Uniwersytet w Białymstoku

Wydział Matematyki i Informatyki

Instytut Informatyki

Materiały bazowe do zajęć z przedmiotu:

Systemy operacyjne

Laboratorium nr 08

Temat:

Zmienne tablicowe, pętle for, while i until

mgr Adam Bonda

Białystok 2008

Cel laboratorium: Zapoznanie si

ę

z u

ż

yciem p

ę

tli

for

,

while

,

until

w poł

ą

czeniu z

rozszerzon

ą

arytmetyk

ą

parametrów ich wywołania i zastosowaniem zmiennych

tablicowych.

Podwójne nawiasy

(( wyrażenie ))

oraz podwójne nawiasy kwadratowe

[[ wyrażenie ]]

Podwójne nawiasy pozwalaj

ą

na bezpo

ś

rednie wprowadzanie bardziej zaawansowanych

formuł matematycznych na poziomie porówna

ń

komend strukturalnych (

if-then

) w

odró

ż

nieniu od polecenie test, które oferowało u

ż

ycie tylko prostych operacji

arytmetycznych.
Składnia

wyrażenie

mo

ż

e by

ć

zarówno matematycznym jak i porównawczym

wyra

ż

eniem.

$ cat skrypt.sh
#!/bin/bash
var_1=5
if (( $var_1 ** 2 > 20 ))
then
(( var_2 = $var_1 ** 2 ))
echo "Kwadratem liczby $var_1 jest $var_2"
fi
$ ./skrypt.sh
Kwadratem liczby 5 jest 25

Dozwolone jest stosowanie nast

ę

puj

ą

cych operatorów w wi

ę

kszo

ś

ci znanych ju

ż

z

poprzednich zaj

ęć

:

i++, i--, ++i, --i, !, ~, **, <<, >>, &, |, &&, ||

.

Podwójne nawiasy kwadratowe pozwalaj

ą

na u

ż

ycie zaawansowanych porówna

ń

ci

ą

gów

znaków. Porównywanie stringów zapisanych, jako wyra

ż

enia otoczone tymi symbolami

odbywa si

ę

podobnie jak w przypadku polecenia test. Symbol podwójnego nawiasu

kwadratowego zapewnia jednak skorzystanie z dodatkowej opcji, której polecenie test nie
posiada, porównywania wzorców. W porównywanym wzorcu mo

ż

liwe jest zdefiniowanie

wyra

ż

enia regularnego, które porównywane jest z ci

ą

giem znakowym.

$ cat skrypt.sh
#!/bin/bash
if [[ $SHELL == xt* ]]
then
echo "Używasz terminala $SHELL"
else
echo "Hmm, a mówiłem, żeby nie instalować nowych \"wynalazków\""
echo "ale z drugiej strony, może ten terminal zjada mniej zasobów?"
fi

Zmienne tablicowe

Powłoka

bash

umo

ż

liwia korzystanie z jednowymiarowych tablic. Nazywane s

ą

one

zmiennymi tablicowymi, poniewa

ż

mog

ą

przechowywa

ć

wi

ę

cej ni

ż

jedn

ą

warto

ść

. Ka

ż

da

warto

ść

indeksowana jest liczb

ą

całkowit

ą

, a indeks elementu tablicy umieszcza si

ę

w

nawiasach kwadratowych, jak podano w przykładzie ni

ż

ej:

TABLICA1[0]="wartość zerowego"
TABLICA1[1]=drugi
TABLICA1[2]=3
TABLICA1[4]=iv

Mo

ż

liwa jest inicjacja wielu elementów tablicy naraz:

TABLICA2=( "wartość zerowego" pierwszego [9]=numer iv )

Elementy tablicy rozdziela si

ę

spacjami i wylicza poczynaj

ą

c od elementu o indeksie

0

. Jak

wida

ć

powy

ż

szym przykładzie mo

ż

na tworzy

ć

elementy o konkretnym indeksie, poprzez

zadeklarowanie jego numeru w nawiasach klamrowych.

Odwołanie si

ę

do warto

ś

ci elementu zmiennej tablicowej mo

ż

liwe jest poprzez

zastosowanie wyra

ż

enia:

${nazwa_zmiennej_tablicowej[indeks]}

$ echo ${TABLICA2[0]}
wartość zerowego

Wy

ś

wietlony został element tablicy o indeksie zero

$ echo ${TABLICA2[3]}

Element o indeksie 3 nie istnieje, zwrócona wi

ę

c została warto

ść

pusta.

$ echo ${TABLICA2[9]}
numer

Element o indeksie 9, przechowuje warto

ść

„numer”.

$ echo ${TABLICA2[10]}
iv

Je

ś

li w tablicy zadeklarowano warto

ść

nie b

ę

d

ą

c

ą

kontynuacj

ą

poprzednich indeksów to

tworzone dalej elementy (bez podania numeru) indeksowane s

ą

kolejnymi liczbami

całkowitymi. W tym przypadku nie podanie indeksu warto

ś

ci „iv” spowodowało

automatyczne przydzielenie jej warto

ś

ci (

10

) wy

ż

szej o jeden ni

ż

indeks j

ą

poprzedzaj

ą

cy

(

9

).

U

ż

ycie zmiennych specjalnych, jako indeksów jest równie

ż

dozwolone np.:

${zmienna[*]}, "${zmienna[*]}", ${zmienna[@]}

.

$ echo ${TABLICA2[*]}
wartość zerowego pierwszego numer iv

Wy

ś

wietlone zostały wszystkie elementy tablicy

$ echo "${TABLICA2[*]}"
wartość zerowego|pierwszego|numer|iv

Wy

ś

wietlone zostały wszystkie elementy tablicy, a podwójne cytowania spowodowało

u

ż

ycie separatora zdefiniowanego zmienn

ą

systemow

ą

IFS

(ang. internal field separator).

Domy

ś

lnie powłoka

bash

, jako separatorów u

ż

ywa: spacji, tabulatora, znaku nowej linii.

Podobnie jak w przypadku zmiennych, zmienne tablicowe i ich elementy usuwa si

ę

poleceniem

unset

.

unset TABLICA2[9]
$ echo ${TABLICA2[*]}
wartość zerowego pierwszego iv
Usunięto element o indeksie 9.
$ echo ${TABLICA2[9]}

$ echo ${TABLICA2[10]}
iv

Warto

ść

elementu indeksowanego liczb

ą

9

jest pusta. Nie nast

ą

piła jednak reindeksacja

elementów i nast

ę

pny, w stosunku do usuni

ę

tego elementu, posiada w dalszym ci

ą

gu

indeks o numerze

10

.

unset TABLICA2
$ echo ${TABLICA2[*]}

Usuni

ę

ta została zmienna tablicowa i wszystkie jej elementy.

Instrukcja wyboru

case

Działanie komendy

case

jest podobne do konstrukcji warunkowej

if-then

. Jak sama

nazwa wskazuje dotyczy ona wyborów, a wi

ę

c okre

ś

lenia, który fragment kodu zostanie

wykonany na zasadzie sprawdzania przynale

ż

no

ś

ci testowanej warto

ś

ci do z góry

okre

ś

lonego zbioru.

Ogólna posta

ć

tej konstrukcji przedstawia si

ę

nast

ę

puj

ą

co:

case zmienna in
szablon1 | szablon2) komenda1;;
szablon3)
komenda2
komenda3
komenda3
;;
*) domyślne_komendy;;
esac

Po komendzie

case

, podawana jest warto

ść

, która ma by

ć

oceniana. Mo

ż

e to by

ć

zmienna, lub zdefiniowane słowo. Z oczywistych wzgl

ę

dów wstawia si

ę

tam zazwyczaj

nazw

ę

zmiennej – zwi

ę

ksza automatyczno

ść

konstrukcji. Je

ż

eli w słowie wyst

ę

puj

ą

spacje, to cało

ść

nale

ż

y otoczy

ć

znakami podwójnego cytowania. Kolejnymi elementami

case

s

ą

: słowo kluczowe

in

i lista opcji do wyboru.

Ka

ż

d

ą

z opcji umieszcza si

ę

w nowej linii i ko

ń

czy zamykaj

ą

cym nawiasem. Je

ż

eli shell

ustali zgodno

ść

zmiennej z którym

ś

z szablonów to wykonana zostanie komenda, b

ą

d

ź

lista wprowadzonych komend umieszczonych za danym ci

ą

giem szablonów, po czym

obsługa

case

jest ko

ń

czona.

W szablonach dozwolone jest stosowanie wyra

ż

e

ń

regularnych zawieraj

ą

cych metaznaki:

*

(dowolny napis)

?

(dowolny znak)

[...]

(okre

ś

lony zbiór znaków).

Konstrukcja

case

nie sprawdza, czy wszystkich szablonów pasuj

ą

cych do testowanego

słowa/zmiennej. Je

ś

li shell natrafi na pierwszy zgodny ze zmienn

ą

szablon to lista komend

po nim wyst

ę

puj

ą

cych jest wykonywana.

case "$1" in
*) echo "zgodność 1";;
*) echo "zgodność 2";;
esac

W powy

ż

szym przykładzie zostanie wi

ę

c wy

ś

wietlony tylko napis „zgodno

ść

1”.

case "$1" in
start|uruchom)
echo "$0 został wywołany z pierwszym argumentem:"
echo "\"start\" lub \"uruchom\""

stop|zatrzymaj)
echo "$0 został wywołany z pierwszym argumentem:"
echo "\"stop\" lub \"zatrzymaj\""
*)
echo "$0 został wywołany z pierwszym argumentem"
echo "nierozpoznawalnym przez składnię skryptu."
esac

Mo

ż

liwe jest poddawanie kilku szablonów alternatywnych (poprzez u

ż

ycie symbolu

podziału potoku

|

), przy których zostanie wykonany ten sam ci

ą

g instrukcji.

P

ę

tla

for

Powłoka

bash

oferuje dwa rodzaje p

ę

tli. Pierwszy z nich stanowi p

ę

tla

for

. Pobiera ona,

jako parametr, list

ę

napisów i dla ka

ż

dego, jeden raz wykonuje zadeklarowan

ą

składni

ę

.

Drugi rodzaj p

ę

tli stanowi

ą

polecenia

while

i

until

, które w odró

ż

nieniu od

for

pobieraj

ą

wyra

ż

enie warunkowe, jako parametr i wykonuj

ą

si

ę

tak długo, jak wyra

ż

enie jest

prawdziwe (w przypadku

while

), lub gdy jest fałszywe (w przypadku

until

).

Bash

poprzez struktur

ę

for umo

ż

liwia wykonywanie p

ę

tli iteracyjnej na zbiorze warto

ś

ci.

Ka

ż

da iteracja (powtórzenie) wykonuje tylko jeden raz okre

ś

lony zestaw instrukcji dla

ka

ż

dej warto

ś

ci zbioru przekazanej w postaci parametru.

Ogólna konstrukcja p

ę

tli

for

, któr

ą

obsługuje powłoka

bash

ma nast

ę

puj

ą

c

ą

posta

ć

:

for var in lista_słów
do
zestaw_instrukcji
done
lista_słów

przekazywana jest p

ę

tli w formie parametru po słowie kluczowym

in

,

poprzedzonym nazw

ą

zmiennej

var

. Podczas ka

ż

dej iteracji, zmienna var przechowuje

aktualn

ą

warto

ść

z listy. Pierwsza iteracja wykorzystuje pierwszy element listy, kolejna

drugi, trzeci i tak, i tak a

ż

do ostatniego.

Ci

ą

g instrukcji zawieraj

ą

cy zmienn

ą

var

, jaki ma zosta

ć

wykonany dla ka

ż

dego elementu

listy umieszcza si

ę

pomi

ę

dzy znacznikami

do

i

done

.

for i in $*
do
echo wartość argumentu: $i
done

Wywołanie powy

ż

szego skryptu z kilkoma parametrami zwróci warto

ś

ci tych parametrów

poprzedzone ci

ą

giem tekstowym.

for i in `ls *.sh`
do
echo $i
done

Jak wida

ć

na powy

ż

szych przykładach,

lista_słów

mo

ż

e by

ć

reprezentowan

ą

zmienn

ą

przechowuj

ą

c

ą

zbiór warto

ś

ci, lub mo

ż

e by

ć

po prostu list

ą

elementów wprowadzonych

przez u

ż

ytkownika, b

ą

d

ź

te

ż

wyprowadzonych za pomoc

ą

zewn

ę

trznej komendy. Ka

ż

dy

element mo

ż

e by

ć

cyklicznie wywoływany tylko raz, wraz z zestawem komend, a

ż

do

momentu, kiedy

lista_słów

zostanie wyczerpana.

Powłoka

bash

umo

ż

liwia tak

ż

e u

ż

ywanie konstrukcji p

ę

tli for w formie znanej z j

ę

zyka C:

for (( i=0; <= 5; i++ ))
do
echo $i
done

Konstrukcja

while

i

until

Inny rodzaj p

ę

tli stanowi

ą

komendy

while

i

until.

Blok polece

ń

obj

ę

ty działaniem p

ę

tli

while

jest wykonywany w kolejnych cyklach p

ę

tli tak długo, jak długo spełniony jest

warunek okre

ś

lony parametrem, wyst

ę

puj

ą

cym bezpo

ś

rednio po słowie

while

.

Ogólna konstrukcja p

ę

tli

while

, któr

ą

obsługuje powłoka

bash

ma nast

ę

puj

ą

c

ą

posta

ć

:

while komendy1
do
komendy2
done

Opisana konstrukcja powoduje wykonanie listy polece

ń

, okre

ś

lonym w powy

ż

szym zapisie

jako

komendy1

i warunkowe wykonanie polece

ń

komendy2

, obj

ę

tych działaniem p

ę

tli, które

zawarte s

ą

pomi

ę

dzy słowami kluczowymi

do

i

done

. Wykonywane s

ą

wi

ę

c najpierw

polecenia komendy1,a gdy zwrócenie warto

ś

ci 0 (true) warunkuje to wywołanie instrukcji

zawartych pomi

ę

dzy do i done. P

ę

tla jest wykonywana do momentu otrzymywania

warto

ś

ci 0, w przeciwnym razie jest ko

ń

czona.

while [ $1 ]
do
echo kod wyjścia: $? argumenty: $*
shift
done

Je

ż

eli podano niepust

ą

warto

ść

parametrów, to konstrukcja while wykonuje test ilo

ś

ci

argumentów, po czym wy

ś

wietla aktualn

ą

ich liczb

ę

. Dopóki zwracany z testu kod wyj

ś

cia

b

ę

dzie

0

(true) p

ę

tla b

ę

dzie si

ę

wykonywała. Zastosowanie wewn

ę

trznego polecenia

powłoki shift w bloku instrukcji uruchamianych po spełnieniu warunku – powoduj

ą

cego

przesuwanie parametrów w lewo i ich kasowanie – zmniejszaj

ą

cego z ka

ż

dym cyklem

liczb

ę

parametrów o jeden i obni

ż

aj

ą

cego numeracj

ę

zmiennych, powoduje,

ż

e p

ę

tla

b

ę

dzie wykonywała si

ę

do momentu anihilacji ostatniego argumentu, tj. wtedy, gdy test

zwróci warto

ść

ró

ż

n

ą

od zera (w tym wypadku 1).

Poł

ą

czenie polecenia

test

z konstrukcj

ą

while

równoznaczne jest u

ż

yciu konstrukcji

if-

then

.

Podczas uruchamiania procesów tworzone s

ą

tzw.

pidfile

, czyli pliki informuj

ą

ce o tym,

ż

e dany proces jest uruchomiony. Zazwyczaj przechowuj

ą

te

ż

one numer tego procesu.

Po zako

ń

czeniu działania programu, jego

pidfile

jest automatycznie kasowany.

Przy pomocy konstrukcji

while

mo

ż

emy sprawdza

ć

czy dane polecenie jeszcze działa i

warunkowa

ć

wykonywanie kolejnych opartych o wyniki działania poprzednich aplikacji:

while [ -f ~/program1/pidfile ]
do
sleep 10
done

P

ę

tla sprawdza istnienie pliku, je

ś

li zwrócona jest warto

ść

0

(true) to czeka 10 sek. i

ponownie dokonuje sprawdzenia. Konstrukcja ko

ń

czy działania w przypadku skasowania

pliku.

Je

ż

eli potrzebna jest odwrotne działaj

ą

ca p

ę

tla, tzn. je

ż

eli komenda ma by

ć

wykonana do

momentu otrzymania warto

ś

ci kodu wyj

ś

cia ró

ż

nego od

0

stosujemy konstrukcj

ę

until

:

until komendy1
do
komendy2
done

Dopóki kod wyj

ś

cia

komendy1

b

ę

dzie zwracał warto

ść

warto

ść

ró

ż

n

ą

od

0

blok polece

ń

komendy2

, b

ę

dzie wykonywany. Po osi

ą

gni

ę

ciu warto

ś

ci

0

, p

ę

tla zako

ń

czy swoje działanie.

until who | grep student1
do sleep 20
done
write student1 << MSG
-- zajecia z 21.01.2012 odwolane --
MSG

Dopóki u

ż

ytkownik nie zaloguje si

ę

do systemu p

ę

tl

ą

b

ę

dzie zawiesza

ć

działania na 20

sek. po czym uruchomia

ć

si

ę

ponownie. Kiedy polecenie zwróci warto

ść

0

(true) działanie

p

ę

tli zostanie przerwane, a znalezionemu w systemie u

ż

ytkownikowi przesłana zostanie

(za pomoc

ą

programu

write

) wiadomo

ść

znajduj

ą

ca si

ę

pomi

ę

dzy znacznikami

<< MS

G i

MSG

.

Zadanie 1
Napisa

ć

skrypt, który w zale

ż

no

ś

ci od tego, czy uruchomił go u

ż

ytkownik student, czy root

wy

ś

wietli powitalny napis. Dla u

ż

ytkownika jas i marysia zwróci dwa ró

ż

ne komunikaty, a

dla pozostałych u

ż

ytkowników wypisany b

ę

dzie napis,

ż

e nie s

ą

oni znani skryptowi.

Przetestowa

ć

działanie skryptu.

Zadanie 2
Napisa

ć

skrypt, który przy u

ż

yciu p

ę

tli

for

wy

ś

wietli list

ę

5 dowolnych imion z

poprzedzaj

ą

cym ich stałym tekstem.

Zadanie 3
Napisa

ć

skrypt, który ka

ż

de słowo zdania potraktuje, jako osobny element i wypisze go na

standardowym wyj

ś

ciu: "Lubie "programowa

ć

" w bash'u".

Zadanie 4
Napisa

ć

skrypt o działaniu, jak z zadania 2, z t

ą

ró

ż

nic

ą

,

ż

eby czytanie listy było ze

zmiennej.

Zadanie 5
Napisa

ć

skrypt, który przy pomocy p

ę

tli b

ę

dzie wy

ś

wietlał wszystkie dane z pliku

"

im_nazw

", który trzeba uprzednio stworzy

ć

i wprowadzi

ć

dowolne dane trzech osób

(ka

ż

da w nowej linii) wg wzoru: Imi

ę

Nazwisko

Zadanie 6
Napisa

ć

skrypt który sprawdzi i wypisze, które z plików katalogu domowego s

ą

katalogami,

a które zwykłymi plikami. Zastosowa

ć

tylko jedn

ą

p

ę

tl

ę

.

Zadanie 7
Napisa

ć

skrypt, który przy u

ż

yciu p

ę

tli for wypisze dziesi

ęć

kolejnych warto

ś

ci.

Zadanie 8
Napisa

ć

skrypt, w którym dwie zmienne b

ę

d

ą

zmienia

ć

warto

ś

ci przeciwbie

ż

nie: pierwsza

od A do B, a druga od B do A (A i B s

ą

cyframi). Zmiana w ka

ż

dym cyklu dla obydwu

zmiennych.

Zadanie 9
Przepisa

ć

działanie skryptu z zadania 7 z u

ż

yciem p

ę

tli

while

Zadanie 10
Napisa

ć

skrypt wykonuj

ą

cy to samo zadanie przy u

ż

yciu konstrukcji for

while [ $1 ]
do
echo kod wyj

ś

cia: $? argumenty: $*

shift
done

Zadanie 11
Za pomoc

ą

konstrukcji

until

wyliczy

ć

wszystkie warto

ś

ci z okre

ś

lonym krokiem, od

zadeklarowanej do zera.

Zadanie 12
Napisa

ć

skrypt, który dla ka

ż

dej z warto

ś

ci od 5 do 0 wykona mno

ż

enie ka

ż

dej z tych

warto

ś

ci przez cyfry od 1 do 3. Wszystkie dane wy

ś

wietli

ć

na ekranie i zapisa

ć

do pliku z

poziomu skryptu.

Zadanie 13
Napisa

ć

skrypt, który dla ka

ż

dej linii pliku

/etc/passwd

wypisze wszystkie jej elementy .

Przykładowy wynik działania skryptów::

student:x:1000:1004:student:/home/student:/bin/bash
student
x
1000
..
itd.

Zadanie 14
Napisa

ć

skrypt, który dla zmiennej tablicowej (stworzy

ć

zmienn

ą

składaj

ą

c

ą

si

ę

z 7

elementów) wy

ś

wietli liczb

ę

elementów przechowuj

ą

cych przez tablic

ę

, a nast

ę

pnie

indeksy i przyporz

ą

dkowane im warto

ś

ci elementów, oraz wszystkie elementy nieparzyste.

Zadanie 15
Napisa

ć

skrypt, który wypisze nazwy wszystkich plików katalogu domowego małymi

literami, a katalogów du

ż

ymi.