Lecture 15 - บรรยายครั้งสุดท้ายในภาคเรียนนี้

ฟังก์ชันใน bash
-------------
รูปแบบ

[function] ชื่อฟังก์ชัน ()
{
     คำสั่งของฟังก์ชัน
     .
     .
     return ค่า		# เฉพาะในกรณีที่ต้องคืนค่าให้ผู้เรียก
}

ผู้เรียกผ่าน parameter ไปยังฟังก์ชัน ผ่าน command line parameter 

การจัดการกับแฟ้มและ File descriptor
--------------------------------
โพรเซสต้องทำการเปิดเแฟ้มก่อน จึงจะสามารถอ่าน/เขียนแฟ้มนั้นได้ เมื่อโพรเซสเปิดไฟล์ ระบบปฏิบัติการ Unix จะกำหนดตัวเลขจำนวนเต็มเป็นตัวแทนแฟ้มนั้น ตัวเลขนี้เรียกว่า file descriptor (ตัวบอก-ราชบัณฑิตยสถาน) ซึ่งใช้เป็นดัชนีไปตารางของแฟ้มที่โพรเซสเปิดใช้งานอยู่ในขณะนั้น ตารางนี้เรียกว่า File descriptor table  เมื่อเปิดแฟ้มแล้วการเขียน/อ่านทำได้โดยการอ้างอิง file descriptor เมื่อปิดแฟ้ม file descriptor ของแฟ้มนั้นจะว่างลง สามารถนำไปหมุนเวียนเพื่อใช้ในการเปิดแฟ้มต่อไปได้ โพรเซสแต่ละโพรเซสมีตารางแฟ้มที่เปิดใช้งานอยู่เป็นของตัวเอง ไม่เกี่ยวข้องกับโพรเซสอื่น

โดยปกติเมื่อมีการสร้างโพรเซส ระบบปฏิบัติการจะเปิดแฟ้มให้สามแฟ้มโดยอัตโนมัติ ได้แก่ standard input (file descriptor 0), standard output (file descriptor 1), และ standard error (file descriptor 2) ซึ่งโพรเซส เกือบทั้งหมดจำเป้นต้องใช้ และสามารถเปลี่ยนทิศทางได้

     - การเปลี่ยนทิศทาง input ใช้เครื่องหมาย < 
     - การเปลี่ยนทิศทาง output ใช้เครื่องหมาย > หรือ 1> 
     - การเปลี่ยนทิศทาง error ใช้เครื่องหมาย 2> 

สำหรับการเปลี่ยนทิศทางของแฟ้มอื่นๆ นอกเหนือจากนี้ไม่สู้จะมีความหมายและไม่ค่อยมีประโยชน์ในทางปฏิบัติ 

การเปิดแฟ้มของเชลล์
----------------
การเปิดแฟ้มของ bash  ได้โดยใช้คำสั่ง exec ซึ่งเป็นคำสั่งภายในของ bash เช่น

     exec n> outfile 
     exec m < infile

บรรทัดแรกเป็นการเปิดแฟ้ม outfile สำหรับส่งข้อมูลออก (output) หรือเป็นการเปิดแฟ้มสำหรับเขียน และกำหนดให้มี file descriptor เป็น n ส่วนบรรทัดที่สองเป็นการเปิดแฟ้ม infile สำหรับรับข้อมูลเข้า (input) หรือเป็นการเปิดแฟ้มสำหรับอ่าน และกำหนดให้มี file descriptor เป็น m
   
Duplicating a file descriptor
-----------------------------
เครื่องหมาย <& ใช้สำหรับ duplicate file descriptor ของแฟ้ม input และเครื่องหมาย >& ใช้สำหรับ duplicate file descriptor ของแฟ้ม output การ duplicate file descriptor ช่วยให้ผู้ใช้สามารถอ้างอิงแฟ้มโดยใช้ file descriptor ของแฟ้มที่เปิดอยู่แล้วได้ เช่นแฟ้ม log มี file descriptor เป็น n สามารถ duplicate ให้มี file descriptor เป็น 0 เพื่อให้การอ่าน input จากแป้นพิมพ์เปลี่ยนเป็นการอ่านข้อมูลจากแฟ้ม log ได้ 

    exec n <&m

แฟ้มที่เปิดอยู่แล้ว (และมี file descriptor แล้ว) สามารถใช้แฟ้มสำหรับการ input และ output ได้สองแบบคือ แบบแรกเป็นการเปลี่ยนทิศทาง input/output จาก command line 

     - เปลี่ยนทิศทาง standard output ไปยังแฟ้มที่มี file descriptor เป็น n, >&n
     - เปลี่ยนทิศทาง standard input มาจากแฟ้มที่มี file descriptor เป็น n, <&n

และ แบบที่สองคือการใช้คำสั่ง read และคำสั่ง echo ซึ่งเป็นคำสั่งภายในของเชลล์ 
เมื่อเชลล์มีการเรียกใช้คำสั่ง รวมทั้งฟังก์ชัน เชลล์ย่อยที่สร้างขึ้นเพื่อทำงานจะ inherit แฟ้มและ file descriptor ที่มีอยู่ไปด้วย - การปิดแฟ้มที่ใช้งานแฟ้มเสร็จแล้ว (ที่มี file descriptor เป็น n) ทำได้โดยใช้

      exec n<&- 

เมื่อมีการเรียกใช้ฟังก์ชันของเชลล์ชื่อ mycp โดยมีชื่อแฟ้ม 2 แฟ้มเป็น argument ฟังก์ชันจะทำการคัดลอกแฟ้มแรกไปยังแฟ้มที่สอง หากมีชื่อแฟ้มเพียงชื่อเดียว ฟังก์ชันจะทำการคัดลอกข้อมูลในแฟ้มออกทาง standard output และในกรณีที่ไม่มีการกำหนด argument เลย จะเป็นการคัดลอกข้อมูลที่ป้อนเข้ามาทาง standard input ไปยัง standard output 
  

ตัวอย่างโปรแกรมพร้อม comment
-------------------------

ตัวอย่างที่ 1 - mycp
----------------
$ cat mycp
function  mycp ()
{
     case $# in
          0)
               # ไม่มี command line argument ใดเลย 
               # กำหนดให้ file descriptor หมายเลข 3 ควบคู่ (duplicates) กับ standard input และ
               # กำหนดให้ File descriptor หมายเลข 4 ควบคู่กับ standard output
               exec 3<&0 4<&1
               ;;
          1)
               # มี argument เพียงตัวเดียว -- argument นี้คือชื่อแฟ้ม
               # เปิดแฟ้มที่กำหนด เป็นแฟ้มข้อมูลเข้า (เปิดสำหรับการอ่าน) โดยให้มี  file descriptor เป็น 3
               # เนื่องไม่มีการกำหนดแฟ้มข้อมูลออก แสดงว่าผู้ใช้ต้องการคัดลอกข้อมูลในแฟ้มที่กำหนดออก
               # หน้าจอ จึงทำการควบรวม file descriptor ของแฟ้มข้อมูลออกเข้ากับ standard output
               exec 3< "$1" 4<&1
               ;;
          2)
               # มี argument สองตัว -- มีทั้งชื่อแฟ้มต้นฉบับ และชื่อแฟ้มที่จะใช้เป็นสำเนา เปิดแฟ้มต้นฉบับสำหรับการอ่าน
               # โดยกำหนดให้มี file descriptor เป็น 3 และเปิดแฟ้มสำเนาสำหรับการเขียนโดยกำหนดให้มี file descriptor เป็น 4
               exec 3< "$1"  4> "$2"
               ;;
          *)
               echo "Usage: mycp [source [destination]]"	# กรณีอื่นเป็น error
               return 1
               ;;
     esac

     # เรียกโปรแกรม cat โดยให้ข้อมูลเข้ามาจากแฟ้มที่มี file descriptor เป็น 3 และ
     # ให้ส่งผลลัพธ์ออกไปยังแฟ้มที่มี file descriptor เป็น 4
     cat <&3  >&4

     # ปิดแฟ้มข้อมูลเข้าและข้อมูลออกโดยใช้ descriptors 
     exec 3<&-  4<&-
}

# หากต้องการดูการทำงานของฟังก์ชันต้องมีผู้เรียก โดยส่ง command-line argument เป็น parameters ไปให้ 
mycp "$@"


ตัวอย่างที่ 2 - sortmerg
--------------------
โปรแกรมต่อไปนี้ ใช้สำหรับเรียงข้อมูลในแฟ้มชนิด text file จำนวน 2 แฟ้ม และนำข้อมูลจากทั้งสองแฟ้มมาผสาน
(merge) เข้าด้วยกัน และแสดงผลลัพธ์ทาง standard output

$ cat sortmerg
#!/bin/bash

usage ()
{
     if [ $# -ne 2 ]; then
          echo "Usage: $0 file1 file2" 2>&1
          exit 1
     fi
}

# กำหนดไดเรกทอรีสำหรับใช้เก็บแฟ้มชั่วคราว ในกรณีที่ผู้ใช้ไม่ได้กำหนดค่าในตัวแปร TMPDIR หรือ 
# กำหนด Default temporary directory เป็นไดเรกทอรี tmp ในไดเรกทอรีปัจจุบัน 
# ในการใช้งานจริง โดยทั่วไปควรกำหนดเป็น /tmp # ความหมายของคำสั่งจะอธิบายในห้องเรียน
: ${TEMPDIR:=./tmp}			

# ตรวจสอบจำนวน argument โดยเรียกฟังก์ชัน usage
usage "$@"

# สร้างแฟ้มชั่วคราวสำหรับใช้ในการเรียงข้อมูล
file1=$TEMPDIR/$$.file1
file2=$TEMPDIR/$$.file2

# เรียงลำดับข้อมูลด้วยโปรแกรม sort -- เปลี่ยนทิศทางผลลัพธ์ไปยังแฟ้มชั่วคราว 
sort $1 > $file1
sort $2 > $file2

# เปิดแฟ้มชั่วคราว (ตัวแปร $file1 และ $file2) สำหรับอ่าน กำหนดให้มี file descriptors เป็น 3 และ 4
exec 3<$file1
exec 4<$file2

# อ่านข้อมูลบรรทัดแรกจากแต่ละแฟ้ม เพื่อเริ่มต้นทำงาน สังเกตการเปลี่ยนข้อมูลเข้าจากแป้นพิมพ์เป็นแฟ้มที่มี
# file descriptor เป็น 3 และ 4
read Line1 <&3
status1=$?
read Line2 <&4
status2=$?

# หากข้อมูลของทั้งสองยังไม่หมด เปรียบเทียบข้อมูลทั้งสองบรรทัด และเขียนข้อมูลที่มีลำดับมาก่อน
# จากนั้นจึงอ่านข้อมูลจากแฟ้มมาแทนบรรทัดที่เขียนแล้ว
while [ $status1 = 0 -a $status2 = 0 ]; do
     if [[ "$Line2" > "$Line1" ]]; then			# สังเกตการใช้วงเล็บซ้อน [[ ... ]]
          echo -e "1.\t$Line1"				# สังเกตเงือนไขของคำสั่ง test
          read -u3 Line1				# สังเกต option -u ของ read
          status1=$?
     else
          echo -e "2.\t$Line2"
          read -u4 Line2
          status2=$?					# สังเกตการใช้ $? เพื่อนำไปใช้เป็น end-of-file

     fi
done

# เมื่อออกจาก while loop แสดงว่าข้อมูลในแฟ้มใดแฟ้มหนึ่ง หรือทั้งสองแฟ้มหมดลง จากนั้นจึงอ่านข้อมูล
# จากแฟ้มที่เหลือ ส่งออกทาง output จนหมด -สังเกตการใช้ประโยชน์จาก zero-or-more ของ while 

# แฟ้มแรก - File1:
while [ $status1 -eq 0 ]; do
     echo -e "1.\t$Line1"
     read -u3 Line1
     status1=$?
done

# แฟ้มที่สอง - File2:
while [ $status2 -eq 0 ]; do
     echo -e "2.\t$Line2"
     read -u4 Line2
     status2=$?
done

# ปิดแฟ้ม และกำจัดแฟ้มชั่วคราว Close and remove both input files
exec 3<&- 4<&-
rm -f $file1 $file2
exit 0

คำถาม
-----
1. คำสั่ง : ${TEMPDIR:=./tmp} ใช้สำหรับทำงานใด?
2. คำสั่ง read Line1 <&3 และ read -u3 Line1 มีการทำงานเหมือนกันหรือไม่? จะทดสอบได้อย่างไร?
3. หากเปลี่ยนคำสั่ง 
        if [[ "$Line2" > "$Line1" ]]; then 
    เป็น
        if [ "$Line2" > "$Line1" ]; then
    ผลลัพธ์ของโปรแกรมเหมือนกันหรือไม่? อย่างไร?
4. หากเปลี่ยนโครงสร้าง 
    while [ $status1 -eq 0 ]; do
         ... ... 
    done
    เป็นโครงสร้าง until..do..done การทำงานของโปรแกรมจะเหมือนเดิมหรือไม่? อย่างไร?

1. คำสั่ง : ${TEMPDIR:=./tmp} ใช้สำหรับทำงานใด?
2. คำสั่ง read Line1 <&3 และ read -u3 Line1 มีการทำงานเหมือนกันหรือไม่? จะทดสอบได้อย่างไร?
3. หากเปลี่ยนคำสั่ง 
        if [[ "$Line2" > "$Line1" ]]; then 
    เป็น
        if [ "$Line2" > "$Line1" ]; then
    ผลลัพธ์ของโปรแกรมเหมือนกันหรือไม่? อย่างไร?
4. หากเปลี่ยนโครงสร้าง 
    while [ $status1 -eq 0 ]; do
         ... ... 
    done
    เป็นโครงสร้าง until..do..done การทำงานของโปรแกรมจะเหมือนเดิมหรือไม่? อย่างไร?

  
Expanding null and unset variables
----------------------------------
เมื่อ shell script ทำงาน, ตัวแปร $name หรือ ${name} จะถูกแทนที่ด้วย "ค่า" ในกรณีที่ตัวแปรนั้นไม่ได้ถูกกำหนดค่ามาก่อน หรือมีการยกเลิกค่าด้วยคำสั่ง unset จะทำให้ค่าของตัวแปรเป็น null ซึ่งผู้เขียนโปรแกรมสามารถดำเนินการกับตัวแปรที่มีค่าเป็น null ได้สามแบบคือ
     - ใช้ค่า default สำหรับตัวแปรนั้น (:-)
     - กำหนดค่า default ให้แก่ตัวแปรนั้น (:=)
     - แสดง error message (:?)

:- Use a default value
----------------------
     ${name:-default}

     if  name is null or unset  then
         expand default and use the expanded value in place of name
     else
         use name
     end{if} 

การ expand default ไม่มัผลทำให้ค่าของตัวแปรเปลี่ยนไป ตัวแปรนั้นยังคงอยู่และมีค่าเป็น null ต่อไป

:= Assign a default value
-------------------------
     ${name:=default}

     ไม่ว่าตัวแปรนั้นจะมีค่ามาก่อนหรือไม่ตาม 
     expand default and assign the expanded value to name
     use name

     :(null) buitin
     หากต้องการทดสอบก่อนว่าตัวแปรนั้นเป็น null หรือไม่ ทดสอบด้วย : (null)
     :  ${name:=default}
      
     if  name is null or unset  then
         expand default and assign the expanded value to name
         use name
     end{if}

:? Display an error message
---------------------------
     ${name:?message}
     เป็นพียงการแสดง error ไม่มีผลให้ shell หยุดทำงาน ในกรณีที่ไม่กำหนด message จะได้ default error message ของ shell
     
     $ echo ${var:?}
     -bash: var: parameter null or not set

     $ echo ${var:?$(date +%T) error, variable not set}
     -bash: var: 05:54:23 error, variable not set