shell 命令執行順序

shell執行命令的步驟順序如上圖，看起來有些複雜。
當命令列被處理時，每一個步驟都是在Shell的記憶體裡發生的;Shell不會真的把每個步驟的發生顯示給你看。
所以，你可以假想這事我們偷窺Shell記憶體裡的情況，從而知道每個階段的命令列是如何被轉換的。

shell執行命令的原理
Shell 從標準輸入或指令碼中讀取的每一行稱為管道（pipeline）;它包含了一個或多個命令（command），這些命令被一個或多個管道字元（|）隔開。

對於每一個讀取的管道，Shell都會將命令分割，為管道設定 I/O，並且對每一個命令依次執行下面的操作：

• 將命令分割成令牌（token），令牌之間以元字元分隔。
  Shell的元字元集合是固定不變的，包括空格、Tab鍵、換行字元、分號（;）、小括號、輸入重定向符（<）、輸出重定向符（>）、管道符（|）和 &符號，令牌可以是單詞（word）、關鍵字，也可以是I/O重定向器和分號。

• 檢查第一個token是不是一個不帶(引號或反斜槓)開放的關鍵字，if、while、for或其他控制結構中的開始符號
  如果是Shell就認為此命令是複合命令，併為該複合命令進行內部設定，讀取下一條命令，再次啟動程序。
  如果此令牌不是複合命令的開始符號，如該令牌是then、else、do、fi、done等符號，這說明該令牌不應該處在命令列的首位，因此，Shell提示語法錯誤資訊。

• 按別名檢查每個命令的第一個關鍵字是不是一個別名，如果是，則用其別名定義替換，然後回退到第一步

• 執行花括號 { } 擴充套件

• 執行 ~ 擴充套件
• 執行變數擴充套件
• 執行命令替換
• 執行算術表示式計算
• 把生成的新命令按IFS分割成token
• 執行路徑擴充套件
• 按優先順序查詢命令，先從內建，再從path
• 設定好重定向等，執行命令

花括號擴充套件

• 簡單點說就是給一組字串加上相同的字首和字尾，生成一組新的字串。字首和字尾都可以為空

Administrator@AAA MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
$ echo a{b,c}d   
abd acd   
Administrator@AAA MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
$ echo a{b,c}   
ab ac  

• 可以使用一個範圍，只支援數字和字母

Administrator
 
@AAA MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
$ echo a{1..10}
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10
Administrator@AAA MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
$ echo a{b..l}
ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al
Administrator@AAA MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
$ echo 您{好，吃了嗎}？
您{好，吃了嗎}？

• 花括號還可以巢狀，逐層有序的進行處理

    [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
    $ echo a{{1,2},{b,c}}   
    a1 a2 ab ac  

這個過程可以理解為先生成a{1,2,b,c},然後生成 a1 a2 ab ac

要注意的地方
1. 花括號裡只有字面量。不支援變數：

    [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
    $ a=1  
    $ echo a{a..10}   
    {1..10}

並沒有像之前一樣生成1,2,3,4..10。對花括號擴充套件來說，生成的結果是{$a..10}，那為什麼我們看到的結果是{1..10}呢？這就是shell的命令處理順序有關係了，我們在看shell的命令處理順序，花括號擴充套件是在第4布，到了第6步，才會執行變數擴充套件，這時候相當於命令

  [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
  echo {$a..10}   

先執行 echo{$a..10},在執行變數擴充套件 $a被替換成1，因此輸出 {1..10}

1. 花括號裡至少要有一個逗號，至少要有兩項
2. 兩項之間不能有空格，逗號前後不能有空格，否則不進行花括號擴充套件

波浪號擴充套件

波浪號擴充套件就是對 ~ 進行處理。
一般情況下，我們認為 ~ 代表了當前的主目錄。但是並非這麼簡單。進行波浪號替換的條件是很苛刻的

首先，進行波浪號擴充套件的前提是波浪號必須位於一個 token 的開頭，簡單的說 ~ 前面應該是空格

然後，shell會分析波浪號之後，第一個 / 或 : 之前的未被引號括起來的字串（如果沒有 / 那就取波浪號之後的所有字元）這個字元叫做”波浪號字首(tilde-prefix)”（注意，所謂波浪號字首其實是出現在波浪號後面的），波浪號字首的取值和對應的處理方式是：

1. 如果波浪號字首是個有效使用者名稱，則波浪號和波浪號字首一起替換成使用者的主目錄

2. 如果波浪號字首為空，則嘗試把波浪號替換成HOME,如果HOME沒有被設定，則將波浪號替換成當前使用者主目錄

3. 如果波浪號字首是 + 則 ~+ 被替換成當前工作目錄(pwd)

4. 如果波浪字首是 - 則 ~- 被替換成上一個工作目錄 (OLDPWD)

5. 如果波浪號字首是個數字 n 則把 ~n 替換成目錄堆疊 (用 dirs 命令可以檢視目錄堆疊)的第n個元素(這個沒有什麼用)

    [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
    $ echo ~
    /c/Users/Administrator/Desktop/github/git  

波浪號被替換成當前使用者主目錄

    [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
    $ echo /~ 
    /~       

波浪號不在token的開頭，不進行擴充套件

    [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
    $ echo ~root 
    /root
    [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
    $ echo ~root/ 
    /root/
    [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
    $ echo ~+
     /c/Users/Administrator/Desktop/github/git

波浪號被替換成當前工作目錄

    [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
    $ echo ~-
    ~-   

波浪號替換成上一個目錄,因為沒用cd，上一個目錄OLDPWD沒有設定，替換失敗原樣輸出

    [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
    $ cd Markdown
    [email protected] MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
    $ echo ~-
    /c/Users/Administrator/Desktop/github/git  

現在好了

變數擴充套件

這個大家最熟悉了，$真是個好東西，變數擴充套件，命令替換，算術擴充套件都離不了它（當然還能買東西）。一般情況下我們習慣使用$var，其實正規的格式是${var}。前一種形式更簡便，後一種更強大，很多時候必須用後一種形式才行。

先說間接引用，這東西很像C語言裡的指標

${!var} 就是在花括號後面緊跟一個感嘆號。bash會把變數的值作為新的變數再求值

      Administrator@AAA MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
      $ a=b
      Administrator@AAA MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
      $ b=1
      Administrator@AAA MINGW64 ~/Desktop/github/git (master)
      $ echo ${!a}
      1

  其他的變數操作，列表看到的更清晰

      形式                  意義
${var:-word}   如果變數var已被設定且非空，則代入它的值，否則帶入word
${var:=word}   如果變數var已被設定且空，就帶入它的值，否則將var設為word並帶入var，位置參量不能用這種方式賦值。
${var:+word}   如果var已被設定且值非空，帶入word,否則什麼都不帶入(帶入空)
${var:?word}   如果var已被設定且值非空，就帶入它的值，否則列印word並退出shell。省略word會輸出：parameter null or not set

注意：上面word可以是一個變數，使用$word的形式引用其值

${var:offset} 獲取var中offset開始的字串
${var:offset:length} 獲取var中offset開始長為length的字串。
注意：上面的offset和length可以使變數，使用offset,length引用其值

${#var} 替換為變數中字元個數，如果var是* ，@或陣列，長度則是位置參量
的個數。
${var%pattern} 把字串尾部與模式進行最小匹配，並刪除匹配到的部分。
${var%%pattern} 把字串尾部與模式進行最大匹配，並刪除匹配到的部分。
${var#pattern} 把字串頭部與模式進行最小匹配，並刪除匹配到的部分。
${var##pattern} 把字串頭部與模式進行最大匹配，並刪除匹配到的部分
${var/pattern/string} 使用string替換pattern的最大匹配部分。

如果pattern以/開頭則進行全部替換，否則只替換第一個匹配的位置。如果pattern以#開始，則起始部分必須匹配，如果以%開始則結尾部分必須匹配

注意：
上面的pattern可以使變數，使用$pattern引用其值。
如果var是 、@ 或陣列,且以下標為 * 或 @ 的形式出現，則對其中每一個元素都進行匹配操作。

命令替換

用命令的輸出來替換命令本身。有兩種形式$(cmd)和cmd，推薦前一種形式，後一種形式是old-style了。

算術擴充套件

用算術表示式的值替換算術表示式本身。格式$((expr))。expr是個表示式，如4+3。理解起來比較簡單。不過關於expression，bash有自己特定的支援，某些運算它是做不了的。

 /c/Users/Administrator/Desktop/github/git
 $ echo $((9+2))   
  11  
 /c/Users/Administrator/Desktop/github/git
 $ b=2  
 /c/Users/Administrator/Desktop/github/git
 $ echo $((4+b))   
  6  

路徑擴充套件

shell掃描每個標記看看是否有 * ? [] 這三個就是進行路徑擴充套件的。
如果某個標記裡出現了三者中的一個或多個，這個標記就被認為是一個模式，

shell會對當前目錄下的檔案列表按檔名排序並逐一與此模式進行比較，如果有匹配這個模式的檔案，shell用所有能匹配這個模式的檔名列表替換這個模式。如果沒有能匹配這個模式的檔案，shell原樣保留該模式。

當然，shell提供了很多選項，定製匹配成功和失敗的處理，還可以選擇使用高階的正則表示式，這裡不進行討論，只說說shell的預設情況
此處的三個特殊字元也都比較簡單 * 匹配0到多個字元，?匹配一個字元，[]匹配某個去區間裡一個字元