Taach! – Der Morgenblog

Bash – Bedingte Ausführung mit if und die while-Schleife

Wie jede vernünftige Programmiersprache hat auch die Bash eine Möglichkeit Code nur dann abzuarbeiten wenn bestimmte Bedingungen eintreffen. Für alle, die mit Programmierung nicht viel zu tun haben: if wird in den meisten Programmiersprachen dazu verwendet das Programm bestimmte Dinge machen zu lassen, abhängig vom Zustand. Grundsätzlich gibt es für die Auswertung eines Audrucks in wahr und falsch das Kommando test. Allerdings ist if normalerweise ein klein wenig übersichtlicher zu verwenden. Ein Beispiel in C:

if( is_closed(WienerWald) ) {
    gehe_zu(McDonalds);
}
else {
    gehe_zu(WienerWald);
}

Dieses Codestück versucht zu ermitteln ob ein bestimmtes Restaurant geschlossen ist. Wenn es geschlossen ist, wird ein anderes Restaurant besucht. Wenn es nicht geschlossen ist, dann wird das fragliche Restaurant besucht. Die Funktion is_closed() liefert uns entweder wahr oder falsch zurück. Dies sind die einzigen Werte die das if selbst auswerten kann. Auf dieser Grundlage wird dann entschieden welcher Code ausgeführt wird. Wenn der Ausdruck wahr zurückliefert, dann wird der Code gleich nach dem if ausgeführt. Wenn der Ausdruck falsch zurückliefert, dann wird der Code nach dem else ausgeführt. Ist der Ausdruck falsch und es gibt jedoch kein else, wird das ganze if einfach übersprungen. So funktioniert das if in allen (mir bekannten) Programmiersprachen. Aus welchen Datenbeständen das Programm diese Information abfragt ist hier uninteressant. Es soll nur die bedingte Ausführung gezeigt werden.

In Bash ist die Syntax ähnlich:

if [ is_closed $WienerWald ]
then
    gehe_zu $McDonalds
else
    gehe_zu $WienerWald
fi

Wichtig dabei zu beachten ist, dass um die eckigen Klammern Leerzeichen stehen müssen, sonst wird ein Fehler ausgegeben und das if versagt. Ich weiß leider selbst nicht, warum die Bash hier so pickig ist. Bei den Klammern handelt es sich um eine Kurzform des Kommandos test, welches für die eigentliche Auswertung des Ausdrucks zuständig ist.

Vergleich zwischen Zahlen

Zwischen den Klammern kann grundsätzlich alles stehen was irgendwie zu wahr oder falsch abgeleitet werden kann. So können auch Zahlen oder Zeichenketten verglichen werden:

if [ $i -lt 10 ]
then
    echo "0$i"
else
    echo "$i"
fi

Dieses if fragt ab ob die Variable $i kleiner (lt = lesser than) ist als der Wert 10. Ist dies der Fall wird der Zahl eine führende Null vorangestellt, ist dies nicht der Fall, dann nicht. Das kann nützlich sein, wenn man bei formatierten Aufzählungen die Formatierung beibehalten will:

08 - ...             8 - ...
09 - ...    statt    9 - ...
10 - ...             10 - ...

Außer lt gibt es noch folgende Befehle zum Vergleichen von zwei Zahlenwerten:

• eq = equal            = Gleichheit
• ne = not equal        = Ungleichheit
• le = lesser or equal  = kleiner oder gleich
• ge = greater or equal = größer oder gleich
• gt = greater than     = größer als

Vergleich zwischen Zeichenketten

Auch Zeichenketten, sogenannte strings, können verglichen werden. Hier gibt es mehrere Möglichkeiten:

if [ $str = "Auto" ]

vergleicht ob die Zeichenkette, welche in der Variable $str gespeichert ist, der Zeichenkette „Auto“ entspricht. Wenn dem so ist, dann ist der Ausdruck wahr.

Jetzt wirds ein bisschen kompliziert:

if [ $str != "Auto" ]

vergleicht ebenfalls die Variable $str und die Zeichenkette „Auto„. Dieser Ausdruck ist dann wahr, wenn die beiden Zeichenketten nicht übereinstimmen. Das Rufzeichen agiert hier als Anzeige dafür, dass der gewünschte Vergleich nicht erfolgreich sein soll, damit die Bedingung erfüllt ist.

Als dritte Möglichkeit eine Zeichenkette in einem if zu verwenden kommt die Abfrage ob in der Zeichenkette überhaupt etwas steht:

if [ $str ]

fragt ab ob irgendein Zeichen (egal welches oder wieviele) in der Variable gespeichert sind. Ist mindestens ein Zeichen vorhanden, dann ist der Ausdruck wahr. Ist die Zeichenkette leer (= „“), dann ist der Ausdruck falsch. Zum selben Ergebnis kommt dieser Ausdruck:

if [ -n $str ]

Der Befehl -n prüft ob die Länge der Zeichenkette in der angegebenen Variable nicht Null (non zero) ist. Hingegen

if [ -z $str ]

prüft genau das Gegenteil: -z fragt ob die Länge Null (zero) ist.

UND, ODER und NICHT

Wie jede brauchbare Programmiersprache bietet die Bash bei if auch die Möglichkeit mehrere Ausdrücke hintereinander auszuwerten, ohne jedesmal ein neues if zu benötigen. Der Code

if [ $i -lt 10 ]
then
    if [ $j -lt 10 ]
    then
        ...
    fi
fi

lässt sich kürzer so schreiben:

if [ $i -lt 10 -a $j -lt 10 ]
then
    ...
fi

Das -a (UND) sorgt dafür, dass der Gesamtausdruck nur dann wahr ist, wenn beide Seiten (also links vom -a und rechts davon) jeweils wahr sind. In den meisten Programmiersprachen ist es so, dass zuerst die linke und dann die rechte Seite ausgewertet werden. Sollte die linke Seite bereits falsch sein, wird normalerweise die rechte Seite nicht mehr ausgewertet. Ist im allgemeinen auch nicht notwendig, da der gesamte Ausdruck dann sowieso falsch ist, wenn eine Seite falsch ist. Wahrer als falsch kann es nicht mehr werden. Die Bash hingegen wertet beide Seiten aus. Egal ob der Gesamtausdruck bereits falsch ist oder nicht.

Ähnlich funktioniert das ODER (-o). Hierbei soll geschaut werden ob eine der beiden Seiten wahr ist. Wenn zumindest eine wahr ist, ist der Gesamtausdruck wahr. Auch hier sollte normalerweise der rechte Ausdruck nicht mehr angesehen werden, wenn der Linke bereits wahr ergeben hat. Die Bash machts trotzdem:

if [ $i -lt 10 -o $j -lt 10 ]

Zu guter Letzt im Reich der sogenannten logischen Operatoren gibt es noch das NICHT. Dieses wird als Rufzeichen dargestellt (wie auch schon bei den Vergleichen der Zeichenketten). Seine Aufgabe ist es ein wahr in ein falsch umzukehren und vice versa:

if [ ! $i -lt 10]

Dieser Ausdruck ist dann wahr, wenn $i gerade nicht kleiner ist als 10. Selbstverständlich kann dieses Verhalten auch mit einem anderen Befehl erreicht werden. Im konkreten Fall wäre ein

if [ $i -ge 10 ]

gleichwertig. Das Rufzeichen hat trotzdem seine Existenzberechtigung, weil es manche Ausdrücke wesentlich übersichtlicher werden lässt, da es weniger zu schreiben gibt.

Arbeiten mit Dateien und Ordnern

Es ist mit if in der Bash auch möglich direkt mit Dateien zu interagieren. Ein einfaches

if [ -e datei ]

prüft ob eine Datei mit Namen „datei“ existiert. Dabei wird sich immer auch das aktuelle Verzeichnis bezogen. Man kann natürlich auch einen kompletten Pfad angeben, dann ist es egal in welchen Ordner man sich befindet:

if [ -e /Pfad/zur/datei ]

Bisher kann „datei“ jedoch sowohl Ordner als auch reguläre Datei sein. Um zwischen diesen Möglichkeiten zu unterscheiden gibt es eigene Befehle:

if [ -f datei ]

prüft ob eine reguläre Datei mit Namen „datei“ im aktuellen Verzeichnis liegt. Ist das der Fall, ist das Ergebnis wahr. Es kann natürlich auch ein Ordner mit dem Namen „datei“ im aktuellen Verzeichnis liegen. Dann liefert dieser Ausdruck falsch, da ein Ordner mit diesem Namen zwar existiert, aber ein Ordner keine reguläre Datei ist. Hingegen mit

if [ -d ordner ]

wird konkret geprüft ob ein Ordner mit Namen „ordner“ an dieser Stelle existiert. Hier gilt dasselbe wie bei Dateien: existiert ein Ordner mit angegebenem Namen, ist der Ausdruck wahr. Existiert kein Ordner mit diesem Namen (egal ob eine Datei mit diesem Namen existiert oder nicht) ist der Ausdruck falsch.

if [ -x executable ]

prüft ob die angegebene Datei ausführbar ist. Das kann ein Programm, ein ausführbares Script oder ein Ordner sein.

Soviel zu den wichtigsten Vergleichen bei der Verwendung von if. Eine vollständige Auflistung gibt es auf der GNU-Infopage zu Bash.

while

Zum Abschluss noch ein Hinweis: das if lässt sich mit drei kleinen Änderungen in eine Schleife verwandeln. Eine Schleife ist ein Gebilde dessen Code mehrmals ausgeführt wird bis eine bestimmte Bedingung eintritt:

while [ $i -lt 10 ]
do
    echo $i
    ((i++))
done

Diese Schleife gibt die Zahlen von n (ein Wert der vorher festgelegt wurde) bis 9 aus. Die '((' und '))' lassen uns ungehindert arithmetische Ausdrücke ausführen. i++ bedeutet, dass der Wert, der in $i gespeichert ist um 1 erhöht wird.

• Das Wort if muss also durch ein while ersetzt werden
• then muss durch do ersetzt werden
• fi muss durch done ersetzt werden

Als Ausdruck in den Klammern ist alles möglich das auch im if möglich ist.

Wichtig: eine while-Schleife verfügt nicht über ein else.

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Bash – Filename Expansion, for-Schleife

Die Bash ist ja bekanntlich das Schweizer Taschenmesser beim Umgang mit Unixoiden Systemen. Vor 23 Jahren geboren, heute in der Version 4.2 verfügbar, bleibt sie jedoch immer noch für viele ein Mysterium. Primär für Anfänger ist der Umgang mit ihr umständlich und die große Funktionsvielfalt schier erdrückend. Bis man sich hier durchgekämpft und die steile Lernkurve hinter sich gebracht hat, hat sich bereits eine Haarlänge a’la Rapunzel gebildet. Oder ein Bart nach Stallman. Natürlich zähle ich mich selbst bei weitem nicht zu den Gurus unter den Programmierern. Lerne ich jedoch etwas Praktisches, so versuche ich es leicht verständlich weiter zu geben. Heute geht es um Filename Expansion.

Die GNU-Infopage zu Bash-4.2 lässt sich in Kapitel 3.5.3 etwas umständlich über die genaue Wirkungsweise der Filename Expansion aus. Leider ohne ein Beispiel zu geben. Dieses Versäumnis soll nun nachgeholt werden.

Vorbereitung

Nehmen wir an, wir haben eine Variable $file mit folgendem Inhalt:
/home/user/datei.png

Für bisher-nicht-Bash-Nutzer, so weise ich einer Variable in Bash eine Zeichenkette (ein Pfad zu einer Datei ist eine solche) zu:
file="/home/user/datei.png"
Die Variable $file wird, falls sie noch nicht existiert an dieser Stelle angelegt.

Mit dem Befehl echo kann ich überprüfen, welchen Inhalt die Variable hat:
echo $file
Ausgabe: /home/user/datei.png

Man beachte das Dollar-Zeichen wenn die Variable verwendet wird. Nur mit dem Dollar-Zeichen davor kann auf den Inhalt der Variablen zugegriffen werden.

Der Dateiname

Angenommen ich möchte nun aus unserem Dateipfad den Namen der Datei herauslösen. Hierfür muss ich wohl alles wegschneiden, was vor dem Dateinamen steht:
/home/user/datei.png

Das Konstrukt um dies zu erreichen sieht in Bash so aus:
${file##*/}

Man beachte, dass nach wie vor das Dollar-Zeichen zu Anfang stehen muss. Der Name der Variable ist nun in geschwungenen Klammern eingeschlossen. Die Zeichen dahinter teilen sich in zwei Gruppen auf. Das '##' steht für den Befehl alles von links her wegzuschneiden. Alle weiteren Zeichen, welche darauf folgen, geben an was genau weggeschnitten werden soll.

*/
steht für: alles bis zum Zeichen '/'.

Folgender Befehl:
echo ${file##*/}
ergibt also folgende Ausgabe:
datei.png

Nun kann man argumentieren, dass in der Zeichenkette
/home/user/datei.png
ja viele '/' vorkommen. Das stimmt. Das '##' schneidet eben alles bis zum letzten '/' weg.

Ähnlich funktioniert das Konstrukt
${file#*/}
Man beachte das einfache '#'. Dieser Befehl schneidet alles bis zum ersten '/' weg.

Folgender Befehl:
echo ${file#*/}
ergibt also folgende Ausgabe:
home/user/datei.png
Man beachte das fehlende '/' am Anfang.

Das Suffix

Dieses Spielchen funktioniert natürlich auch von der rechten Seite her. Statt dem '##', bzw. dem '#', verwenden wir hier ein '%%', bzw. ein '%'.

Nehmen wir an, wir haben den kompletten Dateinamen (inklusive Endung) in einer weiteren Variablen gespeichert:
file_name=${file##*/}

Ein
echo $file_name
bringt uns nun folgende Ausgabe:
datei.png

Wir wollen nun nur den eigentlichen Dateinamen herausholen, ohne Endung. Dazu müssen wir die Endung wegschneiden:
datei.png

Das funktioniert so:
${file_name%.*}

Das '%' funktioniert hier als Anweisung die Zeichenkette von rechts her zu beschneiden. Weggeschnitten werden soll '.*', also alles was rechts vom ersten '.' steht.
(Natürlich macht hier die Unterscheidung zwischen erstem und letztem Auftreten eines Zeichens keinen Unterschied, da das Zeichen hier nur einmal vorkommt.)

Anwenden

Manch einer fragt sich sicherlich schon: und wofür brauche ich das? Nun, die Bash ist zwar sehr komplex, wenn man sie jedoch mal ein wenig verstanden hat auch sehr flexibel und effizient. Ich erledige viele Aufgaben, für welche ich mit grafischen Programmen viele Klicks und mehrere Minuten brauche (z.B. Bildbearbeitung mit Gimp), in wenigen Sekunden.

Nehmen wir an, wir wollen von unserem Bild ein Thumbnail für eine Website erzeugen. Das Thumbnail soll etwa ein Fünftel der Größe des Originals haben (also 20%). Hierzu verwenden wir das Programm convert, welches zum Paket imagemagick gehört. Der Befehl sieht dann so aus:
file="datei.png"
convert "$file" -resize 20% "${file%.*}_thumb.png"

Damit wird eine neue Datei erzeugt, welche 20% der Größe der Datei datei.png hat und datei_thumb.png heißt. Hier haben wir die Filename Expansion also verwendet um den Dateinamen anzupassen, den wir der neuen Datei gegeben haben.

Auf mehrere Dateien anwenden

Das ist selbstverständlich noch nicht der Weisheit letzter Schluss. Für eine einzelne Datei zeigt sich die Flexibilität von Filename Expansion noch nicht so wirklich. Erst wenn ich mehrere Dateien, mit stark unterschiedlichen Namen bearbeiten will sieht man das Potential.

Nehmen wir also an, wir haben einen Ordner voller Bilder:
Geburtstag1.png
Valerie_Donau.jpg
Visitenkarte.png
Zweiwohnschloss.gif
...

Von allen diesen Bildern möchten wir, wie im obigen Beispiel, ein Thumbnail erzeugen lassen. Wir brauchen nun alle Techniken, die wir oben gelernt haben, um dieses Vorhaben elegant umzusetzen. Zu aller erst brauchen wir eine Schleife. Eine Schleife ist ein Konstrukt, welches den Code, der in der Schleife steht, sooft ausführt, bis eine bestimmte Bedingung erreicht ist. Unsere Schleife sieht so aus:

for file in ./*; do ; done

Diese Schleife macht noch nichts. Hier will ich nur den grundsätzlichen Aufbau erklären. for ist das Schlüsselwort mit dem die Schleife beginnt. Danach wählen wir einen Namen für eine Variable, die wir in der Schleife verwenden wollen (hier: file). in ist wieder ein Schlüsselwort, welches wir bei der Schleife brauchen. Danach steht was in die vorher gewählte Variable eingetragen werden soll. ./* steht für „alle Dateien in diesem Ordner“. Wir gehen davon aus, dass in diesem Ordner nur Bild-Dateien enthalten sind.

Da wir unseren Code nicht in ein Shell-file schreiben, sondern direkt auf die Kommandozeile sind die Semikolons zwingend. Nach jedem Befehl muss ein Semikolon folgen.

do leitet den Code der Schleife ein. Der erste Befehl der Schleife folgt gleich auf das do, ohne Semikolon. Mit done wird die Schleife abgeschlossen. do und done sind keine Befehle, deshalb muss auf sie nicht direkt ein Semikolon folgen.

Die Bedingung dieser Schleife ist: gehe alle Dateien in diesem Ordner durch. Für jede Datei in diesem Ordner wird die Schleife also genau einmal ausgeführt. Der jeweilige Name der Datei findet sich in der Variable $file.

Nun schreiben wir den Code unserer Schleife. Zuerst müssen wir den eigentlichen Namen (das Prefix) der jeweiligen Datei finden:

for file in ./*; do prefix="${file%.*}"; done

Danach brauchen wir noch das Suffix (Endung; denn in unserem Ordner liegen ja Bild-Dateien von verschiedenen Typen herum herum):

for file in ./*; do prefix="${file%.*}"; suffix="${file##*.}"; done

Nun können wir den Konvertierungsbefehl aus dem obigen Beispiel einfügen (mit einer kleinen Änderung):

for file in ./*; do prefix="${file%.*}"; suffix="${file##*.}"; convert "$file" -resize 20% "$prefix"_"thumb.$suffix"; done

Für unsere gegebenen Dateien sieht das Ergebnis so aus:

Geburtstag1.png
Geburtstag1_thumb.png
Valerie_Donau.jpg
Valerie_Donau_thumb.jpg
Visitenkarte.png
Visitenkarte_thumb.png
Zweiwohnschloss.gif
Zweiwohnschloss_thumb.gif
...

Diese Schleife hat bei mir für 70 Bilder zu jeweils ca. 5 MB etwa 1:30 min gebraucht. Schaffst du das mit dem Gimp auch? 🙂

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