Shell編程入門：Linux解釋器原理

引言

使用Shell進行工作的人們對Unix/Linux下的Shell編程都很熟悉，在所有的Shell編程的書中都會提到#!/bin/bash,而這里到底包含了些什么?對操作系統而言，這一行字符串意味著什么?你可能會說，不就是會讓/bin/bash程序來解釋這個腳本程序嗎?當然你是對的，看看我們的標題，這里我們談談解釋器，讓我們一起來看看腳本文件里的第一句到底對系統而言意味著什么。但有一點我們可先明確一下，所謂解釋器就是指#!行后面的可執行的程序。

一、我們從exec族函數談起

如果你從不寫C程序，可能需要對本節的內容看得更為仔細并且試驗一下。

代碼:

#include unistd.h>

extern char **environ;

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

int execle(const char *path, const char *arg , ..., char * const envp[]);

int execv(const char *path, char *const argv[]);

int execvp(const char *file, char *const argv[]);exec族函數一共有上面所列的5個，作用都是一樣：執行一段新的代碼。區別只是向函數傳遞的參數方式不同而已，我在這里講講execl函數：第一個參數path是指向設置了執行位文件的路徑，后面的可變參數列表分別指向了傳遞給此執行文件的參數列表(包括了參數0,即是執行文件的名稱)。最后一個參數為(char *) 0，表示參數列表結束。

對于解釋器，exec族函數是這樣做的(以execl為例)，如果path是指向了一個腳本，腳本的第一行以#!開頭，則這樣調用：

以#!后面的字符串為命令，后面加上execl參數列表中指定的參數列表，這樣形成了新的程序執行。

下面我們以例子來驗證這個結果：

下面這個C程序的作用是回射所有命令行參數。

代碼:

/* Program source : showargs.c *

* Program name : showargs */

#include unistd.h>

int

main(int argc, char *argv[])

{

int i;

for(i = 0; i argc; i++)

{

printf(arg[%d]: %sn, i, argv);

}

return 0;

}編譯：gcc -o showargs showargs.c

執行：

代碼:

$ pwd

/home/kiron

$ ./showargs arg1 arg2

arg[0]: ./showargs

arg[1]: arg1

arg[2]: arg2

我們在同一個目錄下再寫一個腳本：

代碼:

#!/home/kiron/showargs addargs我沒有打錯，是的，這個腳本就只有一行，這個腳本我們命名為testexec，加上執行位后，執行情況如下：

代碼:

$ ./testexec

arg[0]: /home/kiron/showargs

arg[1]: addargs

arg[2]: ./testexec怎么會這樣?我猜會有人對第2個參數./testexec不理解，暫且賣個關子，再引出一個C程序：

代碼:

/* Program source : mytest.c *

* Program name : mytest */

#include stdio.h>

int

main(void)

{

execl(/home/kiron/testexec, testexec, arg1, arg2, (char *) 0);

return 0;

}編譯：gcc -o mytest mytest.c

執行：

代碼:

$ ./mytest

arg[0]: /home/kiron/showargs

arg[1]: addargs

arg[2]: /home/kiron/testexec

arg[3]: arg1

arg[4]: arg2仔細觀察上面的三個例子，答案開始浮出水面了。正如在開始時講到的，exec族函數的處理是把#!后面的字符串為命令，后面加上execl參數列表中指定的參數列表，這樣形成了新的程序執行。分析一下mytest.c源程序，execl把命令的結果是這樣執行的/home/kiron/testexec的內容是#!/home/kiron/showargs addargs，則#!后面的字符串/home/kiron/showargs addargs加上命令參數列表：/home/kiron/testexec arg1 arg2就形成了新的程序行：/home/kiron/showargs addargs /home/kiron/testexec arg1 arg2。對于testexec腳本，我們在shell中調用它時，shell調用了fork,exec,wait來執行它，也就是和程序mytest.c一樣用了exec函數，首先，exec函數對#!行分析后得出此腳本的解釋器為/home/kiron/showargs，然后就形成了把命令行處理成了：“/home/kiron/showargs addargs ./testexec”。

注意：#!行中的解釋器的路徑必須是全路徑，exec函數并不對其特殊處理，比如用PATH變量來搜索它的真實路徑，所以路徑是由程序員來保證正確的。

二、我的腳本第一句必須得是#!/bin/bash嗎?

當然不必了，通過上面的解釋，其實第一句的#!是對腳本的解釋器程序路徑，腳本的內容是由解釋器解釋的，我們可以用各種各樣的解釋器來寫對應的腳本，比如說/bin/csh腳本，/bin/perl腳本，/bin/awk腳本，/bin/sed腳本，甚至/bin/echo等等。那我們真的能寫一個/bin/echo的腳本文件嗎?我們來試試，下面是一個例子：

代碼:

#!/bin/echo -e我把這只有一行的程序(實際上它也只能是一行，echo程序并不是被設計成像awk那樣的編程語言，能寫成源程序文件)命名為myecho，加上權限后執行它：

代碼:

$ ./myecho hia

./myecho hi如果你的echo支持-e選項并且你工作的環境還算安靜，你在得到上面的結果的時候也應該聽到清脆的終端響鈴。但這種程序是毫無作用的。

三、我能利用解釋器來做什么?

但是上面的echo腳本實際應用時并沒有什么作用，我們可以得出一個小小的實驗結果，并不是所有的可執行二進制文件都可以用來寫解釋器腳本。那我編寫解釋器的腳本有什么用?如果你有一個可編程的解釋器，那你或許能編寫該解釋器的程序來簡化你工作。比如說常用到的解釋器如awk,perl,bash等等。但是正如我們上面總結的實驗結果，很不幸地，并不是全部的可編程程序都是有用的解釋器，exec腳本時，能從第一行得到腳本的解釋器，然后用exec去解釋腳本(可能是選項去控制，如#!/bin/awk -f)，也包括了形如#!/PATH/的第一行，如果該解釋器對這行不能忽略的話，就會出錯，另外解釋器也必須要對余下的程序語句能解釋(這句好像是廢話，但想象一下，上面myecho程序加一些hello world的行來，會有效嗎?下面的mysed程序中的s/UNIX/unix/p也是一樣的道理)。像awk,perl,bash等程序對#開頭的行當成注釋行處理，就能寫成有用的腳本。