Командный интерпретатор Cshell

Крутиков М. П., Суперкомпьютерный Центр

Введение
1 Основные возможности
2 Работа оболочки в командном режиме

Введение

Командный интерпретатор в среде UNIX выполняет две основные функции:

представляет интерактивный интерфейс с пользователем, т.е. выдает приглашение, и обрабатывает вводимые пользователем команды;
обрабатывает и исполняет текстовые файлы, содержащие команды интерпретатора (командные файлы);

В последнем случае, операционная система позволяет рассматривать командные файлы как разновидность исполняемых файлов. Соответственно различают два режима работы интерпретатора: интерактивный и командный.

В среде UNIX (в отличие, скажем, от DOS) имеются несколько различных командных интерпретаторов. Перечислим наиболее популярные:

/bin/sh - Bourne shell. Исторически это первая командная оболочка, разработанная для первой версии ОС UNIX. В настоящее время эта оболочка является основной в версиях UNIX System V.
/bin/csh - С-shell. Оболочка, синтаксис командного языка которой приближен к языку C. Является основной оболочкой для Берклеевской разновидности ОС UNIX.
/bin/ksh - k-shell.
/bin/rsh - Restricted shell. Представляет собой sh с ограниченными возможностями (прежде всего для защиты ОС от несанкционированных действий пользователя).

Операционная система ConvexOS является разновидностью 4.3 BSD UNIX( )BSD - Berkeley Series Distribution и, следовательно, базовой командной оболочкой является csh.

1 Основные возможности

Работа с командной строкой

Набираемую пользователем строку интерпретатор воспринимает как команду (или несколько команд). Синтаксис командного интерпретатора позволяет набирать

несколько команд в одной строке, разделяя их точкой с запятой. Например

% cd /tmp; lf

эквивалентно двум последовательно введенным командам:

% cd /tmp

% lf

Наоборот, при желании пользователь может

продолжить набор длинной команды на следующей строке, закончив текущую строку знаком \\. До завершения ввода команды вы будете получать ``вторичное приглашение'' > вместо основного (%). Например,

% tar tv Makefile star.o star.c star.dat main.o main.c

эквивалентно

% tar tv Makefile star.o \

> star.c star.dat \

> main.o main.c

Управление потоками ввода-вывода осуществляется, подобно DOS(Точнее, синтаксис перенаправления потоков ОС DOS восприняла от UNIX) с помощью символов > , > > , < , < < , |. Отметим здесь только следующее: в отличие от DOS при создании программного канала между двумя процессами ОС UNIX запускает оба процесса одновременно и осуществляет передачу информации через системный буфер (без промежуточной записи на жесткий диск). Таким образом, программные каналы в ОС UNIX являются весьма эффективным способом обмена. В случае переполнения системного буфера (например если ``передающая'' программа выдает информацию в канал быстрее чем ее может обработать ``принимающая'' программа) ОС автоматически приостанавливает тот процесс, который осуществляет запись в канал до освобождения буфера.

Полезный частный случай использования механизма перенаправления потоков - перенаправление в /dev/null, что позволяет избавиться от ненужных сообщений на экран. С помощью того же механизма можно создавать пустые файлы:

% cat < /dev/null > myfile

создаст в текущей директории пустой файл myfile.

Дополнительно C-shell позволяет группировать команды с помощью круглых скобок. В этом случае вся конструкция внутри скобок рассматривается интерпретатором как одна команда. Сие полезно, например, в таких конструкциях:

% (command1 | command2) < myfile

Если же скобки опустить, shell не сможет определить какой из команд вы хотите подать на вход файл myfile.

Следующие ``удобства'' существуют в данной реализации C-shell:

Вы можете не набирать длинную команду до конца, а попробовать после частичного набора команды (или имени файла) нажать клавишу табуляции < Tab> . C-shell попытается сама дополнить недостающие символы, либо ответит писком, если выбор неоднозначен.
Если вы набрали команду, но забыли ее опции, наберите последовательность < Esc> H. C-shell выдаст краткую помощь. Например,
```
% ps< EscH> 
```
Набирая полное имя файла пользуйтесь комбинацией клавиш ^D. Вы сможете получить листинг набираемого каталога в формате команды lf.
Командный буфер запоминает 20 последних команд. Вместо набора команды вы можете вызвать ее из буфера с помощью стрелочной клавиатуры (конечно только в том случае, если эта команда есть в буфере).

Разбор командной строки

Интерпретатор, получив командную строку, выполняет над ней ряд преобразований, а именно:

Раскрывает псевдонимы ( alias)
Раскрывает метасимволы (*, ?, [, ], ~, {, })
Подставляет переменные shell
Выполняет команду, если она - встроенная команда интерпретатора, или запускает процесс, если команда внешняя.

Разберем эти действия по этапам.

Псевдонимы (alias). Встроенная команда alias позволяет определять псевдонимы команд. Пример:

% alias mycat 'cat | more'

определяет mycat как псевдоним строки cat | more. Поэтому далее вы вправе пользоваться командой mycat, которая будет раскрыта интерпретатором везде, где вы ее используйте. Это - способ определения коротких имен для длинных составных команд.

Встроенная команда unalias mycat уничтожает ранее введенный псевдоним mycat.

Метасимволы. Метасимволы позволяют кратко записывать целые списки слов (главным образом - имен файлов). Shell рассматривает слово, в котором встречаются метасимволы, как шаблон для составления списка имен файлов:

* в шаблоне заменяет любую последовательность символов. Например m* раскроется в список всех файлов, начинающихся с буквы m. Существует небольшое исключение из этого правила: просто * опускает в списке те файлы, имена которых начинаются с точки.
? заменяет один символов. Например m? раскроется в список всех имен файлов, начинающихся с буквы m и состоящих точно из двух букв.
[.-.] позволяет указать интервал для подставляемого символа. Например m[a-e] будет раскрыто в ma mb mc me.
{...,...} позволяет перечислить слова для подстановки. Так, например m{red,blue,green} будет раскрыто в mred mblue mgreen.

Наконец, тильда позволяет указать домашний каталог пользователя:

~name/ эквивалентно указанию полного пути в домашний каталог пользователя name (Скажем, /usr1/name/)
~/ эквивалентно указанию полного пути в ваш собственный домашний каталог.

Переменные shell. Слова, начинающиеся с символа $ командный интерпретатор воспринимает как имена переменных. Переменные делятся на переменные окружения (они будут известны всем вызванным из этой shell программам и являются в этом смысле глобальными) и простые переменные.

Встроенная команда set name=value позволяет определить простую переменную с именем name и дать ей значение value. Встретив в командной строке выражение $name интерпретатор заменит его на value. Например,


% set color=blue

% echo $color

выдаст на терминал строчку blue. А


% set color=blue

% echo new$color

даст newblue. Наконец, введя


% set color=blue

% echo ${color}new

получим colornew. Последний пример демонстрирует как надо использовать фигурные скобки для выделения имени переменной из слова (на echo $colornew интерпретатор бы ответил, что переменная colornew не определена.

Команда unset уничтожает ранее определенные переменные.

Чтобы определить переменную равной строке из нескольких слов, заключите ее в простые кавычки. Пример


% set color='blue or red or green'

Простые переменные могут быть массивами слов (что надо отличать от только что рассмотренного случая, когда переменная содержит строку из нескольких слов. Для объявления массива надо использовать круглые скобки:


% set colors=(blue red green)

Теперь команда echo $colors выдаст строку из трех цветов (попробуйте!). Однако вы можете также работать в отдельными элементами массива (элементы нумеруются с нулевого значения), например так:


% echo $colors[2]

(получим green). Количество элементов в массиве содержится в переменной $#colors.


% echo $#colors

даст на терминал цифру 3.

Возможны довольно сложные комбинации с использованием шаблонов, например:


% set files=(m*)

% echo $#files

выдаст число файлов в текущем каталоге, начинающихся с буквы m.

Переменные окружения вызываются точно также как и простые переменные. Разница заключается в способе их определения:

Команда % setenv name value устанавливает переменную окружения с именем name. Обратите внимание на раздражающую разницу в синтаксисе: определяя переменную окружения не надо ставить знак =.

Список всех переменных окружения можно получить с помощью встроенной команды printenv.

Отменить определения переменной окружения можно с помощью unsetenv.

Наконец, для определения массива переменных окружения НЕ используются круглые скобки, а используются двоеточия в качестве разделителей элементов массива:


% setenv MANPATH /usr/man/:/usr/local/man:/usr/man/X11:~/man

Встроенные команды и переменные

Список важнейших встроенных команд C-shell с краткими пояснениями:

alias определяет псевдоним

bg переводит задачу в фоновый режим исполнения

chdir path команда перехода в каталог path.

echo выводит на стандартный вывод все свои аргументы

exec filename запускает процесс из файла filename вместо текущей shell (т.е. поверх нее). Возврат в shell невозможен.

exit заканчивает работу shell.

fg переводит фоновый процесс в синхронный.

file filename выдает информацию о том, что операционная система думает об этом файле.

goto label осуществляет безусловный переход на строку командного файла, помеченную меткой label. Не используется в интерактивном режиме.

kill pid посылает сигнал аварийного завершения процессу с номером pid, что обычно приводит к уничтожению процесса.

source filename считывает и исполняет команды из файла filename.

set, setenv установка внутренних переменных и переменных окружения.

shift var сдвигает элементы массива var влево. При этом размер массива уменьшается на единицу, а нулевой элемент массива теряется. Переменная var должна быть массивом.

time command выполняет команду command и выводит на терминал затраченное на ее выполнение время.

unset уничтожает переменную shell.

unalias уничтожает ранее определенный псевдоним команды.

@ name=expr заносит результат арифметического выражения expr в переменную name.

Список важнейших встроенных переменных C-shell с краткими пояснениями:

argv массив параметров командной строки (используется в командном режиме)

cdpath каталог, куда shell переходит, получив команду chdir без аргумента.

history размер буфера для запоминания команд.

home домашний каталог пользователя

mail местоположение в файловой системе почтового ящика пользователя.

path путь поиска внешних команд.

prompt основное приглашение shell.

prompt1 вторичное приглашение.

shell полный путь исполняемого файла текущей оболочки (/bin/csh)

Управляющие операторы и операторы цикла

Из списка встроенных команд оболочки мы сознательно исключили условные операторы и операторы цикла, которые будут рассмотрены здесь.

Условное выполнение

Синтаксис условного оператора if в C-shell таков

if (expr ) command

if (expr ) then

...

else

...

endif

В качестве expr может стоять либо арифметическое выражение, либо проверка атрибутов файла. Пример:


if ( $i< 10 ) echo $i

или


if ( -f /etc/hosts ) cat /etc/hosts

Рассмотрим последний случай подробнее. Возможны следующие проверки атрибутов файла:

-r доступен на чтение

-w доступен на запись

-x доступен на исполнение

-e проверка существования файла

-o проверка что вы являетесь хозяином данного файла

-z файл имеет нулевой размер

-f файл является обычным файлом

-p файл является именованным программным каналом

-d файл является директорией

Цикл while

while ( expr )

...

end

Цикл выполняется до тех пор, пока условие истинно. Пример:


while ( $#files >  0 )

echo $files[0]

shift files

end

Цикл foreach

Это чрезвычайно полезный оператор, позволяющий организовать цикл по элементам массива слов

foreach varname ( list )

...

end

Тело цикла выполняется столько раз, сколько элементов в массиве list. При этом переменная varname содержит очередное значение элемента массива. Пример


foreach color ( blue red green )

echo The color is $color

end

Более содержательный пример: переименовывает все файлы в текущей директории с суффиксом .for в файлы с суффиксом .f.


foreach file ( *.for )

echo Renaming $file

mv $file `basename $file .for`.f

end

Здесь использована стандартная команда basename, которая ``отрезает'' у слова, заданного в первом аргументе суффикс, заданный вторым аргументом и выводит получившееся слово на стандартный вывод. Об использовании обратных кавычек в языке C-shell будет рассказано несколько позже.

Многовариантный условный оператор

Синтаксис условного оператора switch в C-shell таков

switch (string )

case pattern1: ... breaksw case {\it pattern2} :

...

breaksw

...

default:

...

endsw

Оператор позволяет передавать управление в зависимости от того, удовлетворяет ли строка string какому-либо шаблону из набора pattern1, pattern2, ...( в этом случае управление передается в блок, ограниченный case ... breaksw) или нет (в этом случае управление передается на ветвь default:... endsw. В целом, оператор switch очень похож на аналогичный опреатор языка C. Такие конструкции часто используются в командных файлах для анализа ответа пользователя на заданный вопрос ([Yes/No]).

2 Работа оболочки в командном режиме

Уже отмечалось, что csh может быть запущена в командном режиме. Более того, условные операторы и операторы цикла чаще используются именно в командных файлах. Здесь мы рассмотрим особенности такой ``командной'' работы.

Идентификация интерпретатора

Проще всего осуществить запуск оболочки в режиме исполнения некоторого файла mycommand придав этому файлу атрибут исполняемости командой chmod:

% chmod +x mycommand

Теперь достаточно ввести с клавиатуры команду mycommand и ОС автоматически запустит shell в командном режиме исполнения данного файла. В таком пути есть один подводный камень: командных интерпретаторов в системе много и синтаксис команд у них разный. Как ОС определит нужный вам? Ответ - никак. Вы должны явно указать ОС какой интерпретатор вы хотите запускать для исполнения данного командного файла. Для этого первая строчка вашего файла должна иметь следующий стандартный вид:

#! /bin/csh

что и позволит ОС правильно поступить. Если же вы не задали этой информации, то ОС будет считать (по историческим причинам), что файл написан на языке Bourne shell и вы вероятнее всего получите множество сообщений о синтаксических ошибках.

Заметим еще одно полезное свойство работы оболочки в командном режиме: все строки, начинающиеся со знака # будут проигнорированы. Это позволяет вносить в текст командного файла комментарии.

Следующий факт позволяет вам работать с командной строкой средствами csh: при запуске командного файла mycommand автоматически становится определенной внутренняя переменная с именем argv, представляющая массив параметров командной строки. Например, следующий командный файл просто выводит все свои аргументы и их количество на терминал:


#! /bin/csh

#

# This file simply outputs its arguments

# and the total number of arguments

#

echo Arguments: $argv

echo Number of arguments: $#argv

Явный запуск

Вы можете применить более прямой, но менее удобный способ запуска командного файла - вызвав shell с ключом -c filename. Пример:

% /bin/csh -c mycommand arg1 arg2 arg3...

где сразу же за ключом должно следовать имя запускаемого файла. Требуемые аргументы указываются после. Отметим, что при таком способе запуска файл может и не иметь атрибута исполняемости.

Кавычки

В синтаксисе shell кавычки играют важную роль. Есть три типа кавычек: простые ('), двойные (") и обратные (`).

Простые кавычки используются для выделения текста, который оболочка должна понимать буквально. Иными словами, текст внутри простых кавычек не подлежит раскрытию и интерпретации. Пример:

echo 'Dollar is $good'

получим букально Dollar is $good несмотря на то, что знак доллара является метасимволом оболочки.

Двойные кавычки выделяют строку символов, которую оболочка будет считать одним словом. Пример:

set colors="green blue red"; echo $#colors

выдаст цифру 1, что означает, что переменная colors простая, а не массив. Все что находится внутри двойных кавычек подлежит интерпретации оболочкой.

Обратные кавычки позволяют представить строку, которая состоит из результата выполнения команды. Так что выражение в обратных кавычках рассматривается как команда, которую оболочка выполняет, а то, что эта команда выведет на стандартный вывод подставляется как строка на то место, где стоят эти обратные кавычки. Пример:

set mytty=`tty`

занесет в переменную mytty ту строку, которую выдает команда tty (а именно имя и номер текущего терминала).