Bash Shell中命令行选项/参数处理

0.引言

写程序的时候经常要处理命令行参数，本文描述在Bash下的命令行处理方式。

选项与参数：

如下一个命令行：

./test.sh -f config.conf -v --prefix=/home

我们称-f为选项，它需要一个参数，即config.conf, -v 也是一个选项，但它不需要参数。

--prefix我们称之为一个长选项，即选项本身多于一个字符，它也需要一个参数，用等号连接，当然等号不是必须的，/home可以直接写在--prefix后面，即--prefix/home,更多的限制后面具体会讲到。
在bash中，可以用以下三种方式来处理命令行参数，每种方式都有自己的应用场景。

* 手工处理方式
* getopts
* getopt

下面我们依次讨论这三种处理方式。

1. 手工处理方式

在手工处理方式中，首先要知道几个变量，还是以上面的命令行为例：
* $0 ： ./test.sh,即命令本身，相当于C/C++中的argv[0]
* $1 ： -f,第一个参数.
* $2 ： config.conf
* $3, $4 ... ：类推。
* $# 参数的个数，不包括命令本身，上例中$#为4.
* $@ ：参数本身的列表，也不包括命令本身，如上例为 -f config.conf -v --prefix=/home
* $* ：和$@相同，但"$*" 和 "$@"(加引号)并不同，"$*"将所有的参数解释成一个字符串，而"$@"是一个参数数组。如下例所示：

#!/bin/bash

for arg in "$*"
do
echo $arg
done
for arg in "$@"
do
echo $arg
done

执行./test.sh -f config.conf -n 10 会打印：

-f config.conf -n 10 #这是"$*"的输出

-f #以下为$@的输出

config.conf

-n

10

所以，手工处理的方式即对这些变量的处理。因为手工处理高度依赖于你在命令行上所传参数的位置，所以一般都只用来处理较简单的参数。如

./test.sh 10

而很少使用./test -n 10这种带选项的方式。 典型用法为：

if [ x$1 != x ]
then
#...有参数
else
then
#...没有参数
fi

为什么要使用 x$1 != x 这种方式来比较呢？想像一下这种方式比较：

if [ -n $1 ] #$1不为空

但如果用户不传参数的时候，$1为空，这时就会变成 [ -n ] ,所以需要加一个辅助字符串来进行比较。

手工处理方式能满足大多数的简单需求，配合shift使用也能构造出强大的功能，但在要处理复杂选项的时候建议用下面的两种方法。

2. getopts/getopt

处理命令行参数是一个相似而又复杂的事情，为此，C提供了getopt/getopt_long等函数，
C++的boost提供了Options库，在shell中，处理此事的是getopts和getopt. getopts和getopt功能相似但又不完全相同，其中getopt是独立的可执行文件，而getopts是由Bash内置的。

先来看看参数传递的典型用法:

* ./test.sh -a -b -c ： 短选项，各选项不需参数
* ./test.sh -abc ： 短选项，和上一种方法的效果一样，只是将所有的选项写在一起。
* ./test.sh -a args -b -c ：短选项，其中-a需要参数，而-b -c不需参数。
* ./test.sh --a-long=args --b-long ：长选项

我们先来看getopts,它不支持长选项。

使用getopts非常简单：

#!/bin/bash
while getopts "a:bc" arg #选项后面的冒号表示该选项需要参数
do
case $arg in
a)
echo "a's arg:$OPTARG" #参数存在$OPTARG中
;;
b)
echo "b"
;;
c)
echo "c"
;;
?)  #当有不认识的选项的时候arg为?
echo "unkonw argument"
exit 1
;;
esac
done

现在就可以使用：
./test.sh -a arg -b -c
或
./test.sh -a arg -bc
来加载了。
应该说绝大多数脚本使用该函数就可以了，如果需要支持长选项以及可选参数，那么就需要使用getopt.
下面是getopt自带的一个例子：

#!/bin/bash
# A small example program for using the new getopt(1) program.
# This program will only work with bash(1)
# An similar program using the tcsh(1) script language can be found
# as parse.tcsh
# Example input and output (from the bash prompt):
# ./parse.bash -a par1 'another arg' --c-long 'wow!*\?' -cmore -b " very long "
# Option a
# Option c, no argument
# Option c, argument `more'
# Option b, argument ` very long '
# Remaining arguments:
# --> `par1'
# --> `another arg'
# --> `wow!*\?'
# Note that we use `"$@"' to let each command-line parameter expand to a
# separate word. The quotes around `$@' are essential!
# We need TEMP as the `eval set --' would nuke the return value of getopt.
#-o表示短选项，两个冒号表示该选项有一个可选参数，可选参数必须紧贴选项
#如-carg 而不能是-c arg
#--long表示长选项
#"$@"在上面解释过
# -n:出错时的信息
# -- ：举一个例子比较好理解：
#我们要创建一个名字为 "-f"的目录你会怎么办？
# mkdir -f #不成功，因为-f会被mkdir当作选项来解析，这时就可以使用
# mkdir -- -f 这样-f就不会被作为选项。
TEMP=`getopt -o ab:c:: --long a-long,b-long:,c-long:: \
-n 'example.bash' -- "$@"`
if [ $? != 0 ] ; then echo "Terminating..." >&2 ; exit 1 ; fi
# Note the quotes around `$TEMP': they are essential!
#set 会重新排列参数的顺序，也就是改变$1,$2...$n的值，这些值在getopt中重新排列过了
eval set -- "$TEMP"
#经过getopt的处理，下面处理具体选项。
while true ; do
case "$1" in
-a|--a-long) echo "Option a" ; shift ;;
-b|--b-long) echo "Option b, argument \`$2'" ; shift 2 ;;
-c|--c-long)
# c has an optional argument. As we are in quoted mode,
# an empty parameter will be generated if its optional
# argument is not found.
case "$2" in
"") echo "Option c, no argument"; shift 2 ;;
*)  echo "Option c, argument \`$2'" ; shift 2 ;;
esac ;;
--) shift ; break ;;
*) echo "Internal error!" ; exit 1 ;;
esac
done
echo "Remaining arguments:"
for arg do
echo '--> '"\`$arg'" ;
done

比如我们使用
./test -a -b arg arg1 -c
你可以看到,命令行中多了个arg1参数，在经过getopt和set之后，命令行会变为：
-a -b arg -c -- arg1
$1指向-a,$2指向-b,$3指向arg,$4指向-c,$5指向--,而多出的arg1则被放到了最后。

3.总结

一般小脚本手工处理也许就够了，getopts能处理绝大多数的情况，getopt较复杂，功能也更强大。