat abstract tr abc ABC less ist das Pipe-Symbol. Im obigen Beispiel wird die Datei abstract von cat angezeigt, die Ausgabe aber nicht auf den Bildschirm gelenkt, sondern zunächst werden mit tr alle Zeichen abc durch ABC ersetzt (translate). Damit der lange Text nicht über den Bildschirm rast, wird er seitenweise ausgegeben mit Hilfe von less. 2.4 Hintergrundverarbeitung Um einen Befehl, der etwas länger braucht, im Hintergrund ablaufen zu lassen, setzt man einfach ein & hinter den Befehl. Die Shell wartet dann nicht auf das Ende des Prozesses, sondern zeigt sofort wieder einen Prompter. Das ist insbesondere beim Start von Programmen sinnvoll, die grafisch sind, d. h. ein eigenes X-Fenster öffnen. Auf diese Weise kann man im Terminal weiterhin Kommandos eingeben, auch wenn das gestartete Programm noch läuft. Beim Starten wird die Prozessnummer des neuen Prozesses angezeigt, so dass man den Prozess identifizieren kann, z. B. um ihn wieder in den Vordergrund zu holen (mit fg %jobnummer oder fg %befehl,letzteres nur wenn es eindeutig ist) oder ihn abzubrechen (mit kill). Eine Liste der noch vorhandenen Jobs bekommen Sie mit dem Befehl jobs. 6

7 2 SONDERZEICHEN 2.5 Variablenersetzung Ausgaben von Hintergrundprozessen werden mit den sonstigen Ausgaben auf dem Terminal vermischt. Daher ist es sinnvoll, die Ausgabe von Hintergrundprozessen explizit in eine Datei umzulenken, ggf. einschließlich der Fehlerausgaben. Bei grafischen Programmen entfällt das oft, weil viele von ihnen überhaupt keine Ausgaben auf stdout oder stderr erzeugen. Einen im Vordergrund laufenden Prozess kann man mit [Strg]+[Z] anhalten und anschließend mit bg in den Hintergrund (background) schicken. Auch Hintergrundprozesse, die man mit fg nummer in den Vordergrund geholt hat, kann man so nach erneutem [Strg]+[Z] wieder in den Hintergrund stellen. Die Fähigkeit, mit [Strg]+[Z] einen Prozess anhalten zu können, besitzt die Shell d. h. benutzt man eine andere Shell als die bash oder ksh, ist diese Eigenschaft evtl. nicht mehr vorhanden. 2.5 Variablenersetzung Variablennamen werden in der Shell (typisch für Scriptsprachen, aber im Gegensatz zu Programmiersprachen wie C) mit einem vorangestellten Dollarzeichen gekennzeichnet. Die Zeichenfolge Dollarzeichen + Variablenname wird durch den aktuellen Inhalt der genannten Variablen ersetzt. Falls keine Variable dieses Namens existiert, wird einfach durch nichts 2 ersetzt. Das Kommando cat $HOME/liste.txt zeigt also den Inhalt der Datei liste.txt, die sich im Home-Directory des Benutzers befindet, denn die Zeichenkette $HOME wird von der Shell ersetzt durch den absoluten Pfad zum Homedirectory. Einige Variablen sind automatisch vorhanden, so $HOME und $PATH. Man kann auch beliebige eigene Variablen anlegen durch einfache Zuweisung name="fritz Meier". Näheres dazu finden Sie im Dokument Shell & Scripts 3. Die Interpretation von Variablennamen durch die Shell kann man durch einen vorangestellten Backslash verhindern, oder dadurch, dass der Ausdruck in einfachen Hochkommas steht. Siehe hierzu auch Abschnitt 2.1 auf Seite Erzeugung von Dateinamen Übergibt man der Shell Dateinamenmuster, d. h. Zeichenketten, die Metazeichen 4 enthalten, dann erzeugt die Shell die passenden Dateinamen als Liste. Hierbei steht ein? für ein einzelnes Zeichen und ein * für eine beliebige Zeichenfolge (auch für gar kein Zeichen) und Zeichen in eckigen Klammern stehen für ein beliebiges dieser Zeichen. Näheres hierzu ist auf der Manual Page der bash zu finden im Abschnitt Pathname Expansion. 2) Es wird nicht einmal eine leere Zeichenkette eingesetzt. grep $name liste würde also in der Standardeingabe nach liste suchen, wenn die Variable name nicht vorhanden ist. 3) 4) Metazeichen sind Zeichen mit besonderer Bedeutung für die Shell. Diese sind bei allen Shells: & ; *? " [ ] ( ) $ < > { } ^ # / \ und bei der C- und der Korn-Shell und der Bourne-Again-Shell zusätzlich noch die drei Zeichen %! 7

8 2.7 Befehlsersetzung 3 DER BEFEHLSSPEICHER DER BASH Falls es keine Dateinamen gibt, die auf das Muster passen, so bleibt das Muster unverändert erhalten. Probieren Sie das einfach einmal mit ls oder echo aus. Geben Sie ein: ls a* ls b* ls [abc]* ls m?? Das Ergebnis kann hier nicht vorhergesagt werden, weil die in Ihrem Verzeichnis vorhandenen Dateinamen nicht bekannt sind. Überprüfen Sie es also selbst mit Hilfe eines Dateimanagers (z. B. Konqueror) oder einem vollständigen ls-listing. Haben Sie die Dateien hugo1, hugob, hugo. und hugom in Ihrem Verzeichnis, so werden mit hugo[123b] nur die Dateien hugo1 und hugob gemeint, nicht dagegen hugo. und hugom, weil weder der Punkt noch das M in der Auswahl vorkam. Auch die Dateien hugo, hugo11 oder hugob1 wären nicht gemeint. Bitte experimentieren Sie damit so lange, bis Sie die Regeln verstanden haben! Die Interpretation von Dateinamenmustern kann unterdrückt werden, siehe auch Abschnitt 2.1 auf Seite Ersetzen von Befehlen zwischen (backquotes) Kommen in einer Kommandozeile Befehle zwischen Backquotes vor, so wird die Standardausgabe des Befehls zu einer Liste expandiert. Bei der Korn- und der Bourne-Again-Shell kann man das Kommando alternativ in $( und ) einfügen. Beispiel: ~>mail hans emma sendet Post an die Benutzer hans und emma. Es können beliebig viele Benutzer angegeben werden. Wenn es einen Befehl listuser gibt, der Benutzernamen auf der Standardausgabe ausgibt, so kann man Post an alle diese Benutzer schicken mit bzw. ~>mail `listuser` ~>mail $(listuser) 3 Der Befehlsspeicher der bash Alle Befehle, die Sie eingeben, werden gespeichert. Weil viele Befehle in kurzen Abständen genauso oder leicht verändert wiederkehren, können Sie sie wieder abrufen. Bei der Bourne Again Shell kann man die Kommandos mit den Cursortasten zurückholen und problemlos editieren. Durch Drücken der Eingabetaste wird das angezeigte Kommando ausgeführt. Es ist nicht notwendig, den Cursor vorher an das Ende der Zeile zu stellen. Hinweis für die Korn-Shell:Sollte der Befehlsspeicher einmal nicht funktionieren, so geben Sie das Kommando set -o emacs ein. 8

9 4 DATEINAMENERGÄNZUNG DER BASH 4 Dateinamenergänzung der bash Um die Eingabe langer Verzeichnis- und Dateinamen zu erleichtern, hat die Bourne-Again- Shell einen sehr praktischen Mechanismus zur Ergänzung von Namen, deren Anfang man eingetippt hat. Drücken Sie die [Tab]-Taste (Tabulator-Taste links neben dem Buchstaben Q), und der Name der Datei wird vervollständigt, sofern er eindeutig ist. Gibt es mehrere Namen mit diesem Anfang, piept das Terminal. Handelt es sich um einen Verzeichnisnamen, wird ein / angehängt, was bei den Kommandos, die einen Verzeichnisnamen benötigen, nicht stört, aber das Angeben weiterer Verzeichnis- oder Dateinamen erleichtert. $RCSfile: Shell_Kommandozeile.tex,v $ $Date: 2009/06/22 09:31:04 $ $Revision: 1f243003a6aa $ 9