最低限 Unix / Linux [II] 【2. シェル】

ここで学ぶのはシェルについてです.
レクチャーで学んだとおり, シェルは人間と計算機の仲介をするソフトウェアで, 我々はこのソフトウェアを介して計算機に対して作業を要求することになります.
実習では, 皆さんがメインで使うことになるシェル「bash」の使い方や機能について 実際に使いながら学んでいきます.
2 章のセクションは2-1 から2-3 (2-4 は付録, 時間があればやってください.) まであります.

[2-1] 使用シェルを確認する

$ echo $SHELL
/bin/bash

ログインシェルとは?

[2-2] bash の各種機能を試す

[2-2-1] ファイル, コマンド名の補完機能

$ ls /[Tab][Tab]
bin          etc          lost+found  proc         srv     var
boot         home         media       root         sys     vmlinuz
cdrom        initrd.img   mnt         sbin         tmp
dev          lib          opt         selinux      usr     

$ ls /h[Tab]
$ ls /home/

<-- [Tab] は Tab キーを表します. ここでは二回叩きましょう. 
--> 「/」以下のファイルは複数あるので候補リストが表示されます




--> /h で始まるディレクトリは /home しかないため, 
    [Tab]を一回押すだけで「/home/」が補完されます

[2-2-2] ヒストリ機能

$ cat .bashrc
# ~/.bashrc: executed by bash(1) for non-login shells.
---------
中略
---------
# sources /etc/bash.bashrc).
if [ -f /etc/bash_completion ]; then
    . /etc/bash_completion
fi
$ [↑]
$ cat .bashrc

<-- .bashrc (bash の設定ファイル)を見る
--> .bashrc ファイルの内容が表示される







<-- [↑], または Ctrl-p を押すと以前に入力したコマンドを呼び出すことができる.

history コマンド

$ history
   33  cd etc/
   34  ls
---------
中略
---------
  509  cat .bashrc
  510  history 

<-- history コマンドを入力
--> 過去にそのアカウントで入力したコマンドの履歴が表示される

$ !509
cat .bashrc
# ~/.bashrc: executed by bash(1) for non-login shells.
---------
以下略
---------

<-- 履歴番号509のコマンドを呼び出す
--> cat .bashrc と解釈される

[2-2-3] メタキャラクタ（ワイルドカード）

$ mkdir work/
$ cp *.txt work/

$ rm *.txt

<-- カレントディレクトリ内で末尾が .txt という
    ファイルを work 以下にコピーする. 
<-- カレントディレクトリ内で末尾が .txt という
    ファイルを消去する. 

$ rm * 

ここでは実行しないように!!!

[2-2-4] リダイレクション

$ echo "hello world"
hello world

$ echo "hello world" > hello.txt

$ cat hello.txt
hello world

$ cat hello.txt > world.txt
$ cat world.txt
hello world

$ date >> world.txt
$ cat hello.txt >> world.txt
$ cat world.txt
hello world
Mon Apr 18 13:52:46 JST 2016
hello world

<-- 「>」が echo "hello world"
    の結果を hello.txt に書き込む.
<-- hello.txt の中身を表示させる
--> 表示

<-- 次にhello.txtの中身をworld.txtにリダイレクト
<-- world.txt の中身を表示させる
--> 表示

<-- 「>>」を使うと上書きされずに下の行に追加される.

<-- world.txt の中身を表示させる
--> 表示

[2-2-5] パイプ

上記のリダイレクションでは表示される結果をファイルに書き出しました. これに対し, パイプ「|」を使用すると結果をコマンドに送ることができます.

ここではたくさんファイルが含まれているディレクトリの例として/devファイルをあげています.

$ ls -la /dev 
           :

$ ls -la /dev | less
           :

$ ls -la /dev | grep "sda" | less

<-- /dev 以下のファイルを表示
--> 大量の情報が表示される

<-- パイプ「|」で結果をコマンド「less」に送る
--> 結果を less で見ることができる. q で終了.

<-- パイプを連続で使うことで複数のコマンドを連結して使うこともできる.
    (「grep」コマンドで "sda" という文字列を含む行のみを抽出し, 結果を less で見る)

[2-2-6] シェル変数

bashは, シェル自身の動作を定義する変数を持っています. この, シェルが内部で保持している変数を, "シェル変数"と言います. シェルスクリプトや, コマンドの入力の際に, 値を一時的に格納して後で再利用できるようにするための変数でもあります. 後述の環境変数と違い, シェル以外のプログラムからは参照できません.

基本的に, 変数名をつける際は, 好きなようにつけて構わないのですが, 環境変数やすでに定義されているシェル変数とは重ならないように指定した方が無難です.

• 現在設定されているシェル変数を見るには, set と打ち込みます.
• シェル変数の設定と変更は, "＝"を使います. (シェル変数名＝シェル変数の値)
• シェル変数の値を調べるには, echo $変数名 と打ち込みます. 変数名の前に$を忘れずに入れるようにしてください.
• シェル変数の削除は, unset コマンドを使います. (unset シェル変数名)

シェル変数に値を代入して, そのシェル変数を表示させて見ましょう.

$ set
略

$ var='Hello?'
$ echo $var
Hello?

$ set |grep "var='Hello?'"
var='Hello?'

$ unset var
$ echo $var

<-- シェル変数の一覧表示


<-- シェル変数 var に Hello? を代入
<-- シェル変数 var を表示
--> シェル変数 var 内の値が表示されます

<-- シェル変数一覧の中のvar を検索して表示


<-- シェル変数 var を削除
--> なにも表示されません

もう一つの例として, プロンプトの表示を変えてみましょう. プロンプトの表示は, シェル変数"PS1"を用いて設定することが出来ます (¥マークとバックスラッシュは相互に読み替えて下さい.各自の環境により表示が異なることがあります.).

$ PS1="\u% "

user%

user% PS1="\d$ "
Fri May 7$

Fri May 7$ PS1="\s-\v\$ "
bash-3.2$ 

bash-3.2$ PS1="\u@\h:\w\$ "
user@joho:~$ 
user@joho:~$ sources .bashrc 

<-- プロンプト表示を"ユーザ名%"にする
    (詳細は以下の表を参照)
--> userは自分のユーザ名

<-- プロンプト表示を"日付%"にする


<-- プロンプト表示を"シェルの名前-バージョン"にする


<-- プロンプト表示を"ユーザ名@ホスト名:作業ディレクトリ"にする


<-- 環境設定を初期状態にする.この方法でもプロンプト表示を戻すことができる.

[2-3] 環境変数を設定する

• 現在設定されている環境変数を見るには, printenv と打ち込みます.
• 環境変数の設定と変更は, export コマンドを使います.

環境変数には, あらかじめ使い方が決められたものがあり, 変更には注意が必要です.

例として, 以下の４つのコマンドを順番に入力してみてください.

$ export LC_ALL=C
$ man passwd
$ export LC_ALL=ja_JP.UTF-8
$ man passwd

<--言語環境をデフォルト(英語)にする
<--passwd のマニュアルを表示する(終了するには[q])
<--言語環境を日本語にする
<--passwd のマニュアルを表示する

$ echo $PATH
/usr/local/bin:/usr/bin:/bin:/usr/local/games:/usr/games
$ date
Fri May  7 14:18:18 JST 2016

$ export PATH=""
$ date
bash: date: command not found
$ /bin/date
Fri May  7 14:20:10 JST 2016

$ export PATH="/usr/local/bin:/usr/bin:/bin:/usr/local/games:/usr/games"
$ date
Fri May  7 14:22:45 JST 2016

<-- 環境変数 PATH を表示させます


--> date コマンドで
    現在の時刻が表示されます.
<-- 環境変数 PATH を空にします.

--> date コマンドは無いと言われました. 
<-- date コマンドの絶対パスを指定しました.
--> 現在の時刻が表示されます.

<-- 環境変数 PATH の設定を元に戻します.

--> date コマンドで
    現在の時刻が表示されます.

[2-4] 付録(シェルの種類やその他の機能など)

エイリアス（別名）機能

あるコマンドに対して, 別名をつけたいときに用います.

alias 別名＝コマンド名

alias 別名＝'オプション付きのコマンド名'

rm -i(-i オプションは実行確認) を rm と変更してみましょう.

$ echo "hello world" > hello.txt
$ rm hello.txt

$ echo "hello world" > hello.txt
$ rm -i hello.txt
rm: remove regular file ‘hello.txt’?

$ echo "hello world" > hello.txt
$ alias rm='rm -i'
$ rm hello.txt
rm: remove regular file `hello.txt'?

<-- hello.txt ファイルを作成
<-- hello.txt ファイルを削除

<-- hello.txt ファイルを作成
<-- hello.txt ファイルを削除
-->  削除の確認の問い合わせ．y でファイル削除, n で取り消し

<-- hello.txt ファイルを作成
<-- rm -i を rm として登録
<-- hello.txt ファイルを削除
--> -i オプションをつけなくても削除の確認の問い合わせをしてくれる. y でファイル削除, n で取り消し

ジョブ制御(この内容はXwindow system起動時にのみ行える内容です.本年度はコマンドの実行はせず, 読んでください.)

• フォアグランドジョブ：
  通常シェルでコマンドを実行すると, その作業はジョブとして登録され, そのコマンドが終了するまで次のコマンドを実行することが出来ません.
  このような, シェルが「専念している」 job のことを"フォアグランドジョブ"と言います.
  
• バックグラントジョブ：
  これに対して, コマンドの末尾に & を付けて実行すると, シェルはコマンドの終了を待たずに, すぐ次のコマンドを受け付ける状態になります.
  このような, シェルが「片手間に実行している」 job のことを"バックグランドジョブ"と言います.
  

1. xeyes : マウスカーソルを目で追うだけのソフトウェア
2. xclock : 時計を表示するソフトウェア

$ xeyes 

<-- xeyes というアプリケーション(ポインタを追いかける目玉)が起動します. 

[Ctrl - C] 
^C

<-- フォアグランドジョブは Ctrl-C(Ctrlキーを押しながら C キーを押す) で強制終了できます(Ctrl-Z で一時停止にすることもできます).
--> これで xeyes が終了します.

$ xeyes &
[1] 20758
$ xclock &
[2] 20759

<-- 今度は xeyes の末尾に & をつけて実行しましょう
--> 先ほどと違い, xeyes を実行しつつシェルは入力待ちの状態になります([]の中はjobナンバー, そのあとの数字はプロセスID を示しています)
<-- バックグランドジョブは複数登録できます

$ jobs
[1]-  実行中               xeyes &
[2]+  実行中               xclock &

<-- jobs コマンドでバックグランドジョブのリストを呼び出します
--> 実行中のジョブのリストが表示されます. 左側の数字は job ナンバーです

$ kill %1
[1]   終了しました      xeyes
$ fg %2

[Ctrl-C]
^C
$ jobs

<-- kill コマンドを用いて job ナンバー 1 の xeyes を終了させます
--> 終了できました
<-- fg コマンドを用いて job ナンバー 2 の xclock をフォアグランドに呼び出します
--> フォアグランドに job が登録されたのでシェルは入力を受け付けなくなります
<-- [Ctrl-C]でフォアグランドジョブを終了します
--> 終了できました
<-- jobs で残っている job がないか確認してみましょう
--> 無ければプロンプトが返ってきます

シェルの組み込みコマンド

シェルで実行できるコマンドの種類には, 「外部コマンド」,「組み込みコマ ンド」, 「エイリアスで定義されたコマンド」等があります. 「外部コマン ド」は /bin/, /usr/bin/ 以下のディレクトリに個別に格納されており (例: ls, xterm) , 「組み込みコマンド」はシェルのプログラムに直接組み込まれ ています.「組み込みコマンド」には以下のようなものがあります.

echo, set, unset, alias, history, cd, ...

help コマンドを利用すると, これら組み込みコマンドの, 簡単な説明を得られます.

• （help で説明可能な）組み込みコマンドの一覧を表示：
  

  $ help

• 組み込みコマンドの説明を表示：
  

  $ help [組み込みコマンド名]

• 外部コマンドに関するマニュアル

  $ man [外部コマンド名]

• 組み込みコマンドに関するマニュアル (bash の場合)

  $ man bash

起動ファイル, 環境定義ファイル

環境変数やシェル変数, aliasを設定 or 変更しても, そのシェルを終了したりログアウト した場合その設定や変更は消えてしまいます. 一時的な変更ではなく個人で恒常的に環境変数やシェル変数を変更する場合, ホームディレクトリ以下に存在する .bashrc, .bash_profile を編集します. 例えば自分の作成したプログラムやスクリプトの置場にも PATH を通す場合, .bashrc や .bash_profile を編集する必要があるでしょう. この 2 つのファイルの役割は以下のようになっています.

ログインシェルとはユーザがログインした時直後に現れるシェルのことです (情報実験機のログインシェルは bash です.). ターミナル(xterm 等)を起動すると一緒にシェルも起動されますが, そのシェルは .bashrc を読み込んでいます. 2 つ設定ファイルがあって紛らわしいかもしれませんが, 混同しないように しましょう.

.bash_profile,.bashrc 共に「シェルスクリプト」になっています (シェルスクリプトに関しては後述します. ). それらのファイルの中身はコマンドが羅列してあると考えて下さい. ですから ls --color を ls にエイリアスし, LC_ALL 環境変数を日本語に したかったらファイル内に以下の 2 行だけ書いておけば良いです.

$ alias ls='ls --color'

$ export LANG=ja_JP.UTF-8

代表的なシェルの紹介

主要なシェルには以下のようなものがあります.

• sh（Bourne shell）：
  現在利用できるもっとも古いシェル. AT&T のベル研究所で開発され, 開発者の１人であるSteven Bourne 氏にちなんで名付けられた. 色々なシェルの中で共通項的な位置にあり, ほとんど全ての UNIX で利用できる標準的なシェルであるため, シェルスクリプトの作成には B シェルがよく用いられる.
• csh（c shell）：
  カリフォルニア大学バークレイ校の William Joy 氏が中心になって開発したシェルで, C 言語に似た構文を持つことから, この名前が付けられている. B シェルに比べ, ヒストリー機能やジョブ制御, エイリアスなどの機能が付加されており, 対話形式で使用する場合に便利である.
• bash（Bourne Again shell）：
  MIT（マサチューセッツ工科大学）の Brian Fox 氏が作成したシェルで, 現在, GNU ソフトウェアの一部として配布されている. bash は, 元来 B シェル において貧弱であった, ユーザーインターフェイスとしての機能を強化するため, ヒストリー機能, エイリアスなどが追加されている.
• ash (Almquist shell) :
  sh のクローンとして Kenneth Almquist 氏が作成し, 1989 年にオリジナル版がリリースされた. 非常に軽量なのでメモリが小さいマシンには適しているが, bash や csh などが持つ拡張機能は持たない.
• dash (Debian Almquist shell) :
  ash の NetBSD バージョンを拡張して debian 用に置き換えたシェルである. 1997 年初期に debian に移植され, 2002 年に dash と名前を変えた. 現在の jessie では /bin/sh は /bin/dash にリンクが貼られている. dash は可能限り軽量になるように作られており, 処理速度は bash よりも速い.
• zsh :
  Bourne shell の機能を拡張したシェルで，1990 年に当時プリンストン大学の学生Paul Falstad によって開発された． sh のみならず，bashやksh, tcsh などの有用な機能も取り込まれており，カスタマイズもかなり自由度が高い． 名前の由来は，当時プリンストン大学のTA であったZhong Shao のログイン名"zsh" より． 詳細は，2014/11/07 EPnetFaN 座学第20 回「ロースキルユーザによるzsh の紹介」
  
• その他：
  csh の拡張版である tcsh（TC shell）や, ksh などがある.

ここでは bash について説明しましたが, 時間があれば他のシェルも試しに 使ってみましょう.

$ sh
> 
$ ^[[A^[[A^[[D^[[D

$ exit

<-- これが sh に debian が改良を加えた「dash」である.
--> dashのプロンプト (bash とは違うモノが表示されるはず)
<-- ヒストリ機能は使えず, カーソルキー(矢印キー)
    を押してもこんな文字が表示されるだけ.
<-- 元のシェルに戻る.