Bash vs. Python：現(xiàn)代 Shell 腳本編程的巔峰較量
一臺(tái)計(jì)算機(jī)是一種只能理解特定二進(jìn)制指令的數(shù)字設(shè)備。在沒有操作系統(tǒng)的情況下，我們只能使用一些內(nèi)置的固件，比如計(jì)算機(jī)中的BIOS實(shí)用程序。操作系統(tǒng)通過提供執(zhí)行預(yù)開發(fā)程序（例如文字處理器、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和實(shí)用工具）的方式，使計(jì)算機(jī)對(duì)人們可用。現(xiàn)今的大多數(shù)操作系統(tǒng)允許用戶同時(shí)使用圖形用戶界面（GUI）和命令行界面（CLI）。
程序員通常喜歡使用命令行界面，因?yàn)榕c圖形用戶界面相比，使用命令行界面更貼近日常的編程活動(dòng)。他們經(jīng)常通過命令行界面部署軟件、進(jìn)行文件系統(tǒng)操作和配置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。命令行界面是一種高效完成所有任務(wù)的方式，但我們經(jīng)常需要運(yùn)行稍作修改的相同命令。
因此，命令行界面解釋器提供了一種從文件中運(yùn)行預(yù)先編寫的命令的shell腳本概念。Bash是一種著名的傳統(tǒng)的內(nèi)置（在大多數(shù)操作系統(tǒng)中）命令語言，用于運(yùn)行shell腳本。另一方面，許多程序員使用Python作為shell腳本的替代方案，它提供了Bash所沒有的內(nèi)置功能。
在本文中，我將從shell腳本的角度比較Bash和Python，并解釋一些較少為人所知的shell腳本技巧，以幫助您提高使用Bash和Python進(jìn)行自動(dòng)化的技能。
Bash：最自然的shell腳本方式
Shell腳本的主要思想是使用shell解釋器運(yùn)行預(yù)先編寫的命令序列。Bash將每個(gè)輸入/語句都視為一個(gè)命令，并提供了一種高效的自動(dòng)化方式。還記得第一次使用基于Bash的終端（也許是在大學(xué)時(shí)？）而沒有閱讀文檔或跟隨教程的經(jīng)歷嗎？
回想起您第一次使用基于Bash的終端的經(jīng)歷，作者提供的截圖 Bash并不作為一種通用的通用編程語言，它總是鼓勵(lì)您使用其他程序。例如，您可以在上述情況下使用”expr 10 + 15″。然而，現(xiàn)代的Bash支持內(nèi)置功能，用于滿足一般編程需求，因此在某些情況下，您無需調(diào)用其他程序。
例如，它通過算術(shù)擴(kuò)展功能讓您執(zhí)行基本的算術(shù)運(yùn)算：
在終端中使用算術(shù)擴(kuò)展，作者提供的截圖 Bash可以原生地執(zhí)行命令，無需專用的擴(kuò)展語法，并為通用編程需求提供了簡潔的語法。
Python: 一種現(xiàn)代化的方式，解決了Bash中的一個(gè)缺失功能
如果Bash可以原生執(zhí)行命令并支持許多通用編程功能，那為什么程序員要使用Python進(jìn)行自動(dòng)化呢？看一下下面來自早期版本Python文檔的歷史資料：
用LaTeX編寫的Python文檔的早期版本
根據(jù)這份文檔，Python最初的開發(fā)目標(biāo)是將shell腳本與本地操作系統(tǒng)級(jí)編程結(jié)合起來。Bash無法原生訪問操作系統(tǒng)級(jí)API（也稱為C API）。因此，如果自動(dòng)化腳本需要訪問C API，程序員必須使用其他編程語言創(chuàng)建一個(gè)可執(zhí)行文件來實(shí)現(xiàn)。Python通過提供一個(gè)友好的、簡潔的語言并具備C API訪問權(quán)限來解決了這個(gè)問題，甚至還提供了一種跨平臺(tái)的訪問操作系統(tǒng)級(jí)API的方式。
Python從通用編程的角度評(píng)估源代碼，因此它不能原生執(zhí)行其他程序，但提供了一個(gè)開發(fā)者友好的子進(jìn)程API。
我們已經(jīng)對(duì)這兩種語言的目標(biāo)和基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了檢查?，F(xiàn)在讓我們開始進(jìn)行比較吧！
Bash vs. Python: 哪個(gè)更適合自動(dòng)化？
程序員編寫各種各樣的shell腳本。有時(shí)候，他們編寫的shell腳本執(zhí)行一些POSIX命令（例如mv，cp等）。在某些情況下，他們需要在shell腳本中包含數(shù)據(jù)處理和操作系統(tǒng)級(jí)操作。此外，有時(shí)候他們需要編寫跨平臺(tái)的自動(dòng)化腳本。
和幾乎所有現(xiàn)代編程語言的比較總結(jié)一樣，這里沒有贏家——最佳的shell腳本選項(xiàng)取決于我們的開發(fā)場景。
Bash適用于以下情況：
- 自動(dòng)化涉及較少數(shù)據(jù)處理的POSIX命令行操作，例如系統(tǒng)管理腳本
- 通過其他CLI程序執(zhí)行配置、處理或其他操作的shell腳本，例如通過CLI工具編寫Git提交信息和進(jìn)行應(yīng)用部署
- 如果您希望腳本在Unix系統(tǒng)上具有更好的可移植性，Bash是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)锽ash解釋器的預(yù)安裝范圍比Python更廣泛
Python適用于以下情況：
- 自動(dòng)化涉及更多數(shù)據(jù)處理（算法操作）和訪問低級(jí)API，而不僅僅是執(zhí)行其他CLI程序
- 編寫跨平臺(tái)自動(dòng)化腳本，在GNU/Linux、Windows、macOS和其他Python支持的操作系統(tǒng)上執(zhí)行命令、使用低級(jí)API并進(jìn)行通用數(shù)據(jù)處理。以BuildZri項(xiàng)目為例。
總的來說，Bash是使用其他命令行程序編寫自動(dòng)化腳本的最簡潔、自然、本地化和類似終端的方式。另一方面，Python是一種跨平臺(tái)的通用編程語言，您可以將其作為Bash的替代方案，用于編寫具有低級(jí)操作系統(tǒng)API訪問和數(shù)據(jù)處理功能的shell腳本。
Bash和Python一起使用
Bash和Python之間并不存在極端的競爭，因?yàn)樗鼈兪莾煞N不同的編程語言類型——Bash是一種命令語言，而Python是一種通用編程語言。我們可以根據(jù)需求選擇其中一種選項(xiàng)，或者同時(shí)使用兩種語言。
假設(shè)您使用bc來執(zhí)行兩個(gè)小數(shù)的加法，代碼如下：
#!/bin/bash
# Linux迷 www.linuxmi.com
sum=$(bc <<< "1.65 + 2.91")
echo $sum
您也可以使用Python完成相同的任務(wù)，代碼如下：
#!/bin/bash
sum=$(python3 <<< “print(1.5 + 2.51)”) echo $sum
與許多程序員在Python腳本中所做的一樣，使用Bash在Python中也是比使用許多第三方Python包更方便的選擇。例如，看看下面的腳本如何查找Gedit程序的進(jìn)程標(biāo)識(shí)符：
#!/usr/bin/env python3
# Linux迷 www.linuxmi.com
import subprocess
gedit_pid = subprocess \
.getoutput("ps -ef | grep gedit | head -1 | awk '{print $2}'") \
.strip()
print(gedit_pid)
解決現(xiàn)代自動(dòng)化中的Bash和Python問題
正如我們討論過的，Bash和Python在現(xiàn)代自動(dòng)化需求中都存在一些缺點(diǎn)。使用Bash編寫具有操作系統(tǒng)級(jí)API訪問和復(fù)雜數(shù)據(jù)處理的shell腳本很困難。而使用Python的subprocess API執(zhí)行最小化的命令行程序不具備與Shell語法相似的語法特性。
如果您需要在Bash中使用C API，可以使用ctypes.sh Bash擴(kuò)展：https://github.com/taviso/ctypes.sh
甚至還有一個(gè)使用ctypes.sh外部函數(shù)接口以Bash編寫的名為httpd.sh的HTTP Web服務(wù)器。
pysh 項(xiàng)目提供了一種在Python腳本中使用”>”字符執(zhí)行Bash語句的簡單方法，如下面的代碼片段所示：
for i in xrange(100):
index = "%02d" % i
> mv from$index.txt to$index.txtzxpy項(xiàng)目（受Google的zx啟發(fā)）可以讓您以以下方式在Python中高效執(zhí)行命令行操作：
#! /usr/bin/env zxpy
# Linux迷 www.linuxmi.com
~'echo Hello world!Linux迷 www.linuxmi.com'
file_count = ~'ls -1 | wc -l'
print("file count is:", file_count)
總結(jié)
Shell腳本的概念始于20世紀(jì)70年代左右的Unix環(huán)境中的歷史Thompson shell。傳統(tǒng)Shell腳本的想法是從文件中執(zhí)行命令行操作，用于自動(dòng)化目的。現(xiàn)代DevOps運(yùn)動(dòng)通過在自動(dòng)化腳本中包含RESTful API調(diào)用、數(shù)據(jù)處理和其他與DevOps相關(guān)的操作，擴(kuò)展了傳統(tǒng)的Shell腳本概念。
在現(xiàn)代自動(dòng)化中，使用Bash作為Shell腳本選項(xiàng)并不過時(shí)，因?yàn)樗试S您以本地方式執(zhí)行命令，無需單獨(dú)的子進(jìn)程API（它已經(jīng)內(nèi)置）。如果程序員在自動(dòng)化中需要執(zhí)行的操作超出了本地命令行操作，他們通常會(huì)使用Python作為現(xiàn)代的Bash替代方案。
