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Shell（二）：变量、数据重定向和管道

在上一篇博客 Shell（一）：功能、配置和插件中，介绍了为什么要使用shell，shell有哪些功能，如何使用 oh my zsh 来提高效率等，本篇重点介绍，shell中的变量的如何设置和读取数据，读取之后如何使用变量？每个程序一般都有输入和输出，让我们看看 数据重定向 如何处理输入和输出的？还有，Unix/Linux系统提供丰富的工具，我们如何将这些工具通过管道来组合成更加强大的宏工具呢？下面，由我来逐一详细介绍变量、数据重定向和管道。

Variable & Redirection & Pipe.png

变量

变量的作用

变量与其他程序设计语言一样，都是 存储数据 ，然后被程序引用。相比于不使用变量，而是直接使用数据，存在两个问题：

当数据改变时，直接使用数据的时候却不能灵活地根据数据改变而随着改变，而使用变量却不同，它能够做到这点。
当数据发生变化时，如果想保证数据 一致性 ，必须查找所有引用该数据的所有地方，然后将它修改，当下一次再需要修改时，也是像这种情况一样，是多么繁琐的事，而变量却不用，只需要修改变量值即可。

因此，变量具有 可变性 和 易于修改 的两个特点。

变量的分类

在shell中，大概分为两种变量： 环境变量 和 局部变量 ，主要区别在于它们的使用范围不同，环境变量可以在父进程与子进程之间共享，而自定义变量只在本进程使用。举一个简单的例子来说明：

no share variable.png

我首先设置一个shell变量 devname=sam ，然后输入 bash 打开一个新的shell，而这个shell是 子进程 ，然后 echo $devname 输出变量值，变量值为空，最后 exit 退出子进程。

share variable.png

但使用 export devname 设置环境变量后，再次进入输入 bash 进入子进程之后， echo $devname 输出变量值，这次变量值是 sam

查看环境变量 env 和 set

如果想查看系统中以及 自定义 有哪些环境变量，可以使用 env 命令：

env command.png

而 set 命令不仅能查看环境变量，还可以查看与shell接口有关的变量，下面只截取一部分变量：

set command.png

变量有哪些操作

显示 echo $variable

如果你想显示某个变量的值，例如 PATH ，你只需要输入：

echo $PATH

echo command.png

注意上面一条命令，需要在变量名前加上一个符号 $ ，这样才能访问变量

设置 variable=value 和取消 unset

如果你想设置某个变量的值，只需在变量名和变量值之间用符号 = 连接就行了，例如：

set variable.png

由上面的输入命令 echo $devname ，显示结果为空。由此可知，一开始如果没有设置某个变量时，它的是为空。另外， 设置变量的规则 还需要几点注意：

在命名变量名时，变量名称只能是英文字母和数字，而且首字母不能是数字。下面演示一个错误的例子：

wrong variable name.png
等号 = 两边不能有空格

blank can't exist.png
如果变量值有空格，可用双引号 " " 或单引号 ' ' 来包围变量值，但两者是有区别：

双引号 " " 内的一些特殊字符，可以保持原有的特性，例如：

double quotation marks.png

而单引号 ' ' 内的一些特殊字符，仅为一般字符，即纯文本，例如：

single quotation marks.png
如果想显示一些特殊字符（$、空格、!等），在字符前面加上用转义字符 /
有些时候，变量的值可能 来源于一些命令 ，这时你可以使用反单引号 ` 命令 ` 或 $(命令) ，例如：

使用反单引号 ` 命令 ` 的方式

get information from comand 1.png

使用 $(命令) 的方式

get information from comand 2.png
如果变量想 增加变量的值 ，可以使用 $variable 累加

append variable value.png
如果变量需要在其他子进程使用，用 export 关键字来设置变量为环境变量
```
export VARIABLE
```
系统环境变量一般都是 字母全部大写 ，例如： PATH ， HOME ， SHELL 等
如果想取消设置变量的值，使用 unset variable 命令。注意，变量之前是没有符号 $

unset variable.png

环境配置文件

之前那些设置的环境变量，一旦退出系统后，就 不能再次使用 ，如果想再次使用，必须重新再设置才行。如果想就算退出系统，也能重新使用自定义的环境变量，那怎么办呢？

不用怕，系统提供一些环境配置文件： /etc/profile 和 ~/.bash_profile 。 /etc/profile 是系统整体的设置，每个用户共享，最好不要修改；而 ~/.bash_profile 属于单个用户的设置，每个用户设置后，互不影响和共享。但因为我使用 oh my zsh ，之前 ~/.bash_profile 设置一些配置都不生效了，但它提供一个环境配置文件 .zshrc ，所以如果想设置环境变量TEST，只需将 export TEST=test 添加 .zshrc 即可。

export variable in zshrc file.png

但在 .zshrc 文件设置好环境变量 TEST 后， echo $TEST 为空，原因是还没使用 source 命令来读取环境配置文件。使用 source .zshrc 命令之后，设置环境变量 TEST 生效了

source command.png

数据重定向

含义

当输入命令行时，一般都有输入参数(standard input)，而命令行处理完之后，一般都有输出结果，结果有可能成功(standard output)，也有可能失败(standard error)，而这些结果一般都会输出到屏幕上，如果你想控制结果输出到文件或以文件作为输入的话，你需要了解数据重定向的分类和符号操作。

Redirection.png

使用

stdout

当你输入 ls 命令，屏幕会显示当前目录有哪些文件和目录；而当你使用符号 > 时，输出结果将重定向到 dir.txt 文件，而不显示在屏幕上

stdin demo.png

而符号 > 与符号 >> 有什么区别呢？ > 表示当文件存在时，将文件内容清空，然后stdout结果存放到文件中。而 >> 表示当文件存在时，文件内容并没有清空，而是将stdout结果追加到文件尾部。

当你再次输入命令 ls > dir.txt 时，文件内容并没有改变，因为之前文件内容被清空，然后stdout结果存放在 dir.txt 文件

stdin demo 1.png

而你这次使用符号 ls >> dir.txt 的话，文件内容被追加到 dir.txt 文件

stdin demo 2.png

stderr

这次我输入命令 ls test 显示一个不存在的文件，会显示错误信息。然后将错误信息输出到文件 error.txt 。

stderr demo 1.png

如果你想追加错误信息，可以使用 2>> 符号

stderr demo 2.png

stdout & stderr

将stdout和stderr分离： > 和 2> 符号

输入 ls README.md test ，在屏幕显示既有正确信息，也有错误信息，如果想将正确信息和错误信息分离到不同文件，你可以同时使用 > 和 2> 符号

seperate stdout & stderr.png
将stdout和stderr合并： &> 符号

如果你想将正确信息和错误信息合并，且输出到同一个文件，可以使用 &> 符号

combine stdout & stderr.png

stdin

一般输入一些简单的数据的方式都是通过键盘，但是如果要输入大量的数据，最好还是通过文件的方式。举一个简单例子：

首先输入 cat > test 命令之后，你就可以输入内容，那些内容最终会存放在 test 文件

stdin demo 1.png

但如果有大量数据从一个文件导入到 test 文件时，此时需要用到 < 符号

stdin demo 2.png

还一个符号 << 需要解释，符号 << 表示输入时的结束符号。输入 cat > test << "eof" 命令之后，你就可以输入内容，那些内容最终会存放在 test 文件，输入完内容后可以输入 eof 来结束输入

stdin demo 3.png

管道

在Unix设计哲学中，有一个重要设计原则-- KISS (Keep it Simple, Stupid)，大概意思就是 只关注如何做好一件事，并把它做到极致 。每个程序都有各自的功能，那么有没有一样东西将不同功能的程序互相连通，自由组合成更为强大的宏工具呢？此时，管道出现了，它能够让程序实现了 高内聚，低耦合 。