7.2　シェルの機能を利用する実例

よくあるプログラミングの入門段階でやるような、 「１から10までの数を順々に各行に印字するプログラム」を シェルで実現してみる。

• よくあるプログラミング言語の考え方で、 流れ図（フローチャート）を書くと、右図のようになるだろう。
  • これを、コマンドを組み合わせる考え方で作ってみる。
• なお、最近のプログラミングは、右下図のように候補の数値 の集まり （まとめて保持するデータ構造）から順々に取り出して処理する、 という考え方に移ってきたが、これは後で扱う。
• また、よくあるプログラミング言語で下図のような制御構造があり、 実はbashでもこのような記法は提供されてはいるが ここでは扱わない（様々な考え方を学ぶため）。
  

注 (bashについて)

• いま使っているシェル（コマンドインタプリタ）は、 以下のように確認できる。

  ps

  というコマンドで、ps以外にもう１つ bash というプロセス名が表示される。

  これが今使っているシェルの名前である。

• Unixの初期の頃に、sh という標準シェル (Bourne氏が作ったもので、B-シェル、 Bourneシェルなどとも呼ばれた） が使われていて、

  その後、いくつかの変遷があって、 B-シェルを進化させたものが作られ、 Bash（Bourne Again SHell ; 「生まれ変わった」と掛け言葉になっている）と呼ばれている。 （というシェルの系譜については前回述べた。）

• 最近になってからの機能拡張の結果、 今では必ずしもなり立たなくなった解説事項や、 今ではもっと簡便に実現できるという実現例も、 本講座での解説では含まれることがありますが、

• 本講座を通じてUnixが元来持つ考え方を 理解してもらうのが目的なので あえて古い話も残してあります。

• 念のため、古い話になってしまっているかも知れない事項には (※)印をつけておきます。

  

7.3 実現例

n=1                 --1
while [ $n -le 10 ] ; do    --2
  echo $n           --3
  n=`expr $n + 1`   --4
done                --5

プログラムの解説

改行について

• while による制御構造は Bashのマニュアル (「while」でページ内検索してみて下さい)には、

  while list-1; do list-2; done

  とある。

• ここで、list-1, list-2 は、コマンドのことと考えていい。

  • 複数のコマンドの並びでもいい
  • コマンドとコマンドの間は 改行または ; で区切る
  • コマンドと キーワード do や done の間も同様

• 複数のコマンドを順々に実行（逐次実行）するために、

  • 右図のように改行区切りで縦に並べても、
  • セミコロン区切りで横に並べても

  意味は同じ。

• ここで list-1, list-2 という書き方がされているのは、 縦並べ横並べを問わず、コマンド（やパイプライン）を 逐次実行処理したもの、というような意味になる。
  
  

• 前述のプログラム例（改行で区切った）を、セミコロン区切りで 一行で書くこともできる。

  n=1 ; while [ $n -le 10 ] ; do echo $n ;   n=`expr $n + 1`    ; done

  

  • while や for を使ったループは、その繰り返し部分を do ～ done で囲むことになっている（done は do の過去分詞形）。
  • なお（ついでの話だが）bashの構文では if や case は、ちょっと変わった閉じ方をしている（if, case をひっくり返した単語で終端する）。

変数

• n はシェルで使われる「変数」

• 変数は、名前と値を持つ

• 変数にセットされる値は、文字列だけ (※)

  （通常のプログラミング言語のように数値やその他のデータは扱わない）

• 代入の際は、= の両側を空けない （空白を入れると　n というコマンドに = と 1 というパラメータを付加して 呼び出したとみなされる）。

• set コマンドで、変数の設定状況がすべて表示される

  • が、昨今のUnixではデフォルトで設定されているものが 多すぎて見つけ出すのに苦労する。

  • 以下の２つの方法が使えるだろう。

    echo $n
    # または
    set | grep 'n='

• 変数を参照するときは 変数名の前に $ を付加する。

  • 変数nが設定されているとき $n という並びがあれば シェルが自動的に その並びを変数の値 （として記憶している文字列）に変換する（変数展開と呼ばれる）。

• 後者の例では grepコマンドが 標準入力として与えられたデータ （すなわち set コマンドの出力）から、 n= という並びを含む行を 選び出して表示する。

expr コマンド

• シェルに算術計算の機能はないので（※)、カウンター （整数の計算が必要）が必要な時は expr コマンドを使う。
• なお、このコマンドは ‘expression’ （数学などでは「式」の意味）から命名されている。
• exprコマンドの２つの機能のうちの１つが （整数に限定した） 算術計算であり、

  • パラメータとして、数式を渡すと、 その式を計算した結果を (標準出力に）出力する。

  • 数式は、数値と演算子に分けて（スペースで区切って）与える必要がある。

  • 使用例：

    expr 1 + 2 + 3
    #   => 6
    expr $n + 1
    #   変数n に設定した値が展開されてからexprに渡され、
    #   それに１を加えた値が印字される

コマンド置換

• expr　コマンドの結果は、標準出力に書き出される。 これをシェルで 活用するための仕組みとして 「コマンド置換」がある。

• 前々節の例で、変数名に$を前置したものが、

  （コマンド実行に先立って）その変数の値に置き換えられた、

  それと同様に、

• (バッククォート)で囲まれた部分が、

  • まずコマンドとして実行され、
  • その結果（として標準出力に送り出されるデータ）が 一並びの文字列としてその場所に展開される。 (※)

• たとえば n=1 のあと、以下のコマンドが入力されたとき

  n=`expr $n + 1`

  1. expr $n + 1 が実行され
  2. 計算結果 2 が標準出力に送られる（これは出力はされない）
  3. … のあった場所がそのまま 結果の文字列 2 に置き換えられ
  4. n=2 として実行され、変数 n の値が変化する
     （結果的に値が１増えることになる）

• なお、古くから使われている方の `` で挟む書き方の コマンド置換は、 コマンド置換の対象の中でコマンド置換、 という入れ子構造を作るときにややこしいことになる。

  • シェルが誤った解釈をしないよう、 内側の `` の前に バックスラッシュ、 ＼（日本では￥マークとして表示されることもある）を置いて、
  • 「エスケープ」（特種文字の特殊な意味を無効に）する必要がある。
  • そのため、$( ) で囲む記法が最近は好んで使われる傾向がある。

test コマンド と 終了ステータス

• while構文の (マニュアルの表記で) List-1 は、繰り返しの条件判定 を行うためのコマンドを書く場所。

• ここでよく使われるのが test コマンド。

• テスト（条件判定）すべき条件をパラメータで渡して使う。

• ファイルに関するテスト、文字列に関するテスト、 数値に関するテストなど 様々な用途がある。

  • 今般の例で用いたのは数値に関するテスト（大小比較）

• 大小比較のための演算子として、普通の数学では < > ≧ ≦ などの 記号が用いられるが、> < = などの文字は、シェルでは代入や リダイレクトの記号として使われている。

  • testコマンドでは -eq -ne -lt -le -gt -ge といった 2文字の記号（に - を前置して）を使う。
  • これは（英語で暮らしている者でないと分かり辛いが） EQual to, Not Equal to, Less (Greater) Than, Less (Greater) than or Equal to の略号。
  • この略号は Fortran言語 の頃から使われているものを借用している。
  • ついでながら、HTMLの規格（大なり記号小なり記号をHTML上に書くときなど）にもこの表現は使われている。

• testコマンドには、[ （左ブラケット）という別名がある。

  • 機能がは完全にtestコマンドと同じだが、パラメータとして最後に ] （右ブラケット）を追加することが求められることだけが違う。

  • その結果、

    while [ $n -le 10 ] ; do

    というような記法が有効になる。 終了ステータス

• test コマンドは、検査結果を終了ステータスという形でシェルに通知する。

  • これは画面には表示されず、while、 if、 &&、 ||、 といった制御構造でシェルが内部的に使用する。
  • 変数 ? （参照するときは $? ) にもその値がセットされる。
  • list-1 の最後のコマンドの終了ステータスが 0以外の値になった時点で、 while による繰り返しは終了する。

• 以下のようなコマンドを試してみて下さい

  test 1 -le 2
  echo $?
  test 1 -gt 2
  echo $?
  [ 1 -le 2 ]
  echo $?