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流程控制:for 循环


在这关于流程控制的最后一章中,我们将看看另一种 shell 循环构造。for 循环不同于 while 和 until 循环,因为 在循环中,它提供了一种处理序列的方式。这证明在编程时非常有用。因此在 bash 脚本中,for 循环是非常流行的构造。

实现一个 for 循环,很自然的,要用 for 命令。在现代版的 bash 中,有两种可用的 for 循环格式。

for: 传统 shell 格式

原来的 for 命令语法是:

for variable [in words]; do

    commands

done

这里的 variable 是一个变量的名字,这个变量在循环执行期间会增加,words 是一个可选的条目列表, 其值会按顺序赋值给 variable,commands 是在每次循环迭代中要执行的命令。

在命令行中 for 命令是很有用的。我们可以很容易的说明它是如何工作的:

[me@linuxbox ~]$ for i in A B C D; do echo $i; done

A

B

C

D

在这个例子中,for 循环有一个四个单词的列表:“A”,“B”,“C”,和 “D”。由于这四个单词的列表,for 循环会执行四次。 每次循环执行的时候,就会有一个单词赋值给变量 i。在循环体内,我们有一个 echo 命令会显示 i 变量的值,来演示赋值结果。 正如 while 和 until 循环,done 关键字会关闭循环。

for 命令真正强大的功能是我们可以通过许多有趣的方式创建 words 列表。例如,通过花括号展开:

[me@linuxbox ~]$ for i in {A..D}; do echo $i; done

A

B

C

D

或者路径名展开:

[me@linuxbox ~]$ for i in distros*.txt; do echo $i; done

distros-by-date.txt

distros-dates.txt

distros-key-names.txt

distros-key-vernums.txt

distros-names.txt

distros.txt

distros-vernums.txt

distros-versions.txt

或者命令替换:

#!/bin/bash

# longest-word : find longest string in a file

while [[ -n $1 ]]; do

    if [[ -r $1 ]]; then

        max_word=

        max_len=0

        for i in $(strings $1); do

            len=$(echo $i | wc -c)

            if (( len > max_len )); then

                max_len=$len

                max_word=$i

            fi

        done

        echo "$1: '$max_word' ($max_len characters)"

    fi

    shift

done

在这个示例中,我们要在一个文件中查找最长的字符串。当在命令行中给出一个或多个文件名的时候, 该程序会使用 strings 程序(其包含在 GNU binutils 包中),为每一个文件产生一个可读的文本格式的 “words” 列表。 然后这个 for 循环依次处理每个单词,判断当前这个单词是否为目前为止找到的最长的一个。当循环结束的时候,显示出最长的单词。

如果省略掉 for 命令的可选项 words 部分,for 命令会默认处理位置参数。 我们将修改 longest-word 脚本,来使用这种方式:

#!/bin/bash

# longest-word2 : find longest string in a file

for i; do

    if [[ -r $i ]]; then

        max_word=

        max_len=0

        for j in $(strings $i); do

            len=$(echo $j | wc -c)

            if (( len > max_len )); then

                max_len=$len

                max_word=$j

            fi

        done

        echo "$i: '$max_word' ($max_len characters)"

    fi

done

正如我们所看到的,我们已经更改了最外围的循环,用 for 循环来代替 while 循环。通过省略 for 命令的 words 列表, 用位置参数替而代之。在循环体内,之前的变量 i 已经改为变量 j。同时 shift 命令也被淘汰掉了。

为什么是 i?

你可能已经注意到上面所列举的 for 循环的实例都选择 i 作为变量。为什么呢? 实际上没有具体原因,除了传统习惯。 for 循环使用的变量可以是任意有效的变量,但是 i 是最常用的一个,其次是 j 和 k。

这一传统的基础源于 Fortran 编程语言。在 Fortran 语言中,以字母 I,J,K,L 和 M 开头的未声明变量的类型 自动设为整形,而以其它字母开头的变量则为实数类型(带有小数的数字)。这种行为导致程序员使用变量 I,J,和 K 作为循环变量, 因为当需要一个临时变量(正如循环变量)的时候,使用它们工作量比较少。这也引出了如下基于 fortran 的俏皮话:

“神是真实的,除非是声明的整数。”

for: C 语言格式

最新版本的 bash 已经添加了第二种格式的 for 命令语法,该语法相似于 C 语言中的 for 语法格式。 其它许多编程语言也支持这种格式:

for (( expression1; expression2; expression3 )); do

    commands

done

这里的 expression1,expression2,和 expression3 都是算术表达式,commands 是每次循环迭代时要执行的命令。 在行为方面,这相当于以下构造形式:

(( expression1 ))

while (( expression2 )); do

    commands

    (( expression3 ))

done

expression1 用来初始化循环条件,expression2 用来决定循环结束的时间,还有在每次循环迭代的末尾会执行 expression3。

这里是一个典型应用:

#!/bin/bash

# simple_counter : demo of C style for command

for (( i=0; i<5; i=i+1 )); do

    echo $i

done

脚本执行之后,产生如下输出:

[me@linuxbox ~]$ simple_counter

0

1

2

3

4

在这个示例中,expression1 初始化变量 i 的值为0,expression2 允许循环继续执行只要变量 i 的值小于5, 还有每次循环迭代时,expression3 会把变量 i 的值加1。

C 语言格式的 for 循环对于需要一个数字序列的情况是很有用处的。我们将在接下来的两章中看到几个这样的应用实例。

总结

学习了 for 命令的知识,现在我们将对我们的 sys_info_page 脚本做最后的改进。 目前,这个 report_home_space 函数看起来像这样:

report_home_space () {

    if [[ $(id -u) -eq 0 ]]; then

        cat <<- _EOF_

        <H2>Home Space Utilization (All Users)</H2>

        <PRE>$(du -sh /home/*)</PRE>

        _EOF_

    else

        cat <<- _EOF_

        <H2>Home Space Utilization ($USER)</H2>

        <PRE>$(du -sh $HOME)</PRE>

        _EOF_

    fi

    return

}

下一步,我们将重写它,以便提供每个用户家目录的更详尽信息,并且包含用户家目录中文件和目录的总个数:

report_home_space () {

    local format="%8s%10s%10s\n"

    local i dir_list total_files total_dirs total_size user_name

    if [[ $(id -u) -eq 0 ]]; then

        dir_list=/home/*

        user_name="All Users"

    else

        dir_list=$HOME

        user_name=$USER

    fi

    echo "<H2>Home Space Utilization ($user_name)</H2>"

    for i in $dir_list; do

        total_files=$(find $i -type f | wc -l)

        total_dirs=$(find $i -type d | wc -l)

        total_size=$(du -sh $i | cut -f 1)

        echo "<H3>$i</H3>"

        echo "<PRE>"

        printf "$format" "Dirs" "Files" "Size"

        printf "$format" "----" "-----" "----"

        printf "$format" $total_dirs $total_files $total_size

        echo "</PRE>"

    done

    return

}

这次重写应用了目前为止我们学过的许多知识。我们仍然测试超级用户(superuser),但是我们在 if 语句块内 设置了一些随后会在 for 循环中用到的变量,来取代在 if 语句块内执行完备的动作集合。我们添加了给 函数添加了几个本地变量,并且使用 printf 来格式化输出。

拓展阅读


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