情報処理 I - 第７回

１．sh スクリプト

１．１　シェルスクリプトの復習

この授業の第４回では、シェルで実行するコマンドをファイルに書いておき、そのファイルをシェルに読み込ませることでコマンドを実行させる方法について学びました。ただし、第４回では cat コマンドを使ってコマンドをファイルに書き込んでいましたが、普通これは第５回で学んだテキストエディタを使って作成します。

% emacs sample.csh &[Enter]

ファイル名の拡張子は、実はここでは何でもいいんですが（付けなくてもいい）、csh のスクリプトなので一応 .csh という拡張子を付けることにします。テキストエディタが起動したら、以下の内容をタイプしてください｡

#!/bin/csh -f[Enter]
echo "今日は"[Enter]
date[Enter]
echo "です。"[Enter]
cal[Enter]

タイプできたら C-x C-s でファイルを保存してください。このとき、emacs を終了させないでおきましょう。次に、このファイルを実行可能に設定します。ターミナルのウィンドウで次のコマンドを実行してください。

% chmod +x sample.csh[Enter]

それでは、このスクリプトを実行してみましょう。

% ./sample.csh[Enter]

このシェルスクリプトは csh によって実行されます。しかし csh のシェルスクリプトは、実はあまり一般的ではありません。Unix/Linux では多くのコマンドがシェルスクリプトで実現されていますが、そのほとんどが sh (Bourne shell) に対応したものになっています（Linux の場合、sh のは実際には sh と互換性のある bash (Bourne again shell) が実行されます）。

１．２　sh スクリプトの作成

それでは sh 用のスクリプトを作成してみましょう。先ほど作成した csh 用のシェルスクリプトを、sh 用に変更してみます。emacs は sample.csh を編集している状態になっていると思いますから、これを一旦 sample.sh というファイル名で保存してください。emacs のバッファの内容を別の名前で保存するには、C-x C-w を使います。C-x C-w をタイプして、保存するファイル名に sample.sh を指定してください。

保存が完了したら、バッファの最初の１行を、csh ではなく sh を起動するように変更してください。

#!/bin/sh
echo "今日は"
date
echo "です。"
cal

変更できたら C-x C-s でファイルを保存します。このときも emacs はバックグラウンドで動かしたままにしておいてください。そして、ターミナルのウィンドウで sample.sh を実行可能に設定したあと、実際に実行してみてください。

% chmod +x sample.sh[Enter]
% ./sample.sh[Enter]

このスクリプト sh で解釈されますが、単にコマンドを順番に実行するだけなので、結果は csh の時と同じはずです。それでは、この sh の動作を、sh を対話的なシェルとして使いながら確かめてみましょう。

１．３ sh をシェルとして使う

sh コマンドを実行すると、sh をシェルとして使用できるようになります。sh のプロンプトは、ここでは $ １文字であるとします。

% sh[Enter]
$        ←プロンプトが変わる

$ date[Enter]
2002年 5月29日(水曜日) 11時38分38秒 JST

このように、sh もコマンドを実行するための標準的なシェルとして使用されます。特に Linux では、sh と互換性のある bash がログインシェル（ログイン時やターミナルのウィンドウを開いたときに実行されるシェル）としてよく使われます。sh はコマンドを実行する点では csh と同じですが、複雑なことをしようとしたときの書き方（文法）が異なります。sh (bash) の詳細は、man bash で調べてください。

１．４　sh のシェル変数と環境変数

sh はシェル変数や環境変数の取り扱い方が csh とは異なります。sh ではシェル変数に値を代入する際に set コマンドを使用しません。ただし、シェル変数を消去するには unset コマンドを使います。

$ my="My name is"[Enter]

$ echo $my[Enter]
My name is

$ read name[Enter]
Kentaro[Enter] ←データ入力待ちになるので、何か入れて改行
$ echo $my $name[Enter]
My name is Kentaro ←さっき入れたものが入っている

$ v1=10 v2=20[Enter]
$ echo $v1 $v2[Enter]
10 20
$ expr $v1 + $v2[Enter]
30

$ set[Enter]

$ unset v1 v2 v3[Enter]
$ echo $v1[Enter]
                ←何もでない

sh の環境変数はシェル変数と密接に関連しています。環境変数を設定するには、一旦シェル変数を設定し、それを環境に組み込みます。これには export コマンドを使います。また環境変数の解除には、シェル変数同様 unset コマンド、環境変数の一覧を表示するには env コマンドを使います。

$ cat > b[Enter]
#!/bin/csh -f[Enter]
echo $HENSU[Enter]
Ctrl-D

$ chmod +x b[Enter]

$ ./b[Enter]
HENSU: 変数を定義していません.

$ HENSU=10[Enter]
$ ./b[Enter]
HENSU: 変数を定義していません.

$ export HENSU[Enter]
$ ./b[Enter]
10

$ HENSU=20 ./b[Enter]
20  ←b では環境変数 HENSU に 20 が入っている
$ echo $HENSU[Enter]
10  ←もとのシェルでは HENSU は 10 のまま

１．５　引用符

シェルや他のプログラミング言語において、データや画面表示に使う単語や文章のような「文字がならんだデータ」のことを文字列と呼びます。文字列は、それが空白などを含んでいてもひとかたまりのデータとして扱えるように、引用符でくくります。sh や csh では、引用符によって動作が違います。

'～'（シングルクォーテーションマーク）

'～'（シングルクォーテーションマーク、シングルクォート）ではさんだものは、スペースなどを含めて単一の文字列として取り扱われます。

"～"（ダブルクォーテーションマーク）

"～"（ダブルクォーテーションマーク、ダブルクォート）ではさんだものは、スペースなどを含めて単一の文字列として取り扱われます。ただし、変数（シェル変数、環境変数）はその内容に置き換わります。また次の `～`（バッククォーテーションマーク）による置き換えも行われます。

`～`（バッククォーテーションマーク）

`～`（バッククォーテーションマーク、バッククォート）は上の２つとは異なり、この間にはさんだものをコマンドとして実行します。そして、その標準出力への出力を、この場所に書かれた文字列として取り扱います。

$ echo *[Enter]
（ファイル名の一覧が出力される）

$ echo \*[Enter]
*

$ echo '*'[Enter]
*
$ echo "*"[Enter]
*

$ echo $HOME[Enter]
/home/s3/s075000

$ echo \$HOME[Enter]
$HOME

$ echo "$HOME"[Enter]
/home/s3/s075000

$ echo '$HOME'[Enter]
$HOME

$ d=`date`[Enter]
$ echo $d[Enter]
2002年 5月29日(水曜日) 11時45分22秒 JST

それでは、sample.sh を次のように変更（太字の部分）してください。

#!/bin/sh
echo "今日は"
date
echo "です。"
echo "あなたは昭和何年生まれですか？"
read year
echo "あなたは何月生まれですか？"
read month
echo "あなたの誕生月のカレンダーです。"
cal $month `expr $year + 1925`

変更が完了したら C-x C-s で sample.sh を保存し、ターミナルのウィンドウでそれを実行してみてください。

$ ./sample.sh[Enter]

引用符や変数は組み合わせて使用することができます。sample.sh を、次のように変更してみてください。最初に表示している３行を、１行にまとめます。

#!/bin/sh
d=`date +'%m月%d日'`
echo "今日は$dです。"
echo "あなたは昭和何年生まれですか？"
read year
echo "あなたは何月生まれですか？"
read month
echo "あなたの誕生月のカレンダーです。"
cal $month `expr $year + 1925`

C-x C-s で sample.sh を保存し、ターミナルのウィンドウで sample.sh を実行してみてください。

% ./sample.sh[Enter]

date コマンドは引数で出力する日付と時間の書式を制御できます。詳しくは man date を見てください。

１．６　プロンプトを出す

この sample.sh を実行すると、「あなたは昭和何年生まれですか？」という質問が表示された後、次の行に改行してデータの入力待ちになります。「あなたは昭和何年生まれですか？」という表示は、データの入力を促すプロンプト（入力促進符号）なので、ここで改行されないほうが見やすいかもしれません。echo コマンドに -n というオプションを付ければ、この改行を抑止できます。

echo コマンドの -n オプション

echo コマンドは引数に指定した文字列を標準出力に出力するコマンドですが、出力される行の行末には改行が付加されます。echo コマンドに -n オプションを付けた場合は、改行を出力しません。

$ echo "This is "; echo "a pen."[Enter]
This is 
a pen.            ←改行が入る

$ echo -n "This is "; echo "a pen."[Enter]
This is a pen.    ←改行が入らない

$ echo "x="; read x[Enter]
x=            ←echo コマンドを使って出したプロンプト
10[Enter]    ←データ入力待ちになるので、何か入れて改行

$ echo -n "x="; read x[Enter]
x=10[Enter]  ←プロンプトのところで入力データ待ちになる

それでは、sample.sh の中の２つの echo コマンドに、-n オプションを追加してください。

#!/bin/sh
d=`date +'%m月%d日'`
echo "今日は$dです。"
echo -n "あなたは昭和何年生まれですか？"
read year
echo -n "あなたは何月生まれですか？"
read month
echo "あなたの誕生月のカレンダーです。"
cal $month `expr $year + 1925`

追加できたら C-x C-s で sample.sh を保存し、ターミナルのウィンドウで sample.sh を実行してみてください。

$ ./sample.sh[Enter]

１．７　sh の終了

実は sh は csh より古く、Unix の初期のログインシェルとして使われていました。現在ではログインシェルとして使用するよりも、プログラミング言語としてよく使われます。ただし bash（皆さんが今使っている sh）は、ログインシェルとしても良く使われています。

$ exit[Enter]
%    ←csh のプロンプトに戻る

１．８　カウンターを作ってみる

次に、sh スクリプトで数を数えるコマンド（カウンタ）を作ってみましょう。カウンターとは、下の例のように、実行するたびに出力する数値が１ずつ増えていくコマンドです（これはあくまでも例ですから、今はまだ実行できません）。

% ./counter.sh[Enter]
1
% ./counter.sh[Enter]
2
% ./counter.sh[Enter]
3 ←実行するたびに数が増えていく

counter.sh は数値（カウント）を出力するとすぐに終了してしまいますから、何らかの方法で前回出力した数値（カウント）が何だったか覚えておく必要があります。ここではこれをファイルに記録しておくことにします。この段取りは次のようになります。

1. 前回出力したカウントをファイルから取り出す
2. このカウントに１を加える
3. この結果を出力する
4. この結果をファイルに記録しておく

カウントを記録しておくファイルのファイル名は count.dat とします。変数にデータを格納するには read コマンドを使用しますが、ここではそのデータを count.dat から取り出す必要があります。したがって、このファイルの中からデータを取り出してシェル変数に格納するには、read コマンドの標準入力をリダイレクトして、count.dat からデータを取り出すようにします。

read count < count.dat

ただし、最初に counter.sh を実行した時には前回のカウントは調べられませんから、その場合はカウントを 0 としておく必要があります。最初に counter.sh を実行したときには、おそらく count.dat は存在しないでしょうから、このファイルが見つからなければ counter.sh を初めて動かしたのだと判断できます。あるファイルが存在するかどうかを調べるには、test コマンドを使います。

$ ls[Enter]  ←何かコマンドを実行してみる
（ファイル名の一覧が出力される）
$ echo $?[Enter]
0 ←終了ステータス 0（ls の実行成功）

$ ls xyz[Enter]  ←引数に存在しないファイル名を指定
ls: xyz: そのようなファイルやディレクトリはありません
$ echo $?[Enter]
1 ←終了ステータス 1（ls の実行失敗）

$ test -f xyz[Enter]
$ echo $?[Enter]
1 ←test コマンドは何も言わないが終了ステータスは 1
$ test -f sample.sh[Enter]
$ echo $?[Enter]
0 ←sample.sh というファイルはさっき作ったのであるはず

test コマンドはファイルの有無のほかにも、いろんなことを調べることができます。詳しくは man test で調べてください。これと if という制御文を組み合わせれば、終了ステータスをもとにコマンドの実行順序を制御（分岐）できます。

if コマンド
then
    （上のコマンドの実行が成功したときに
     この部分のコマンドが実行される）
else
    （上のコマンドの実行が失敗したときに
     この部分のコマンドが実行される）
fi

すなわち、「もし(if)コマンドの実行が成功した、ならば(then) 前半部分のコマンドを実行する、さもなければ(else)後半部分のコマンドを実行する」という実行順序の制御を行います。ここでは count.dat というファイルが存在すれば、それからデータを取り出し、さもなければ（ファイルが存在しなければ）データを 0 とするという処理を行いますから、次のようなスクリプトになります。

if test -f count.dat
then
    read count < count.dat
else
    count=0
fi

これでようやく「前回のカウント」をシェル変数 count に取り出すことができました。それでは、これに1を加えましょう。シェル変数 count の値は $count として参照できます。expr コマンドを使って、これに 1 を加えます。これは expr $count + 1 でできます。この出力を再び count に格納します。それには `～` を使います。

count=`expr $count + 1`

あとは、このシェル変数 count の値を標準出力に出力し、さらにファイル count.dat にも保存すれば完了です。コマンドの出力をファイルに保存するには、標準出力をリダイレクトします。

echo $count
echo $count > count.dat

すべての処理が終わったら、sh スクリプトを終了します。sh スクリプトの終了にも exit コマンドを使いますが、その引数にこのスクリプトの終了ステータスを指定します。sh スクリプトが正しく仕事を完了して終了するなら、通常ここに 0 を指定します。終了ステータスを指定しなければ、sh スクリプト内で最後に実行したコマンドの終了ステータスが、スクリプトの終了ステータスとなります。

exit 0

実際の counter.sh の作成は課題として行ってください。

１．９　その他の実行制御

sh には if 以外に繰り返しを行う for や while、複数の条件に分岐できる case などの実行制御機能があります。

for x in this is a pen.
do
    echo $x
done

for は in の右側に書かれたものを一つ一つシェル変数 x に格納し、そのたびに do ～ done の間を実行します。上の例では x に this を入れた後 echo $x を実行し、次に is を格納して echo $x を実行するという具合に、this、is、a、pen. の４つに対してそれぞれ echo $x が実行されます。ここにワイルドカードを指定すれば、カレントディレクトリにある一つ一つのファイルに対して処理を行うことができます。

while read x
do
    echo $x
done

while は while の右側に書かれたコマンドの終了ステータスが真の間、do ～ done の間を繰り返し実行します。上の例では read が成功している間、すなわちデータの入力が行われている間、echo $x が実行されます。データの入力が終了した（ファイルの終わりに達した）場合などに終了ステータスは偽になりますから、繰り返しは終了します。

case $x in
a)
    echo "$x は a というファイル"
    ;;
b*)
    echo "$x は b で始まるファイル"
    ;;
*)
    echo "$x はその他のファイル"
    ;;
esac

case は in との間に書かれたものと、")" のところに書かれた文字列パターン（case ラベル）との間でパターンマッチング（文字列パターンの照合）を行います。この文字列パターンにもワイルドカードが使用できます。

for file in *
do
    case $file in
    *.bak|*~)
        echo "$file はバックアップファイルです。"
        rm -i $file
        ;;
    *.txt)
        echo "$file はテキストファイルです。"
        echo -n "中身を見ますか？"
        read answer
        case $answer in
        y*)
            less $file
        esac
        ;;
    *)
    echo "$file はその他のファイルです。"
    ;;
esac

上の例は、カレントディレクトリにあるすべてのファイル (*) について、ファイル名の最後が ".bak" または (|) "~" のファイルは「バックアップファイル」であるとみなして削除します。また、ファイル名の最後が ".txt" のファイルは「テキストファイル」とみなして、ページャ (less) を使って中身を見るかどうかたずねます。ここで yes など y で始まる文字を入力すれば、中身を見ます。

２．Perl スクリプト

２．１　プログラミング言語 Perl

sh スクリプトは他のコマンドを組み合わせて使用することで、非常に柔軟に目的の仕事をこなすスクリプトをスクリプトを作成することができます。その一方で、sh スクリプトはひとつの仕事をこなすのにも複数のコマンドを動員しなければならないという効率の悪さや、組み合わせたコマンドの間でデータをやり取りするのにシェル変数やパイプくらいしか使えないという使いにくさもあります。

Perl を使えば、sh スクリプトで実現されるような仕事を単一のコマンドで実現することができます。Perl にはログインシェルとして使えるような、対話的なコマンド操作の機能はありませんが、非常に多くのことを単一のコマンドで実現するために、Perl には「なんでもあり」と言えるほど多くの機能が組み込まれています。ここでは、その端っこすら紹介できませんが、まあこんな感じのスクリプトになるというあたりを見てください。

というか、Perl にまで手を伸ばしている時間はさすがにナイ・・・

２．２　Perl スクリプトの作成

counter.sh を Perl で作成してみます。ファイル名は counter.pl にしましょう。Perl スクリプトの拡張子には .pl が使われることが多いようです。演習室のコンピュータでは Perl コマンドは /usr/bin/perl にありますから、Perl スクリプトの最初の１行は次のようになります。

#!/usr/bin/perl

次に、ファイル count.dat の有無を調べて、もしあればそこからデータを読むわけですが、Perl を含めて一般的なプログラミング言語では、データファイルを読み書きする前に、通常ファイルを開くという手続きが必要になります。Perl では open という関数を使います。ファイルの有無は、open が成功したか失敗したかで判断できます。

#!/usr/bin/perl
if (open COUNT, "<count.dat") {
    $count = <COUNT>;
    close(COUNT);
}
else {
    $count = 0;
}

• COUNT はファイルハンドルと呼ばれ、開いたファイルに結合します。開いたファイルを読み書きはこれを介して行います。
• "<count.dat" は開くファイル名ですが、先頭の "<" はそのファイルから読み出しのみ行うことを指定します。
• open 関数はファイルを開くことに成功すると真になります。
• <COUNT> はファイルハンドル COUNT に結合しているファイルからデータを１行分取り出します。
• 開いたファイルは、使い終わったら close 関数を使って閉じます。
• シェルの変数は参照時のみ $ を付けますが、Perl の変数には常に $ を付けます。
• Perl の if は条件を ( ～ ) でくくります。( ～ ) を省略する書き方もあります。
• 文の終わりには必ず ;（セミコロン）を付けます。

次に、読み出したカウントを１増します。

#!/usr/bin/perl
if (open COUNT, "<count.dat") {
    $count = <COUNT>;
    close(COUNT);
}
else {
    $count = 0;
}
++$count;

• ++ という演算子は変数の内容を１増します。++$count; は $count = $count + 1; と同じです。

そして、$count を出力します。

#!/usr/bin/perl
if (open COUNT, "<count.dat") {
    $count = <COUNT>;
    close(COUNT);
}
else {
    $count = 0;
}
++$count;
print $count, "\n";

• print 関数は引数を出力します。これは出力に改行を追加しないので、改行文字 "\n" も出力します。

最後に $count をファイルにも出力します。

#!/usr/bin/perl
if (open COUNT, "<count.dat") {
    $count = <COUNT>;
    close COUNT;
}
else {
    $count = 0;
}
++$count;
print $count, "\n";
open COUNT, ">count.dat" or die "count.dat: $!\n";
print COUNT $count, "\n";
close COUNT;
exit 0

• ">count.dat" はファイル count.dat を書き込みのみ行うことを指定して開きます。
• die は引数に書いたものを標準エラー出力に出力して、Perl スクリプトを終了させます。
• $! には直前に起きたエラーの内容（エラーコード）が入っています。
• or は「または」です。ファイルを開け、さもなければ（開けなければ）死ね、ということです。
• print の引数にファイルハンドルを指定すると、それに結合しているファイルにデータを出力します。
• exit は Perl スクリプトを終了させます。引数の 0 は終了ステータスです。正常終了のときは 0 を指定します。

課題

（１）今日の授業の「１．５　引用符」のところで使った「cal $month `expr $year + 1925`」というコマンド行の動作を説明しなさい。

（２）実際に counter.sh を作成しなさい。

解答は一つのメールにまとめて tokoi@sys.wakayama-u.ac.jp まで送ってください。Subject: は「第７回」にしてください。