shell如何解析命令以及eval命令

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Shell系列文章大纲


shell解析命令行

shell读取和执行命令时的大致操作过程:

以执行以下命令为例:

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echo -e "some files:" ~/i* "\nThe date:$(date +%F)\n$name's age is $((a+4))" >/tmp/a.log

假设在执行该命令前,已赋值变量name=longshuaia=24,于是重定向到/tmp/a.log中的结果为:

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some files: /root/inotify.sh /root/inotify.sh.ori 
The date:2017-08-14
longshuai's age is 28

1.读取输入的命令行。

2.解析引用并分割命令行为各个单词,各单词称为token。其中重定向所在的token会被保存下来,直到扩展步骤(5)结束后才进行相关处理,如进行扩展、截断文件等。

shell中有3种引用方式:

  • 反斜线转义:使得元字符变为普通的字面字符。但这只能对反斜线后一个字符进行转义。
  • 单引号引用:单引号内的所有字符全部变为字面符号符号。但注意:单引号内不能再使用单引号,即使使用了反斜线转义也不允许。
  • 双引号引用:使双引号内所有字符变为字面符号,但”"、”$”、”`”(反引号)除外,如果开启了”!”引用历史命令时,则感叹号也除外。

解析引用后,于是就可以将命令行进行单词分割,分割后的每一部分都称为一个token。分隔时,不仅分割单个命令,还分割命令列表,所以分隔符包括bash的元字符以及bash中的控制符号,即:空格、制表符、分号、管道符号、&、&&、;;、||、重定向符号、圆括号以及意味着命令终止的换行符。
于是上述命令分割为以下几个token:

(注:虽然换行符是shell划分命令行token的元字符,但是shell并不认识这里的\n,shell只认识我们直接手动敲下的回车键,而这里\n是由echo -e选项识别的换行符,因此这里的\n不是shell解析命令行时划分token的换行符,于是\n也被认为是双引号包围的token的一部分)

如果分割时发现了管道符号,或者是命令列表等组合了多个命令的情况,则每个命令都的token都相互独立。

3.检查命令行结构。主要检查是否有命令列表、是否有shell编程结构的命令,如if判断命令、循环结构的for/while/select/until,这些命令属于保留关键字,需要特殊处理。

4.对第一个token进行别名扩展。如果检查出它是别名,则扩展后回到(2)再次进行token分解过程。如果检查出它是函数,则执行函数体中的复合命令。如果它既是别名,又是函数(即命令别名和函数同名称的情况),则优先执行别名。在概念上,别名的临时性最强,优先级最高。

5.进行各种扩展。扩展顺序为:大括号扩展;波浪号扩展;参数、变量、算术扩展和命令替换,如果系统支持,此步还进行进程替换;单词拆分;文件名扩展。

不同引号的引用方式,将改变扩展的起始步骤,正如上图所画,没有任何引号时将从头到尾全部扩展,使用单引号时将完全不会进行任何扩展,使用双引号时将从变量替换开始继续扩展。

  • (1).大括号扩展:如/tmp/{a,b}.log扩展为/tmp/a.log和/tmp/b.log。

  • (2).波浪号扩展:扩展为家目录。如root用户下的~/.ssh扩展为/root/.ssh。

  • (3).变量扩展:即操作和替换变量值。如$a替换为它的值24,${name:-longshuai}替换为longshuai。

  • (4).算术扩展:计算算术值,并将计算结果替换到对应位置处。例如$((a+4))替换为28。

  • (5).命令替换:此过程将执行命令替换中的命令,并将结果替换到token的对应位置处。

  • (6).进程替换:将进程的执行结果替换到对应位置。类似于命令替换。替换格式为<(cmd_list)>(cmd_list),例如cat <(cat /etc/hosts)。redhat系列应该都支持进程替换。
    经过以上几种扩展后,得到如下结果

  • (7).单词拆分:扫描变量扩展、命令替换和算术扩展的结果,对非引号内的结果按照$IFS的值对这些结果进行单词分割。
    注意,如果没有进行扩展,或者扩展结果使用引号包围了,则不会进行此步的单词拆分。
    默认情况下,$IFS值为\t\n,所以扩展结果中每遇到空格、制表符、换行符都将被分割为两个单词。
    这一步其实很容易犯错,典型的是test命令。例如变量name="Ma longshuai",则test $name == "longshuai"将报错,因为变量扩展后该语句变为test Ma longshuai == "longshuai",由于是变量替换,所以随后进行单词拆分,使得Ma和longshuai被拆分为两个单词,但实际上它们共同组成变量name的值。
    所以,为了正确操作变量替换和命令替换,尽量将它们使用引号包围。例如test "$name" == "longshuai",这时将不会进行单词拆分。

  • (8).文件名扩展:对每个token进行搜索,将搜索*?[符号,搜索到了将进行文件名扩展。例如将上面的/root/i*扩展为/root/inotify.sh /root/inotify.sh.ori

6.引号去除。经过上面的过程,该扩展的都扩展了,不需要的引号在此步就可以去掉了。

所以得到如下结果。

7.搜索和执行命令。

单词分割后,复杂的命令行将由各个简单命令结构组成。于是可以搜索每个简单命令结构的第一个token中的命令,同时还带有一系列命令选项。例如上面的”echo”和”-e”。

如果命令中不含任何斜杠:

  • (1).则先判断是否有此名称的shell function存在,如果有则调用它,否则进行下一步搜索。
  • (2).判断该命令是否为bash内置命令,如果是则执行它,否则进行下一步搜索。
  • (3).从$PATH的路径下搜索该命令,如果搜索到了,则执行,否则报错。

如果命令中包含一个或多个斜杠,则进行相对路径扩展、绝对路径查找,找到了则执行,否则报错。

8.返回退出状态码。

eval命令

正常情况下,当搜索到命令时将会执行命令,但如果搜索到的命令为eval时,则处理方式有所不同。

它的语法格式为:

eval command arguments

按照前文所述shell解析过程,将最终得到eval command和一系列扩展后的选项、参数,当搜索命令时,搜索到的结果为eval命令,于是eval命令将除了eval命令(以及eval的选项)的所有token再次传递给shell进行二次解析。但重定向所在token除外,因为重定向token早已被shell保存下来,所以不会再次截断文件。

也就是说,command arguments被当作eval命令的参数,被传递给shell进行解析、执行。

执行过程如下图所示:

使用示例来说明:

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[root@xuexi ~]# a=24;name='long$a'   # 注意,使用的是单引号,禁止$a被扩展

如果直接执行echo $name,则结果为”long$a”,但如果执行eval echo $name,结果将是”long24”。

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[root@xuexi ~]# eval echo $name
long24

首先shell按照正常过程解析,在变量替换时由于使用了单引号,所以$name第一次变量替换的结果为”long$a”,直到命令搜索时发现搜索到的命令是eval命令,执行eval命令,该命令将其参数echo long$a再次传递给shell,相当于在标准输入中输入了echo long$a,于是shell进行二次解析,这次的变量替换将$a替换为24,最后搜索命令发现是echo命令,于是最终得到”long24”。

关于eval,更多的用法是间接变量$$var的用法,在bash shell中需要在第一个$前加上反斜线,即\$$var,这么做的原因是显然的:防止第一次shell解析时被当作特殊变量$$被扩展。

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[root@xuexi ~]# a=b
[root@xuexi ~]# b=haha
[root@xuexi ~]# eval echo \$$a
haha

注:本文并非一定准确,只是根据man bash总结而来。如有错误,请明确指出。多谢!

文章作者: 骏马金龙
文章链接: http://www.junmajinlong.com/shell/cmdline_parse/
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