第四弾。主にbashの文法を扱います。辞書的な項なので、一気に読む必要はありません。まずは新しいLinuxの教科書などを読むのを勧めたいです。
シェルとは
主にコマンドラインのインタープリタです。ターミナル経由でアクセスします。
シェルに文字列を渡すと、解釈・整形してからコマンドに渡してくれます。コマンド（外部コマンド）自体は、どのシェルを使っても同じものを呼び出しています（cdなど、シェルのソースに組み込まれたコマンドを除きます）。
$ touch -a test.txt
$ ls
test.txt
man bashやGNUのページに文法が載っています。とことんbashに詳しくなりたいときに読むと良いでしょう。
シェルの種類
このシリーズでは、bashという標準的なシェル使用します。bashはwebの情報量が多いため、スクリプトを書くのが（比較的には）簡単だからです。bashの古い部分に振り回されることになりますが、仕組みを理解すれば、あまり問題ありません。
bashに慣れてきたら、普段使いのシェルは変更してもいいかもしれません。スクリプトだけbashで書けばいいので。
最近のMacのデフォルトのシェルは、zshです。今でこそbashが the shell という位置付けですが、環境は今後変わるかもしれません。
一行で書き捨てるようなコードは、ワンライナ（one liner program）と呼びます。シェルスクリプトとは、複数行のシェルコマンドを書き連ねたファイルです。
昔のGitはシェルスクリプトで書かれていたらしいですよ。
mobaの場合、普段はfishシェルでワンライナを書き、スクリプトを書くときは、bashかプログラミング言語を使います。
シェルの移行について
シェルの乗り換えは難しくありません。どのUNIXシェルも文字列ベースで、しかも外部コマンド（ls, find, grep, sed, ..）を呼び出すことになるため、作業のコア部分は変わらないからです。
ただし、スクリプトを新しいシェルで書けるようになるには、相応の時間が必要です。なぜなら、細かい一つ一つの機能が重要になるからです。
乗り換え先のシェルで設定ファイルを書けるようになれば、普段使いには困らないでしょう。最も親切なfishシェルをオススメしておきます。
使用中のシェルの確認
Mac / Linux 使いの人は、初期状態でbashを使っていると思います。最近は分かりませんが。
$ echo $SHELL
/bin/bash
学校のPCのシェルがcshだった！ という方は、その、お気の毒ですね。cshは、今日ではガラパゴスです。bashコマンドを実行してbashに入り、source ~/.bash_profileとすれば、一応bashが使えます。
Windows版のbashもありますが、余裕があれば、Linuxの仮想環境を作った方が無難だと思います。（WSLは、色々足りないものがあったので、初見ではお勧めできません）。
Powershellを使うなら、Windowsもありだと思います。ただ、UNIXシェルとは全く毛色が違うため、このシリーズは役に立たないでしょう。
基本的なbashの解釈 Basic interruption by bash
文法の説明に入ります。どのシェルでも似たようなことができますが、ディテールはシェルによるでしょう。
コメント#
$ echo a
a
改行して続行 \
$ echo \
> a
a
二行目の>文字は、環境変数$PS2の値で設定されます（PS2: secondary Prompt String）。
逐次実行 ;
これは『リスト』の一種です。
$ echo a; echo b
a
b
$ echo a echo b
a echo b
引数の分解
コマンドへの引数は、bashによってスペース区切りで分解されます。
$ echo a b
a b
$ echo a b
a b
$
スペースを引数として渡すには、クオーツ'"やエスケープ\を使う必要があります（後述）。
コマンドの入出力
引数／オプション、stdin/stdout、return/exit status. それらがコマンドの入出力です。
コマンド、引数、オプション commands, arguments, and options
雰囲気で理解してください。オプションが引数を持つこともあります。
$
$ cat text_file.txt | sed -n 3p
$
オプションの書式はGNU規格が良いのですが、古いコマンドは古い規格に則っています。
サブコマンド
コマンドの中にコマンドがある、という場合です。いずれ、このシリーズでその手のスクリプトを書きます。
$
$
$ git status --short
bashの文法的には、上記statusは通常の引数に過ぎません。gitコマンドの内部で、サブコマンドとして処理が分岐します。
標準入出力 stdin/stdout: standard input/output
ノリで理解してください。なお、標準出力は、消費しない限り書き足されていきます。リスト（後述）単位で出力内容が共有されると思っていいでしょう。
$ echo a; echo b
a
b
$ echo a | echo b
b
$
標準入出力というのは、プロセスへの配列引数の0番と1番です。標準エラー出力（後述）は2番となります。
実は、通常の出力1とエラー出力2は分かれており、上手く扱うと便利なときもあります（後述）。
終了ステータス Exit Status
コマンドの出力は3つあり、stdout, stderr、そして『終了ステータス』です。直前のコマンドの終了ステータスは、?変数として参照できます。
$ echo a
a
$ echo "$?"
0
$
e.g. ファイルが存在すれば実行
[]はテストコマンドといいます（man [を参照）。記事の終わりの方でも解説します。
$
$ [ -f ~/.bashrc ]
$ echo $?
0
$
テストコマンドの終了ステータスを利用して、ファイルが存在すれば読み込むことをやって来ます。
$
$ if [ -f ~/.bashrc ] ; then
source ~/.bashrc
fi
$
$ [ -f ~/.bashrc ] && source ~/.bashrc
Redirection
コマンドの入出力先を切り替えます。
- direction: 方向
- redirection: 方向切り替え
T字で考える
主な切り替えは、以下のように可視化できます。tee: T字, cat: concatenate; 連結して表示
tee cat > (redirection)
+--+-→ +--+-→ +--+
| | |
v + v
where
stdin +--+--+ stdout
|
+
file
基本的には、入出力は標準入出力しかありません。
pipe/pipeline commandA | commandB
stdout → stdin
前のコマンドの標準出力（stdout）を、次のコマンドの標準入力（stdin）にします。出力先をターミナルから次コマンドに切り替えるものであり、リダイレクションの一種です。
$ echo あああ | less
標準入力を加工して標準出力に出すコマンドを、特にフィルタと呼びます。（古い言葉ですが）。複数回フィルタを適用してデータを加工するのがシェルの基本です。
Note: subshell
パイプ先のコマンドは、subshellという名前のサブプロセスで実行されます。このため、パイプ先のコマンドで変数を書き換えたり、cdしても、元のシェルに影響を与えないケースが出て来ます。（#8で例が出ます）。
読み書き > >> <
ファイルとコマンドのstdin/stdoutを繋ぐリダイレクション（入出力先の指示）です。
記号一覧
| 記法 |
効果 |
command > file |
ファイルを空にして書き込み |
command >> file |
ファイルの末尾に追記 |
command < file |
ファイルの内容をstdinに読み込み |
データの流れが分かりやすいため、command < fileよりもcat file | command..を使うことが多いです。パイプ|先のコマンドはsubshellで実行されるため、やむなく<を使うことはあります。
シェルの状態（変数など）を変更する目的では、パイプ先のコマンドは無効です。
> /dev/null（デブヌル）
devとはdeviceを表しています。/dev/nullは、出力を捨てるための仮想的なアドレスです。#3下部にて、pushdの出力を捨てるために使用ました。ログを破棄することで、高速化に活かせる場合もあります。
ファイルの内容を加工して上書き
cat file | .. > fileは禁忌です。cat fileの実行前に、>に備えてfileが空になります。こういう事故があり得るので、シェルを使うなら、事前にバックアップを取っておくのが基本となります。
バックアップに有効なのは、以下のような操作です。
$
$
$ cat file | (加工作業) > file.new
$
$ mv file{.new,}
$
$
$
$ cat file | (加工作業) | tee file > /dev/null
$
$
$
$ gsed -i (加工指示) file
n< file n> file m>&n
飛ばしていいです。0番はstdin、1番はstdout、2番はstderrを表します。
e.g. 入出力
$ cat 0< stdin.txt 1> stdout.txt 2> stderr.txt
$ echo 'error_message' 1>&2
$ ls 1> stdout_and_stderr.txt 2>1&
&は出力を束ねます。1>は>と等価で、0<は<と等価です。3行目のlsは、リダイレクションを書く順番が重要になります。（1>2&は無効）
このリダイレクションはどの位置に書いても良い
1>&2 echo 'error_message'などの記法もあり得ます。
e.g. error用のシェル関数
スクリプトファイルを書くときに役立ちます。
_err() {
printf '%s\n' "${1}" 1>&2
}
here documents << word_to_finish
入力した文字列を、stdinとしてコマンドに注入できます。改行を含む場合も、視覚的に読みやすく書けるのが便利です。
$ cat <<FIN >> ~/.bashrc
> # あああ
> # いい
> FIN
$ # 途中で書くのに失敗しても、Ctrl+c で中断できる
<<-ならタブ文字でインデントして書ける、など、詳しい話はman bashを参照してください。
here strings <<< "$var" [bash]
変数の内容をstdinとして注入できます。bash依存の機能です。まあ覚えなくていいのではないでしょうか。
展開と順序
単語分解 word splitting
後述の変数展開やコマンド置換、算術式展開の後に行われます。デフォルトでは、スペース、タブ、改行で分解されます。
重要なのは、展開結果をbashにバラされたくなければ、"${var}"のようにクオーツで囲む必要があるということです。
IFS: internal field separator は、bash組み込みのreadコマンドと、単語分解で使用されます。詳しくは、man bashを読むか、別の機会で。
設定する場合は、エスケープ文字のために$記号を忘れないように注意しましょう。
パス展開 Pathname Expansion
bashが引数を展開（置換）します。そのため、任意のコマンドに使えます。
~ tilde
$ echo ~
/Users/moba
単純な置換であり、実はパス展開と区別されます。実行タイミングも異なりますし。
* wildcard
任意のファイル名などに使えます。これは広く標準的な機能で、globパタンとして知られています。
$ echo *
(現ディレクトリのコンテンツ一覧が出力される)
$ echo *.txt
(現ディレクトリの.txtファイル一覧が出力される)
$
$ for f in *.txt ; do echo "$f" ; done
パス展開は、マッチするものが無ければ展開されず、*文字のままになります（bashの場合）。
エスケープ Escapes
デフォルトの挙動をエスケープして（避けて）、別の意味を表す機能です。たとえば空白を、引数の区切りではなく、通常の空白文字として扱えます。
エスケープ一覧
| 記号 |
効果・解説 |
| \ |
直後の一文字をエスケープ |
| ' |
中身を一つの単語として扱う 中身の変数展開は無し |
| " |
中身は変数展開${var}のみ実行される |
String-based
なお、bashにおいて、値とは（基本的に）文字列であり、3と'3'の解釈結果は等しく文字です。クオーツはエスケープであり、文字列型を作るためのものではありません。
バックスラッシュ\ backslash
$ echo \\
\
$ echo \~ \*
~ *
$ echo a\ \ b
a b
$ $ echo 'a '\'' b'
a ' b
クォーテーション '" single/dobule quotes (quotations)
$ echo a b
a b
$ echo 'a b'
a b
展開・置換
変数展開 $var ${var} Variable expansion
変数展開の後に単語分解が実行されることに注意してください（bash）。
$ test='a b c'
$ echo test
test
$ echo $test
a b c
$ echo "$test"
a b c
$ echo '$test'
$test
"${filename%.*}"で拡張子を取り除くなど、様々な機能が付随しているようです。
シェルに依存した機能なので、あまり汎用性はありません。しかし、シェルスクリプトを書くときには重宝します。そのときにまた触れます。
brace{}展開 Brace expansion
表現される全パタンとして展開（置換）されます。
$
$ echo {0..3}.txt
0.txt 1.txt 2.txt 3.txt
$ echo {a,b}{c,d}
cc bc ad bd
{}は""の中では展開されない
""の中で展開されるのは、"${variable}"と"$(command)"のみです。
$ echo "{0..3}.txt"
{0..3}.txt
$ echo '{0..3}.txt'
{0..3}.txt
e.g. バックアップ
$
$ cp somefile{,.bak}
$
$
$ mv somefile{.bak,}
$
算術式展開 $((..)) Arithmetic Expression
式の計算結果に置換されます。exprコマンドもありますが、速さなどの面から、$((..))の方が良いそうです。
$ echo $((1 + 2*3))
7
e.g. 10分後に同名の全アプリを閉じる
$
$ (sleep $((60*10)) && killall 'AppName') &
$
コマンド置換 $(..) Command Substitution
コマンドの実行結果に置換されます。bashの場合、展開結果も単語分解されるため、"$()"と書くのが無難です。
$()の代わりに`command`とも書けますが、入れ子に弱いので非推奨です。
$ echo ls
ls
$ echo `ls`
0.txt 1.txt 2.txt 3.txt
$ echo "$(ls)"
0.txt 1.txt 2.txt 3.txt
$
$ ls | echo "$(cat)"
0.txt 1.txt 2.txt 3.txt
$
$
通常は、コマンド置換よりもパイプを好みます。データ加工の流れが分かりやすいためです。パイプは並列的に実行されるため、パフォーマンスが良い場合もあります。
e.g. findで見つけたディレクトリへ移動
cd "$(find ..)"というをたまにやります。find .. | cd "$(cat)"は、パイプ先のcdがサブシェルで実行されるために、元のシェルのディレクトリ位置が変わらず、無効です。
なお、cdに渡したパスが着色されている（ANSIカラーコードを含む）とcdに失敗します。エラー出力を読んでも、失敗した理由が分からないので気をつけてください。（エラー出力は通常の文字色に見えるため）。
プロセス置換 <() process substitution [bash]
普通使いません。コマンドの出力を、stdinとして与えることができます。
$ cat < <(seq 1 2)
1
2
左から右の順で実行されます。クオーツの展開は、単語分解の直前に行われます。
{} ~ (${} $() $(())) 単語分解 *などパス展開
静的表現の展開 → 式の評価・展開 → 単語分解 → パスの補完 という印象でしょうか。最後にコマンドを実行します。
プロセス Processes
オタク度が増してきました。
subshell
パイプ先のコマンドは、sub shellという名の別プロセスで実行されます。シェルスクリプトも同様です。
別プロセス（サブシェル）でcdやexitをしても、呼び出し元のプロセス（シェル）には影響を与えません。したがって、環境変数の書き換えや、呼び出し元の変数、シェル関数の定義などにも影響しません。
listが実行されるシェル
シェル関数は、{}で定義した場合、現在のシェルで実行されます。従って、{}の中でcdやexitを使った場合、呼び出し元のシェルに影響を与えます。
連結／分岐 Sequences / Conditionals
すべて man bash > SHELL GRAMMAR に載っている内容です。
リスト list
;、&、&&、||などで繋がれる、一連のコマンドです。
リスト全体が出力を共有する
printf a; printf b;の出力はabです。
OR list commandA && commandB
commandAの終了ステータス（$?）が0（成功）ならば、commandBを実行します。
AND list commandA || commandB
commandAの終了ステータス（$?）が0以外（失敗）ならば、commandBを実行します。
複合コマンド Compaund Commands
(list) サブシェル生成
listをサブシェルで実行します。バックグラウンド実行するときなどに便利です。
{list} group command
listを現在のシェルで実行します。
func() compound-command
シェル関数を定義します。func() { list }とし、現在のシェルで実行するのが基本です。
((expr)) [bash]
ぶっちゃけ使いません。
解説
expr != 0 という変換をします。つまり、(())の内部を算術式展開と同様に評価し、その値が0以外なら0、0なら1を返します。
さらに、特別な構文として、C言語風のforループがあります。
$ for ((i=0; i<=100; ++i)) do ..
が、for i in "$(seq 0 100)" do ..で良いと思います。
テストコマンド[] [[]]
man [が重宝します。
終了ステータス exit status / return status
前述の通り、コマンドはstdoutの他に終了ステータスを返します（0で成功、他は失敗を表す）。
c.f. man [
テストコマンド[]は、中の式を評価して、終了ステータスで真偽を返します。0が真、1が偽という捉え方をします。
テストコマンドのオプション抜粋
| コマンド |
効果 |
| -e |
ファイル or ディレクトリが存在するか？ |
| -f |
ファイルが存在するか？ |
| == |
文字列の比較 |
| -eq |
数値の比較 |
[[ expr ]]（bash専用）
より強力な[]です。man bashに載っています。
正規表現との比較left =~ rightが使えます。
- 正規表現部分をクオーツで囲うとエラーになります
- マッチする部分を含むなら真であるため、完全一致には
^pattern$を使います
- 『X = A or B』の判定も簡単にできます
ニッチな所としては、
- -aの代わりに&&で論理積を書けます
- -oの代わりに||で論理積を書けます
mobaは、そんな知識を増やすよりもLL（軽量言語）を使います
case
引数のパースで重宝します。また#7などで扱うと思います。
case "${cmd}" in
'h' | 'help' | '-h' | '--help') _cmd_help "$@" ;;
'l' | 'ls' | 'list') _cmd_list "$@" ;;
'debug') "$@" ;;
esac
