对话 UNIX: Squirrel--可移植的 shell 和脚本语言

1799 年，一名法国陆军工程师取得了一项重大发现。不，不是鹅肝酱、卡门培尔奶酪、巴氏消毒法或沙特（Sartre）— 实际上，他发现了能够破译埃及古代象形文字的钥匙 —— 罗塞塔石碑（参见图 1）。
图 1. 罗塞塔石碑，1100 磅重，其上使用三国语言篆刻了税收策略。碑文展示的是减免僧侣税款的诏书。
这块石碑制作于公元前 196 年，篆刻了对同一段文字的三种不同语言版本 — 分别是象形文字、通俗体文字（埃及草书）和希腊文字。通过对照翻译，或在不同语言版本之间寻找对应的词汇，罗塞塔石碑解读出已经失传已久的象形文字的含义。
换句话说，将罗塞塔石碑想像成 Babelfish 。即使在公元前 196 年，就出现了使用一种以上的语言进行表达。
公元 2000 年末，软件开发人员面对着一个相似的问题。有太多的语言和方法可以用来表达同一内容。即使对于命令行，也有许多类似的内容可供选择，包括各种 shell 和不同的命令组合。
通常来讲，多样性是件好事，但是它也会让人觉得害怕。应该选择哪种解决方案？这种技术是否能够跟上需求的变化？时间和精力方面的投入能否得到回报？这些编写良好的代码（或 Perl 代码）是否会过时？更糟糕的是，是否需要针对其他环境转换（重写）所有内容？
如果您不希望局限于 Fish shell、Bash shell、Z shell、Windows operating system 的 cmd.exe 或其他一些 shell 脚本语言的特性，那么请尝试使用 Squirrel Shell 。Squirrel Shell 提供了一种高级的、面向对象的脚本语言，在 Unix、Linux、Mac OS X 和 Windows 系统上都可以良好地运行。您只需要编写一次脚本，就可以在任意平台上运行。
更妙的是，您需要做的工作非常简单。
获得 Squirrel
根据 GNU Public License version 3 (GPLv3) 的条款，Squirrel Shell 很容易获得并且可以免费使用。最新的版本为 2008 年 10 月 11 日发布的 1.2.2 。Squirrel Shell 的创建者和维护者是 Constantin "Dinosaur" Makshin 。
Squirrel Shell 的下载页面（参见参考资料）提供了针对 32 位和 64 位 Windows 的源代码和二进制代码。如果您使用 Unix 或 Linux，请检查发行版附带的库，寻找合适的二进制文件或从头构建 Squirrel Shell 。
从头构建 Squirrel Shell 非常简单。下载并提取源代码 tarball 文件，放到源代码目录，然后使用非常典型的构建 shell，如清单 1 所示。
清单 1. 从头构建 Squirrel Shell
　
$　./configure　--with-pcre=system　&&　make　&&　sudo　make　install　
Checking　CPU　architecture...x86　
Checking　for　install.../usr/bin/install　
...　
Configuration　has　been　completed　successfully.　
Build　for　x86　CPU　architecture　
Installation　prefix:　/usr/local　
Allow　debugging:　no　
Build　static　librarIEs　
Use　system　PCRE　6.7　library　
Install　MIME　information:　auto　
Create　symbolic　link:　no　
Compile　C　code　with　'gcc'　
Compile　Ccode　with　'g'　
Create　static　libraries　with　'ar　rc'　
Create　executables　and　shared　libraries　with　'g'　
Install　files　with　'install'
要查找与包有关的选项列表以进行配置，需在命令行中输入 ./configure --help 。
为方便起见，Squirrel Shell 打包了 Perl Compatible Regular Expression (PCRE) 库的源代码，这些内容在程序中被大量使用。如果系统缺少 PCRE，打包后的代码可以使构建变得简单快捷。然而，如果系统已经有了 PCRE，那么可以通过指定 --with-pcre=system 选项来使用它。另一种方法是指定 --with-pcre=auto 以链接到更新的系统库或 Squirrel Shell 的副本。
构建的结果是得到一个新的二进制文件，名为 squirrelsh 。假设此文件被安装到 PATH 变量的某个目录中，比如 /usr/local/bin，那么输入 squirrelsh 以启动该 shell 。在命令行提示符下，输入命令 printl(getenv("HOME")); 以输出主目录的路径：
$　squirrelsh　
>　printl(　getenv(　"HOME"　)　);　
/home/strike　
>　exit();
Squirrel Shell 基于 Squirrel 编程语言（参见参考资料获得更多信息的链接）。该语言类似于 C，并且提供了非常类似于 Python 和 Ruby 等面向对象脚本语言的特性。Squirrel Shell 纳入了 Squirrel 中的所有特性和数据类型，并添加了一些专门为常见 shell 脚本任务编写的新功能，比如复制文件和读取环境变量。
尽管 Squirrel Shell 的语法对于日常的命令行使用过于繁杂 —echo $HOME 是和 Squirrel Shell 的 printl( "~") 具有等效功能的 Bash 命令 — 但是它拥有出色的脚本。您只需要编写一次，就可以到处运行，而不需要针对 Unix 和 Windows 分别编写。正如 Dinosaur 这样评价他的工作，“Squirrel Shell 主要是充当一个脚本翻译器。
使用 Squirrel 编写脚本
让我们看一看一个 Squirrel Shell 脚本的示例。清单 2 展示了文件 listing2.nut，此脚本将递归地列出您的主目录的内容。
清单 2. listing2.nut
　
#!/usr/bin/env　squirrelsh　
　
function　reveal(　filedir　)　{　
　if　(　!exist(　filedir　)　)　{　
return;　
　}　
　
　if　(　filename(　filedir　)　==　".."　||　filename(　filedir　)　==　"."　)　{　
return;　
　}　
　
　if　(　filetype(　filedir　)　==　FILE　)　{　
printl(　filename(　filedir,　true　)　);　
return;　
　}　
　printl("Directory:　"filename(　filedir,　true)　);　
　local　names　=　readdir(　filedir　);　
　foreach(　index,　name　in　names　)　{　
reveal(　name　);　
　}　
}　
　
local　previous　=　getcwd();　
　
chdir(　"~"　);　
　
reveal(　getcwd()　);　
　
chdir(　previous　);　
　
exit(　0　);
按照规定，每个 shell 脚本的第一行将向操作系统表明要启动哪个程序来解释脚本。通常，这一行会显示 #! /usr/bin/bash 或 #! /bin/zsh 以从某个位置启动特定 shell 或解释器。
#!/usr/bin/env squirrelsh 有一些不同。它启动了一个特殊的程序 env，此程序又启动 PATH 变量中找到的第一个 squirrelsh 实例。因此，可以修改 PATH 变量以支持某个程序的本地版本 — 即您自己的、修改后的 squirrelsh 副本，位于 $HOME/bin/squirrelsh — 而不要修改 shell 脚本的内容。
注意：这个技巧适用于所有解释器。例如，#!/usr/bin/env ruby 将按照 PATH 设置的指示，调用您喜欢的 Ruby 版本。总之，如果计划发布所编写的任何 shell 脚本，在第一行中使用 #!/usr/bin/env application 表单，因为它的 “移植性更强：它将运行用户在他/她的 PATH 变量中已经配置好的应用程序版本。
清单 2 的其余部分应该比较熟悉，至少对于方法是这样。函数 reveal() 是递归的：
如果为 reveal() 传递一个无效的路径或 “小圆点（.，当前目录）或 “两个小圆点（..，父目录），那么递归将结束。
否则，如果参数 filedir 是一个文件，代码将输出其名称并返回，并再一次停止进一步的递归。函数 filename() 可以接受一到两个参数。如果只有一个参数，或者第二个参数为 false，那么将忽略扩展文件名。如果提供 true 作为第二个参数，将返回完整的文件名。
如果参数是一个目录，代码将输出其名称，然后扫描内容（不需要执行深度优先处理，因为目录内容并没有按特定的顺序排列。下一个示例将改进输出）。
需要注意一点：由于对 reveal() 的调用是同一个函数中的最后一条语句，Squirrel 虚拟机（VM）— 运行脚本代码的引擎 — 可以通过称为尾递归（tail recursion）的技术将递归改为迭代。实际上，尾递归消除了对递归使用调用栈的需要；因此，可以实现任意深度的递归并且可以避免栈溢出。
Squirrel 的语法相当简单，因此使用这种语言编写代码非常快捷，特别是如果您曾经使用过 C、C或任何更高级的语言编写过代码的话，这一点则体现得更充分。
最妙的是，这个 shell 代码是可移植的。将它转移到 Windows 机器上，在其上安装 Squirrel Shell，然后就可以运行您的代码。
改进表
与典型 shell 相比，Squirrel 的优秀特性之一就是它丰富的数据结构。如果数据可以进行良好地组织，那么即使是复杂的问题通常也能够快速得到解决。Squirrel 提供了真正的对象、异构数组和关联数组（在 Squirrel 中称为表）。
一个 Squirrel 表由一些 slot 或（键-值）对组成。除 Null 以外的任何值都可以充当一个键；任何值都可以被分配给一个 slot 。您将使用 “箭头操作符创建一个新的 slot（<-）。
让我们对清单 2 的代码稍加改进，在将目录转变为任何子目录之前展示它的内容。使用什么方法？使用一个本地表在单独的 slot 中存放文件和子目录，然后相应地处理两个类别。清单 3 展示了新的代码。
清单 3. 增强后的清单 2 将首先输出目录的内容，然后递归到子目录
　
#!/usr/bin/env　squirrelsh　
　
function　reveal(　filedir　)　{　
　local　tally　=　{};　
　tally[FILE]　<-　[];　
　tally[DIR]　<-　[];　
　if　(　!exist(　filedir　)　)　{　
return;　
　}　
　
　if　(　filename(　filedir　)　==　".."　||　filename(　filedir　)　==　"."　)　{　
return;　
　}　
　
　local　names　=　readdir(　filedir　);　
　foreach(　index,　name　in　names　)　{　
tally[　filetype(　name　)　].append(　name　)　;　
　}　
　
　foreach(　index,　file　in　tally[FILE]　)　{　
printl(　file　);　
　}　
　
　foreach(　index,　dir　in　tally[DIR]　)　{　
printl(　filename(　dir　)"/"　);　
　}　
　foreach(　index,　dir　in　tally[DIR]　)　{　
reveal(　dir　);　
　}　
　
}　
　
local　entrIEs　=　readdir(　(__argc　>=　2)　?　__argv[1]　:　"."　);　
　
exit(　0　);
在这里非常适合使用表这种数据结构。reveal() 中的表有两个 slot：一个用于文件，另一个用于目录。filetype( name ) 函数的返回值 — 常量 FILE 或常量 DIR — 将文件系统中的每一项整理到相应的 slot 中。
此外，每个 slot 是一个数组，由 tally[FILE] <- [] 和 tally[DIR] <- []; 这两条语句创建。（[] 是一个空数组）。由于 tally 是函数内的本地变量，它将在每次调用时重新创建并清空范围，并且在每个调用被返回时自动销毁。
数组函数 append( arg ) 将 arg 添加到数组的末尾，从而在此过程中形成了一个列表。在执行完 foreach( index, name in names ) 循环后，所有项都被添加到这两个 slot 中其中一个的列表中。函数其余部分的代码将输出文件，接着输出目录，然后是递归。
当然，如果没有命令行参数的话，shell 脚本的价值就没有那么大了。特殊 Squirrel Shell 变量 __argc 和 __argv 分别以字符串数组形式包含命令行参数的计数和参数列表。根据约定，__argv[0] 始终都作为 shell 脚本的名称；因此，如果 __argc 的值至少为 2，那么将提供额外的参数。为了简单起见，这个脚本只处理第一个额外参数 argv[1] 。
作为参考，清单 4 展示了一个 Ruby 脚本（作者为 Mr. Makshin），此脚本的功能与清单 3 相同。即使该脚本已像 Ruby 那样简洁，但它在简洁性方面仍然逊色于 Squirrel Shell 代码。
清单 4. 使用 Ruby 重新实现清单 3
　
!/usr/bin/ruby　
　
#　List　Directory　contents.　
　
path　=　ARGV[0]　==　nil　?　"."　:　ARGV[0].dup　
　
#　Remove　trailing　slashes　
while　path　=~　//$/　
　path.chop!　
end　
　
entrIEs　=　Dir.open(path)　
for　entry　in　entries　
　unless　entry　==　"."　||　entry　==　".."　
filePath=　"#{path}/#{entry}"　
fileStat　=　File.stat(filePath)　
if　fileStat.directory?　
　puts　"dir　:　#{filePath}"　
elsif　fileStat.file?　
　puts　"file:　#{filePath}"　
end　
　end　
end　
　
entries.close()
有关 Squirrel 语言的更多信息，请参阅 Squirrel Programming Language Reference（参见参考资料获得链接）。
巧妙的是，Squirrel Shell 中的几乎所有函数都去掉了底层操作系统的细节，因此您的代码可以尽可能保持通用。例如，filename() 函数（在前两个清单中使用）将引导路径（leading path）从文件路径名中分离 — 比如，将 /home/example/some/Directory/file.txt 简化为 file.txt — 而不管您使用的是何种平台。类似地，readdir() 和 filetype() 允许您不必了解真实的、底层操作和文件系统的圈套和陷阱。通常，普通的 shell 并不能提供这种抽象（较为高级的脚本语言则可以）。
其他有用的、独立于平台的功能包括 convpath() 和 run()，前者可以将路径名转换成本地路径名格式，而后者可以调用另一个可执行文件。convpath() 函数可以执行双向转换，因此对于编写跨平台脚本非常有用。
正则表达式
Shell 脚本通常用于自动化系统管理和维护工作。实现这种自动化主要依靠正则表达式，它是用来查找、匹配和分解字符串的一组真正的象形文字。如前所述，Squirrel Shell 需要 PCRE 库，这种库在 Perl、PHP、Ruby 和其他许多解释器和程序中都可找到。PCRE 是用于数据处理的重要武器。
尽管非常完整，Squirrel Shell 的正则表达式实现有一些不同，可能会令您想起 PHP 实现。要在 Squirrel Shell 中使用正则表达式，需要先定义正则表达式，对其进行编译，进行比较，然后再迭代结果（如果有的话）。
清单 5 展示的示例程序演示了 Squirrel Shell 中的正则表达式（代码由 Mr. Makshin 编写并且得到使用许可）。
清单 5. 演示 Squirrel Shell 中的正则表达式
　
#!/usr/bin/env　squirrelsh　
　
//　Match　a　regular　expression　against　text　
　
print("Text:　");　
local　text　=　scan();　
　
print("Pattern:　");　
local　pattern　=　scan();　
　
local　re　=　regcompile(pattern);　
if　(!re)　
{　
　printl("Failed　to　compile　regular　expression　-　"regerror());　
　exit(1);　
}　
　
local　matches　=　regmatch(re,　text);　
if　(!matches)　
{　
　printl("Failed　to　match　regular　expression　-　"regerror());　
　regfree(re);　
　exit(1);　
}　
　
regfree(re);　
printl("Matches　found:");　
foreach　(match　in　matches)　
　printl("t""substr(text,　match[0],　match[1])""");
在这里，scan() 从标准输出中读取一些文本和一个模式，但是并不包含通常用于确定正则表达式的起始和结束部分的前斜杠（/）字符。
对于一个模式，函数 reqgcompile() 将编译此模式，这将提高匹配的速度。您可以对 reqgcompile() 函数使用一个标记以启用或禁用区分大小写的功能（等同于 PCRE /i 修饰符），并且可以使用另一个选项针对一行或多行进行匹配（等同于 PCRE /m 选项）。如果没有对正则表达式执行编译，那么所有匹配将失败。
regmatch(re, text) 函数将比较正则表达式和文本，如果没有匹配的话就生成 Null 值，否则生成一个由成对整数组成的数组（双元素数组）。每一对中的第一个整数表示匹配的开始；第二个整数表示匹配结束。这解释了最后一行代码中 substr(text, match[0], match[1]) 的使用。
执行完比较后，可以迭代结果。如果在任何时候不再需要编译后的正则表达式，则使用 regfree() 删除它。还有一个 regfreeall() 函数可以处理所有已编译表达式所持有的所有资源。
Squirrel Shell 的限制
在理想情况下，相同的编程逻辑将应用到 Unix、Linux 和 Windows 中，并且效率至少和以前一样高，这样程序员会更加高兴。可惜操作系统各不相同，您经常需要为了某个特定系统而求助于定制代码。
在这些情况下，无论是 Squirrel Shell 还是您都无法脱离平台，Squirrel Shell 提供了一个方便的函数来探测操作系统，这样代码就可以适当的执行。
清单 6 展示了如何使用 platform() 函数作出决策。该函数始终返回一个值，但是该值可能是 unknown 。
清单 6. platform() 函数生成操作系统类型
　
print(　"Made　by　...　");　
　
local　platform　=　platform();　
　
switch　(　platform　)　{　
　case　"linux":　
printl(　"Linus."　);　
break;　
　
　case　"Macintosh":　
printl(　"Steve."　);　
break;　
　
　case　"win32":　
　case　"win64":　
printl(　"Bill."　);　
break;　
　
　default:　
printl(　"Unknown"　);　
}
您可以通过 Squirrel Shell 环境变量 PLATFORM 查找当前平台的类型：
>　printl(　PLATFORM　);　
linux
环境变量 CPU_ARCH 生成处理器，shell 将针对该处理器进行编译：
>　printl(　CPU_ARCH　);　
x86
结束语
【对话 UNIX: Squirrel--可移植的 shell 和脚本语言】Squirrel Shell 的其他函数将管理文件、处理环境和执行策略。实际上，它的三角学内置函数就有 20 余种。Version 2.0 目前正在规划之中，并且将包含更多类、对 Unicode 的支持、改进的交互模式，以及一个模块化的插件架构。
Squirrel Shell 并不算得上一种交互式 shell，但是这没关系。在这方面已经出现了很多选择。作为一种脚本运行程序，Squirrel Shell 要比其同类出色许多。其数据结构要比传统 shell 更加强大，它的语法简单易懂，其底层虚拟引擎支持从枚举类型到线程等所有内容。Squirrel 引擎也很小巧，不超过 6000 行代码。您甚至可以将完整的 Squirrel 嵌入到另一个应用程序中。
当您需要为两个平台编写代码时，请尝试使用 Squirrel Shell！它使您能够轻松编写自己的代码。