第二十九章：流量控制：使用while/until循环

在上一章中，我们开发了一个菜单驱动程序来生成各种系统信息。该程序工作正常，但仍然存在严重的可用性问题。它只执行一个选项，然后终止。更糟糕的是，如果做出了无效的选择，程序将以错误终止，而不会给用户重试的机会。如果我们能以某种方式构建程序，使其能够一遍又一遍地重复菜单显示和选择，直到用户选择退出程序，那就更好了。

在本章中，我们将介绍一个称为循环（looping）的编程概念，它可用于使程序的部分重复。shell提供了三个用于循环的复合命令。我们将在本章中介绍其中的两个，在后面的章节中介绍第三个。

循环

日常生活充满了重复的活动。每天上班、遛狗和切胡萝卜都是需要重复一系列步骤的任务。让我们考虑切一根胡萝卜。如果我们用伪代码表示此活动，它可能看起来像这样：

1.拿砧板 ​ 2.拿刀 ​ 3.把胡萝卜放在砧板上 ​ 4.举起刀 ​ 5.推动胡萝卜 ​ 6.切胡萝卜 ​ 7.如果整根胡萝卜都切成薄片，那就退出；否则转到步骤4

步骤4到7形成一个循环。重复循环中的操作，直到达到“整根胡萝卜切片”的条件。

while

bash可以表达类似的想法。假设我们想按从1到5的顺序显示五个数字。bash脚本可以按如下方式构造：

xxxxxxxxxx
#!/bin/bash 
​
# while-count: display a series of numbers 
​
count=1 
​
while [[ "$count" -le 5 ]]; do 
    echo "$count" 
    count=$((count + 1)) 
done
echo "Finished."

执行时，此脚本显示以下内容：

xxxxxxxxxx
[me@linuxbox ~]$ while-count
1
2
3
4
5
Finished.

while 命令的语法如下：

while commands; do commands; done

以上脚本可以简化为一行命令：

xxxxxxxxxx
[me@linuxbox ~]$ count=1;while [[ "$count" -le 5 ]]; do echo "$count" ; count=$((count + 1)); done;echo "Finished."

类似 if ， while 评估命令列表的退出状态。只要退出状态为零，它就会在循环内执行命令。在前面的脚本中，创建了变量 count 并为其分配了初始值1。 while 命令评估 [[ ]] 复合命令的退出状态。只要 [[ ]] 命令返回退出状态为零，循环中的命令就会被执行。在每个循环结束时，重复 [[ ]] 命令。在循环的五次迭代后， count 的值增加到6， [[ ]] 命令不再返回退出状态为零，循环终止。程序继续执行循环后的下一个语句。

我们可以使用 while 循环来改进上一章的读取菜单程序。

xxxxxxxxxx
#!/bin/bash 
​
# while-menu: a menu driven system information program 
​
DELAY=3 # Number of seconds to display results 
​
while [[ "$REPLY" != 0 ]]; do 
    clear 
    cat << _EOF_ 
        Please Select: 
        
        1. Display System Information 
        2. Display Disk Space 
        3. Display Home Space Utilization 
        0. Quit 
_EOF_ 
    read -r -p "Enter selection [0-3] > " 
    
    if [[ "$REPLY" =~ ^[0-3]$ ]]; then 
        if [[ $REPLY == 1 ]]; then 
            echo "Hostname: $HOSTNAME" 
            uptime 
            sleep "$DELAY" 
        fi 
        if [[ "$REPLY" == 2 ]]; then 
            df -h 
            sleep "$DELAY" 
        fi 
        if [[ "$REPLY" == 3 ]]; then 
            if [[ "$(id -u)" -eq 0 ]]; then 
                echo "Home Space Utilization (All Users)" 
                du -sh /home/* 
            else 
                echo "Home Space Utilization ($USER)" 
                du -sh "$HOME" 
            fi 
            sleep "$DELAY"
        fi 
    else 
        echo "Invalid entry." 
        sleep "$DELAY" 
    fi 
done
echo "Program terminated."

通过将菜单封闭在while循环中，我们可以让程序在每次选择后重复显示菜单。只要 REPLY 不等于0，循环就会继续，菜单就会再次显示，让用户有机会进行另一次选择。在每个操作结束时，都会执行 sleep 命令，因此程序将暂停几秒钟，以便在屏幕被清除和菜单重新显示之前看到选择的结果。一旦 REPLY 等于0，表示“退出”选择，循环终止，执行继续，完成以下行。

break 和 continue

bash提供了两个内置命令，可用于控制循环内的程序流。

• break 命令会立即终止循环，程序控制将继续执行循环后的下一条语句。
• continue 命令将跳过循环的其余部分，程序控制将在循环的下一次迭代中恢复。

在这里，我们看到一个包含 break 和 continue 的 while-menu 程序版本：

xxxxxxxxxx
#!/bin/bash 
​
# while-menu: a menu driven system information program 
​
DELAY=3 # Number of seconds to display results 
​
while true; do 
    clear 
    cat << _EOF_ 
        Please Select: 
        
        1. Display System Information 
        2. Display Disk Space 
        3. Display Home Space Utilization 
        0. Quit 
_EOF_ 
    read -r -p "Enter selection [0-3] > " 
    
    if [[ "$REPLY" =~ ^[0-3]$ ]]; then 
        if [[ $REPLY == 1 ]]; then 
            echo "Hostname: $HOSTNAME" 
            uptime 
            sleep "$DELAY" 
            continue
        fi 
        if [[ "$REPLY" == 2 ]]; then 
            df -h 
            sleep "$DELAY" 
            continue
        fi 
        if [[ "$REPLY" == 3 ]]; then 
            if [[ "$(id -u)" -eq 0 ]]; then 
                echo "Home Space Utilization (All Users)" 
                du -sh /home/* 
            else 
                echo "Home Space Utilization ($USER)" 
                du -sh "$HOME" 
            fi 
            sleep "$DELAY"
            continue
        fi 
        if [[ "$REPLY" == 0 ]]; then
            break
        fi
    else 
        echo "Invalid entry." 
        sleep "$DELAY" 
    fi 
done
echo "Program terminated."

在这个版本的脚本中，我们通过使用 true 命令向 while 提供退出状态来设置一个无休止的循环（一个永远不会自行终止的循环）。由于 true 总是以退出状态为零退出，因此循环永远不会结束。这是一种令人惊讶的常见脚本技术。由于循环永远不会自行结束，因此程序员有责任在适当的时候提供一些打破循环的方法。在此脚本中，当选择0选项时，使用 break 命令退出循环。 continue 命令已包含在其他脚本选项的末尾，以实现更高效的执行。通过使用 continue ，脚本将跳过识别选择时不需要的代码。例如，如果选择并识别了1个选项，则没有理由测试其他选项。

select

这将是一个很好的时机来提及用于创建循环菜单的 select shell内置。它的语法如下：

select var in [string...;] do commands ; done

其中 var 是一个变量， string 是菜单选项的文本。

当 select 执行时，它会显示 sting ，后跟PS3（提示字符串prompt string 3）变量的内容，作为用户输入的提示。一旦做出选择，它就会使用用户的输入设置 REPLY 变量（就像读取一样），并在变量 var 中返回与选择相关的字符串。一旦设置了值，就会执行命令，并再次显示另一个选择的提示。这听起来有点令人困惑，但我们可以用这个小脚本来演示：

xxxxxxxxxx
#!/bin/bash
​
# select-demo: select builtin demo
​
PS3="
Your choice: "
​
select my_choice in First Second Third Fourth Quit; do
    echo "REPLY= $REPLY my_choice= $my_choice"
    [[ "$my_choice" == "Quit" ]] && break
done

首先，我们用所需的提示字符串设置 PS3 变量的内容。接下来，我们执行 select 。在这个例子中，我们有五个字符串，虽然我们使用了单个单词作为字符串，但我们可以使用任何类型的引用文本。对于我们的命令，我们只需回显 select 所做的分配。我们还测试了变量 my_choice 的内容，看看用户是否选择了“Quit”选项，如果是，我们执行一个中断以退出循环。

xxxxxxxxxx
[me@linuxbox ~]$ select-demo
1) First
2) Second
3) Third
4) Fourth
5) Quit
​
Your choice:

当 select 首次执行时，它会显示我们的每个字符串，前面是一个数字，后面是提示字符串。用户接下来输入代表所需选择的数字。然后， select 命令将 REPLY 变量设置为包含用户输入的任何内容以及相应的字符串（如果有的话）。

xxxxxxxxxx
Your choice: 1
REPLY= 1 my_choice= First
​
Your choice: 2
REPLY= 2 my_choice= Second

在这里，我们看到用户输入了“1”， echo 命令显示了 REPLY 和 my_choice 变量的值。 select 将重复显示提示字符串，直到用户输入“5”。如果用户输入了无效值， select 会将 my_choice 设置为空字符串。如果用户只是键入 Enter ，这将导致select重新开始并重新显示菜单选项列表。

xxxxxxxxxx
Your choice: 6
REPLY= 6 my_choice=
​
Your choice: abc
REPLY= abc my_choice=

select 循环将无限期地继续，直到遇到中断命令或用户键入 ctrl-d 表示文件结束。

xxxxxxxxxx
Your choice: 5
REPLY= 5 my_choice= Quit
[me@linuxbox ~]$

select 的一个有趣特性是，它不会在标准输出上显示菜单选项或提示字符串，而是使用标准错误。这实际上很方便，因为它允许重定向循环中命令所做的实际工作，例如：

xxxxxxxxxx
[me@linuxbox ~]$ select-demo > choices.txt

当我们执行此重定向时，菜单和提示仍会显示，但 echo 命令的输出会被重定向。

让我们制作一个系统信息脚本的替代版本，用 select 替换之前的 while 循环。

xxxxxxxxxx
#!/bin/bash
​
# select-menu: a menu driven system information program
​
DELAY=3 # Number of seconds to display results
PS3="
Enter selection [1-4] > "
​
select str in \
    "Display System Information" \
    "Display Disk Space" \
    "Display Home Space Utilization" \
    "Quit"; do
    if [[ "$REPLY" == "1" ]]; then
        echo "Hostname: $HOSTNAME"
        uptime
        sleep "$DELAY"
        continue
    fi
    if [[ "$REPLY" == "2" ]]; then
        df -h
        sleep "$DELAY"
        continue
    fi
    if [[ "$REPLY" == "3" ]]; then
        if [[ $(id -u) -eq 0 ]]; then
            echo "Home Space Utilization (All Users)"
            du -sh /home/* 2> /dev/null
        else
            echo "Home Space Utilization ($USER)"
            du -sh "$HOME" 2> /dev/null
        fi
        sleep "$DELAY"
        continue
    fi
    if [[ "$REPLY" == "4" ]]; then
        break
    fi
    if [[ -z "$str" ]]; then
        echo "Invalid entry."
        sleep "$DELAY"
    fi
done
echo "Program terminated."

在我们的备用脚本中，我们设置 PS3 变量，然后用四个字符串调用 select 。虽然我们随后可以通过 select 测试 str 变量集，但测试 REPLY 变量并采取相应行动更容易。在循环结束时，我们检查 str 变量的长度是否为零，表示值无效。

那么，我们应该使用哪种方法来构建菜单呢？ select 命令很有趣，但除了在菜单显示中使用标准错误外，它并没有真正为我们节省多少编码工作，而且它极大地限制了菜单显示的视觉设计。

until

until 命令与 while 非常相似，除了当遇到非零退出状态时，它不会退出循环，而是相反。until loop 会一直继续，直到它收到零退出状态。在 while-count 脚本中，只要 count 变量的值小于或等于5，我们就继续循环。通过使用 until 对脚本进行编码，我们可以得到相同的结果。

xxxxxxxxxx
#!/bin/bash 
​
# until-count: display a series of numbers 
​
count=1 
​
until [[ "$count" -gt 5 ]]; do 
    echo "$count"
    count=$((count + 1)) 
done
echo "Finished."

通过将测试表达式更改为 $count -gt 5 ，until 将在正确的时间终止循环。选用 while 或 until 循环的决定，通常取决于哪一种能编写出最清晰测试的循环。

使用循环读取文件

while 和 until 可以处理标准输入。这允许使用 while和 until循环处理文件。在下面的例子中，我们将显示前面章节使用的 distros.txt 文件的内容：

xxxxxxxxxx
#!/bin/bash 
​
# while-read: read lines from a file 
​
while read -r distro version release; do 
    printf "Distro: %s\tVersion: %s\tReleased: %s\n" \
         "$distro" \
         "$version" \
         "$release"
done < distros.txt

为了将文件重定向到循环，我们将重定向运算符放在 done 语句之后。循环将使用 read 从重定向文件中输入字段。读取命令将在读取每一行后退出，退出状态为零，直到到达文件末尾。此时，它将以非零退出状态退出，从而终止循环。也可以将标准输入管道到回路中。

xxxxxxxxxx
#!/bin/bash 
​
# while-read2: read lines from a file 
​
sort -k 1,1 -k 2n distros.txt | while read -r distro version release; do 
    printf "Distro: %s\tVersion: %s\tReleased: %s\n" \ 
    "$distro" \ 
    "$version" \ 
    "$release"
done

在这里，我们获取 sort 命令的输出并显示文本流。但是，重要的是要记住，由于管道将在子shell中执行循环，因此当循环终止时，在循环中创建或分配的任何变量都将丢失。

总结

随着循环的引入以及我们之前遇到的分支、子程序和序列，我们已经介绍了程序中使用的主要类型的流控制。bash还有更多的技巧，但它们是对这些基本概念的改进。