Shell編程入門(mén)：Linux解釋器原理

引言

使用Shell進(jìn)行工作的人們對(duì)Unix/Linux下的Shell編程都很熟悉，在所有的Shell編程的書(shū)中都會(huì)提到#!/bin/bash,而這里到底包含了些什么?對(duì)操作系統(tǒng)而言，這一行字符串意味著什么?你可能會(huì)說(shuō)，不就是會(huì)讓/bin/bash程序來(lái)解釋這個(gè)腳本程序嗎?當(dāng)然你是對(duì)的，看看我們的標(biāo)題，這里我們談?wù)劷忉屍?，讓我們一起?lái)看看腳本文件里的第一句到底對(duì)系統(tǒng)而言意味著什么。但有一點(diǎn)我們可先明確一下，所謂解釋器就是指#!行后面的可執(zhí)行的程序。

一、我們從exec族函數(shù)談起

如果你從不寫(xiě)C程序，可能需要對(duì)本節(jié)的內(nèi)容看得更為仔細(xì)并且試驗(yàn)一下。

代碼:

#include unistd.h>

extern char **environ;

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

int execle(const char *path, const char *arg , ..., char * const envp[]);

int execv(const char *path, char *const argv[]);

int execvp(const char *file, char *const argv[]);exec族函數(shù)一共有上面所列的5個(gè)，作用都是一樣：執(zhí)行一段新的代碼。區(qū)別只是向函數(shù)傳遞的參數(shù)方式不同而已，我在這里講講execl函數(shù)：第一個(gè)參數(shù)path是指向設(shè)置了執(zhí)行位文件的路徑，后面的可變參數(shù)列表分別指向了傳遞給此執(zhí)行文件的參數(shù)列表(包括了參數(shù)0,即是執(zhí)行文件的名稱(chēng))。最后一個(gè)參數(shù)為(char *) 0，表示參數(shù)列表結(jié)束。

對(duì)于解釋器，exec族函數(shù)是這樣做的(以execl為例)，如果path是指向了一個(gè)腳本，腳本的第一行以#!開(kāi)頭，則這樣調(diào)用：

以#!后面的字符串為命令，后面加上execl參數(shù)列表中指定的參數(shù)列表，這樣形成了新的程序執(zhí)行。

下面我們以例子來(lái)驗(yàn)證這個(gè)結(jié)果：

下面這個(gè)C程序的作用是回射所有命令行參數(shù)。

代碼:

/* Program source : showargs.c *

* Program name : showargs */

#include unistd.h>

int

main(int argc, char *argv[])

{

int i;

for(i = 0; i argc; i++)

{

printf(arg[%d]: %sn, i, argv);

}

return 0;

}編譯：gcc -o showargs showargs.c

執(zhí)行：

代碼:

$ pwd

/home/kiron

$ ./showargs arg1 arg2

arg[0]: ./showargs

arg[1]: arg1

arg[2]: arg2

我們?cè)谕粋€(gè)目錄下再寫(xiě)一個(gè)腳本：

代碼:

#!/home/kiron/showargs addargs我沒(méi)有打錯(cuò)，是的，這個(gè)腳本就只有一行，這個(gè)腳本我們命名為testexec，加上執(zhí)行位后，執(zhí)行情況如下：

代碼:

$ ./testexec

arg[0]: /home/kiron/showargs

arg[1]: addargs

arg[2]: ./testexec怎么會(huì)這樣?我猜會(huì)有人對(duì)第2個(gè)參數(shù)./testexec不理解，暫且賣(mài)個(gè)關(guān)子，再引出一個(gè)C程序：

代碼:

/* Program source : mytest.c *

* Program name : mytest */

#include stdio.h>

int

main(void)

{

execl(/home/kiron/testexec, testexec, arg1, arg2, (char *) 0);

return 0;

}編譯：gcc -o mytest mytest.c

執(zhí)行：

代碼:

$ ./mytest

arg[0]: /home/kiron/showargs

arg[1]: addargs

arg[2]: /home/kiron/testexec

arg[3]: arg1

arg[4]: arg2仔細(xì)觀察上面的三個(gè)例子，答案開(kāi)始浮出水面了。正如在開(kāi)始時(shí)講到的，exec族函數(shù)的處理是把#!后面的字符串為命令，后面加上execl參數(shù)列表中指定的參數(shù)列表，這樣形成了新的程序執(zhí)行。分析一下mytest.c源程序，execl把命令的結(jié)果是這樣執(zhí)行的/home/kiron/testexec的內(nèi)容是#!/home/kiron/showargs addargs，則#!后面的字符串/home/kiron/showargs addargs加上命令參數(shù)列表：/home/kiron/testexec arg1 arg2就形成了新的程序行：/home/kiron/showargs addargs /home/kiron/testexec arg1 arg2。對(duì)于testexec腳本，我們?cè)趕hell中調(diào)用它時(shí)，shell調(diào)用了fork,exec,wait來(lái)執(zhí)行它，也就是和程序mytest.c一樣用了exec函數(shù)，首先，exec函數(shù)對(duì)#!行分析后得出此腳本的解釋器為/home/kiron/showargs，然后就形成了把命令行處理成了：“/home/kiron/showargs addargs ./testexec”。

注意：#!行中的解釋器的路徑必須是全路徑，exec函數(shù)并不對(duì)其特殊處理，比如用PATH變量來(lái)搜索它的真實(shí)路徑，所以路徑是由程序員來(lái)保證正確的。

二、我的腳本第一句必須得是#!/bin/bash嗎?

當(dāng)然不必了，通過(guò)上面的解釋?zhuān)鋵?shí)第一句的#!是對(duì)腳本的解釋器程序路徑，腳本的內(nèi)容是由解釋器解釋的，我們可以用各種各樣的解釋器來(lái)寫(xiě)對(duì)應(yīng)的腳本，比如說(shuō)/bin/csh腳本，/bin/perl腳本，/bin/awk腳本，/bin/sed腳本，甚至/bin/echo等等。那我們真的能寫(xiě)一個(gè)/bin/echo的腳本文件嗎?我們來(lái)試試，下面是一個(gè)例子：

代碼:

#!/bin/echo -e我把這只有一行的程序(實(shí)際上它也只能是一行，echo程序并不是被設(shè)計(jì)成像awk那樣的編程語(yǔ)言，能寫(xiě)成源程序文件)命名為myecho，加上權(quán)限后執(zhí)行它：

代碼:

$ ./myecho hia

./myecho hi如果你的echo支持-e選項(xiàng)并且你工作的環(huán)境還算安靜，你在得到上面的結(jié)果的時(shí)候也應(yīng)該聽(tīng)到清脆的終端響鈴。但這種程序是毫無(wú)作用的。

三、我能利用解釋器來(lái)做什么?

但是上面的echo腳本實(shí)際應(yīng)用時(shí)并沒(méi)有什么作用，我們可以得出一個(gè)小小的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并不是所有的可執(zhí)行二進(jìn)制文件都可以用來(lái)寫(xiě)解釋器腳本。那我編寫(xiě)解釋器的腳本有什么用?如果你有一個(gè)可編程的解釋器，那你或許能編寫(xiě)該解釋器的程序來(lái)簡(jiǎn)化你工作。比如說(shuō)常用到的解釋器如awk,perl,bash等等。但是正如我們上面總結(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，很不幸地，并不是全部的可編程程序都是有用的解釋器，exec腳本時(shí)，能從第一行得到腳本的解釋器，然后用exec去解釋腳本(可能是選項(xiàng)去控制，如#!/bin/awk -f)，也包括了形如#!/PATH/的第一行，如果該解釋器對(duì)這行不能忽略的話，就會(huì)出錯(cuò)，另外解釋器也必須要對(duì)余下的程序語(yǔ)句能解釋(這句好像是廢話，但想象一下，上面myecho程序加一些hello world的行來(lái)，會(huì)有效嗎?下面的mysed程序中的s/UNIX/unix/p也是一樣的道理)。像awk,perl,bash等程序?qū)?開(kāi)頭的行當(dāng)成注釋行處理，就能寫(xiě)成有用的腳本。