脚本与启动

你可能已经接触过 shell 脚本，这部分内容很快就能讲完。但 shell 启动机制是一个实用却容易出错的主题，大多数人迟早都会遇到问题，因此值得深入理解。

这节课有多重要？

这节课是课程的核心内容。

Shell 脚本

首先创建一个工作目录并进入其中：

一个 shell 脚本本质上是一组可以非交互式运行的 shell 命令。这些脚本可以是临时的一次性任务，也可以是非常复杂的程序。

Shebang（首行标记）

运行以下命令：

1echo '#!/bin/bash' > simple_script
2echo 'echo I am a script' >> simple_script

你刚刚创建了一个名为 simple_script 的文件，里面包含两行内容。第一行以两个特殊字符开头：井号和感叹号。这个组合通常被称为 shebang 或 hashbang，便于发音。当操作系统接收到一个要作为程序执行的文件时，如果发现文件开头有这两个字符，它就知道这个文件需要由另一个程序（即 解释器，而 shell 通常就被称为解释器）来运行。

现在尝试运行它：

1./simple_script

这应该会失败。在解释原因之前，先理解一下这条命令。

命令开头的 ./ 表示你要从当前工作目录中运行该文件。后面跟着的是要运行的文件名。

类似地，../ 表示你要从当前目录的上一级目录中运行文件。

如下代码：

1mkdir tmp
2cd tmp
3../simple_script   # 从 tmp 子目录调用脚本
4cd ..
5rm -rf tmp

将产生与之前相同的输出。

可执行权限

上面的例子中脚本失败的原因是该文件没有被标记为 可执行，因此你会看到“权限被拒绝”的错误提示。

要修复这个问题，请运行：

1chmod +x simple_script
2./simple_script

chmod 命令用于更改文件的权限（或称 模式），从而控制哪些用户或用户组可以对文件进行 读取、写入 或 执行（即作为程序运行）操作。

注意：文件权限和所有权的主题较为复杂，这里不作完整讲解。如果你感兴趣，可以查阅 man chmod。

PATH 环境变量

如果你不加 ./ 直接运行：

1simple_script

你可能会收到“找不到文件”的错误，或者命令仍然能正常运行。

之所以会出现这种差异，是因为 PATH 环境变量的设置方式不同。

运行下面的命令查看你的 PATH 变量：

1echo $PATH

输出结果可能各不相同。例如：

1/home/imiell/perl5/bin:/opt/local/bin:/opt/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/bin:/bin:/usr/sbin:/sbin:/opt/X11/bin

PATH 是一组由冒号分隔的目录。它可能非常简单，比如：

1/usr/sbin:/usr/bin

这些目录是 bash 查找命令时依次搜索的位置。

那么，如果没有手动设置 PATH，它是如何被配置的？答案是：bash 启动脚本。

但在讨论启动脚本之前，我们如何确保 simple_script 能够无需使用 ./ 前缀直接运行？

1PATH=${PATH}:.
2simple_script

就是这样！第一行将 PATH 设置为原来的值再加上当前目录（.）。这样，bash 会先查找原来 PATH 中的所有目录，最后再尝试当前目录（即本地文件夹），正如我们之前看到的那样。

启动脚本

理解启动脚本和环境变量对于解决许多调试问题至关重要！如果某个功能在一个环境中正常运行而在另一个环境中失败，通常原因就是启动脚本的不同，以及它们对环境的配置差异。

启动过程详解

当 bash 启动时，它会依次执行一系列文件来设置终端中的初始环境。如果你注意到 bash 在给出提示符前“暂停”了一下，那可能是因为启动脚本正在前台执行某个命令。

请看下图：

是的，这确实可能让人困惑。

这张图展示了不同 shell 在不同上下文下的启动脚本顺序。每种上下文通过图中不同的颜色路径表示。

我们将从顶部的 “bash” 气泡开始追踪路径，忽略 “zsh” 和 “sh” 的路径。不过值得注意的是，它们各自拥有独立的路径（如 zsh），而某些情况下（如 sh 和 bash）路径会在某些点交汇。

在图中的每个节点，所选的 shell 会根据条件决定走哪条路径（例如判断是否为 交互式 shell），或者在已确定路径后执行对应的脚本。

注意：交互式 指的是与终端连接运行的进程。如果运行的是脚本且无法输入内容，则为 非交互式。

接下来我们将逐步解析，这会让一切更清晰。

当你运行 bash 时

当你在命令行中运行 bash 时，它会走哪条路径？

• 第一步是判断 bash 是在本地运行还是作为远程服务器上的 shell 运行。

• 接着判断这是 登录 shell 还是 非登录 shell。由于你是直接运行 bash 而非登录系统，应选择“非登录”。

• 最后判断 bash 是否处于交互式状态（即能否输入命令，还是在运行脚本）。你正处于交互式 shell，因此选择“交互式”。

• 然后沿着你一路选择的颜色路径继续前进：这些就是 bash 启动时会执行的文件。

• 如果某个文件不存在，系统会直接跳过，不会报错。

小心陷阱

为了进一步增加复杂性，这些脚本之间可能会相互调用，如果你只相信图表而不深入分析，很容易被误导。所以务必保持警惕！

source 内建命令

在理解了内建命令、shell 脚本和环境之后，现在介绍另一个重要的内建命令：source。

1MYVAR=Hello
2echo 'echo $MYVAR' > simple_echo  # 编写一个输出变量的脚本
3chmod +x simple_echo              # 使脚本可执行
4./simple_echo                     # 运行脚本，此时无输出，因为 MYVAR 未导出
5source simple_echo                # 使用 source 执行脚本，此时能正确输出 MYVAR 的值

从上面的例子可以看出，source 是在当前 shell 环境中执行脚本的。

因此，如果脚本中包含 exit，那么通过 source 执行的脚本会直接退出你所在的 shell，而不是仅仅退出脚本本身！

如果你没完全理解上述脚本在被 source 时的行为，请重新运行一遍，并仔细思考每条命令的作用。

注意：大多数 shell 脚本以 .sh 为后缀，但这并非强制要求——操作系统并不关心文件扩展名。

避免启动脚本

有时你需要以最原始的状态启动 bash，跳过所有启动脚本，以便进行调试或测试核心 bash 功能，这非常有用。

要实现这一点，请运行：

1env -i bash --noprofile --norc

env 是一个操作环境的程序。-i 标志的作用是清空当前环境变量，这意味着传给新 bash 的任何导出变量都不会被继承。我们还为 bash 添加了两个标志：--noprofile 表示不加载系统级的 bash 启动文件，--norc 表示不加载用户主目录中的个人启动文件。

最终效果是，你的 shell 只保留极少量的环境变量：

1env

由于环境已被清空，你应该只能看到很少几个变量。

你学到了什么

• 什么是 ‘shebang’
• 如何创建并运行一个 shell 脚本
• PATH 环境变量的意义
• bash 启动时发生了什么
• 内建命令 source 的作用

下一步

接下来学习 命令替换，它允许你轻松地将命令的输出捕获到变量中，供后续使用。

练习题

1）在上方终端中，回顾 bash 启动时经过的所有脚本。阅读并尝试理解它们的功能。如果有些部分不明白，可以通过查阅 man bash 来弄清楚。

2）查看图中其他存在的文件，按第 1 题的方式逐一分析。