PowerShell学习笔记(1)-基础

PowerShell学习笔记(1)：基础

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  前段时间在知乎上得知Windows下的一款强大的命令行工具PowerShell(原谅我刚刚得知)。 其强大的功能，令人惊叹，兴趣盎然，这么优秀的工具值得我去学习、了解， 虽然我并不是程序猿。我的测试练习环境：win7 PowerShell v1.0

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基础内容

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命令的概念与术语

  基本命令形式如下：
command -parameter1 -parameter2 arg1 arg2
- command：命令名称
- parameter1：开关参数
- parameter2 arg1：带参数变量的参数
- arg2：位置参数

例：Write-Output -InputObject HelloWorld
  dir -Recurse -Filter *.ps1 D:Test，其中开关参数-Recuse指定dir命令显示指定目录及其子目录下的所有文件，-Filter *.ps1过滤出后缀为ps1的文件。

命令分类

  PowerShell中的命令可以分为四类：cmdlets、functions、scripts、native Win32 executables。

cmdlet C#源码例子：

[Cmdlet("Write", "InputObject")]
public class MyWriteInputObjectCmdlet : Cmdlet
{
    [Parameter]
    public string Parameter1;
    [Parameter(Mandatory = true, ValueFromPipeline=true)]
    public string InputObject;
    protected override void ProcessRecord()
    {
        if (Parameter1 != null)
            WriteObject(Parameter1 + ":" + InputObject);
        else
            WriteObject(InputObject);
    }
}

shell函数命令源码例子：

function Write-InputObject
{
    param($Parameter1)
    process
    {
        if ($Parameter1)
        {
            "$Parameter1: $_"
        }
        else
        {
            "$_"
        }
    }
}

shell脚本命令源码例子：

param($Parameter1)
process
{
    if ($Parameter1)
    {
        "$Parameter1:$_"
    }
    else
    {
        "$_"
    }
}

native Win32 executables也被称作为本地命令，是能被操作系统执行的外部程序。

别名与弹性语法

  PowerShell中实现了大量的预定义别名，这些别名可以分为两个基本的类别：transitional别名和convenience别名。使用Get-Command命令可以查看别名的具体的定义。

PowerShell语句解析

  双引号、单引号与反引号之间的区别。

  转义序列，如下：

    `n      换行         
    `r      回车     
    `t      水平制表符
    `a      警铃
    `b      退格
    `'      单引号
    `"      双引号   
    '0      空
    ``      单反引号

  表达式模式与命令模式。在表达式模式中，字符串必须由引号括起，数字始终解析为数字等等。在命令模式中，数字被视为数字，但是其它的参数则被视为字符串（除非参数以$，@，’，”，(开头，当以这些特殊字符开头时，其后的参数被解析为值表达式）。
  模式解析例子，如下：

    2+2     表达式模式，结果是4.
    write-output 2+2    命令模式，结果是 “2+2”.
    $a=2+2  表达式模式，变量$a被赋值为值4
    write-output (2+2)  表达式模式，2+2被作为表达式计算得到值4，然后作为参数传给write-output
    write-output $a     表达式模式，参数前有特殊字符
    write-output $a.Equals(4)   表达式模式，$a.Equals(4)计算得到Boolean值True
    write-output $a/dir.txt 命令模式，首先参数被计算为4/dir.txt，然后解释器发现并不是一个合法的表达式，然后将其转换为命令模式

  有两种语句终止方式：一种是以分号”;”终止，还有一种是以换行符终止。

  管线是由管线操作符”|”分割的一系列命令，如：

    dir -recurse -filter *.cpp | format-table name,length     

  格式化与输出。可以通过$PSHOME查看所安装的默认格式数据库的所在路径。

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类型处理

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基本类型与字面值

  PowerShell中的字面值：strings，numbers，array，dictionaries，hashtables。
  PowerShell中，字符串是一个16位的Unicode字符序列，其直接由.NET System.String类型直接实现。单引号、双引号字符串，例："Double quoted string"，"Single quoted string"。here-strings：以@<quote><newline>开头，并以<quote><newline>@结尾。
  数值字面值。PowerShell支持所有基本的.NET数值类型并可在需要时完成不同类型之间的转换。数值字面值如下：

数值字面值	.NET全类型名	短类型名
1	System.Int32	[int]
10000000	System.Int64	[long]
1.1	System.Double	[double]
1d	System.Decimal	[decimal]

  数值乘数后缀：

乘数后缀	乘数因子	例子	等效值	.NET类型
kb/KB	1024	1KB	1024	System.Int32
kb/KB	1024	2.2KB	2252.8	System.Double
mb/MB	1024*1024	1MB	1045876	System.Int32
mb/MB	1024*1024	2.2MB	2306867.2	System.Double
gb/GB	1024*1024*1024	1Gb	1073741824	System.Int32
gb/GB	1024*1024*1024	2.14Gb	3371549327.36	System.Double

  创建Hash表，语法以@{开头以}结尾，在分隔符内以定义键值对集，其中键值以=分割，不同的键值对以;分割。例：$test = @{ b1 = "prml"; b2 = "ia"}，可以通过$test.b1、$test['b1']访问值，通过$test.keys得到所有键。
  PowerShell中创建数组的方式以逗号分割，例$test = 1, 2, 3，对于数字数组还可以使用范围运算符$test = 2 .. 3。PowerShell中数组默认是多态的，即可以在数组中存储任意类型的对象。创建单元素数组$test = ,1，创建空数组$test = @()。

类型名别名：

PowerShell类型别名	.NET类型
int[]	System.Int32
[int[]]	System.Int32[]
[long]	System.Int64
[long[]	System.Int64[]
[string]	System.String
[string[]]	System.String[]
[char]	System.Char
[char[]]	System.Char[]
[bool]	System.Boolean
[bool[]]	System.Boolean[]
[byte]	System.Byte
[byte[]]	System.Byte[]
[double]	System.Double
[double[]]	System.Double[]
[decimal]	System.Decimal
[decimal[]]	System.Decimal[]
[float[]]	System.Single
[single]	System.Single
[regex]	System.Text.RegularExpressions.Regex
[array]	System.Array
[xml]	System.Xml.XmlDocument
[sriptblock]	System.Management.Automation.ScriptBlock
[switch]	System.Management.Automation.SwitchParameter
[hashtable]	System.Collections.Hashtable
[psobject]	System.Management.Automation.PSObject
[type]	System.Type
[type[]]	System.Type[]

  访问静态方法，[类名]::属性名，如[math]::cos([math]::pi / 3)。
  类型转换，例：[string] [char[]] ( [int[]] [char[]] $s | foreach {$_+1} )。

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操作符与表达式

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  算术运算符

运算符	描述
+	两个值(数值、字符串、数组)相加
*	两个值(数值、字符串、数组)相乘
-	两个值(数值)相减
/	两个值(数值)相除
%	两个值(数值)相模

  赋值运算符：=、+=、-=、*=、、=、%=。

  比较运算符

运算符	描述
-eq -ceq -ieq	等于
-ne -cne -ine	不等于
-gt -cgt -iget	大于
-ge -cge -ige	大于等于
-lt -clt -ilt	小于
-le -cle -ile	小于等于
-contains -ccontains -icontains	左侧的集合包含右侧指定的值
-notcontains -cnotcontains -inotcontains	左侧的集合不包含右侧指定的值

注：“c“变体表示大小写敏感，”i“变体表示大小写不敏感.未加限定比较运算符是大小写不敏感的。

  模式匹配操作符，有两种匹配类型：通配符表达式(wildcard expressions)、正则表达式(regular expressions)。

  通配符模式匹配运算符

运算符	描述
-like -clike -ilike	通配符模式匹配，匹配上表达式值则为True
-notlike -cnotlike -inotlike	与-like相反

  PowerShell中的通配符模式

运算符	描述
*	匹配字符串中零个或多个字符
?	匹配任意单个字符
[<char>-<char>]	匹配字符区间中的字符
[<char><char>..]	匹配字符集中任意一个字符

  正则表达式匹配操作符

运算符	描述
-match -cmatch -imatch	正则表达式模式匹配
-notmatch -cnotmatch -inotmatch	与-match相反
-replace -creplace -ireplace	替换字符串中正则匹配的部分

  逻辑与按位操作符

运算符	描述
-and	逻辑与
-or	逻辑或
-xor	异或
-not	逻辑非
-band	按位与
-bor	按位或
-bxor	按位异或
-bnot	位非

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高级操作符与变量

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  以类型为参数的操作符

运算符	描述
-is	操作符左侧的类型与右侧匹配，则表达式为True
-isnot	与-is相反
-as	将操作符左侧的值转换为右侧指定的类型的值

  一元操作符：-(将参数转为数值，求负)、+(将参数转换为数值，并返回数值结果)、--(将参数转换为数值，前缀返回新值，后缀返回原值)、++(类似于--)、[<type>]（类型转换)、，(一元逗号操作符，创建一个新的单元素数组)。

  表达式与分组操作符：(...)、$(...)、@(...)(返回结果是一个数组)。

  范围运算符..，生成连续的数值数组的快捷方式。

  方法属性操作符：.、::(静态方法)。

  格式化运算符：-f是一个二元运算符，运算符左侧是格式化字符串，右侧是需格式化的数组。例：$test = "{2} {1} {0}" -f 1, 2, 3"。

  重定向运算符

运算符	例子	描述
>	dir > out.txt	重定向输出到文件。如果文件已存在，则清空当前的内容；如果文件不存在， 则创建该文件
>>	dir >> out.txt	重定向输出到文件。如果文件已存在，则追加到当前的文件；如果文件不存在，则创建该文件
2>	dir nosuchfile.txt 2> err.txt	重定向错误流到文件…
2>>	dir nosuchfile.txt 2>> err.txt	重定向错误流到文件…
2>&1	dir nosuchfile.txt 2>&1	将错误流写到输出管线

  变量：PowerShell中不需显示的声明变量，在第一次赋值时自动创建，变量以$为前缀。

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流控制语句

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  if/elseif/else语句，例：

if ($test -gt 100)
{
    "It's greater than one hundred"
}
elseif ($test -gt 50)
{
    "It's greater than 50"
}
else
{
    "It's not very good"
}

  while循环，例：

$val = 0
while ($val -ne 3)
{
    $val++
    Write-Host "The number is $val"
}

  do-while循环,例：

$val = 0
do
{
    $val++
    Write-Host "The number is $val"
} while($val -ne 3)

  for循环，例：

for ($i = 0; $i -le 10; $i++)
{
    $i;
}

  foreach循环，例：

foreach ($i in "hello")
{
    $i
}

  label，break，continue，例：

for ($i = 0; $i -le 15; $i++)
{
    if ($i % 2)
    {   continue }
    if ($i -eq 10)
    {   break   }

    $i
}

:outer while ($true)
{
    while　($true)
    {   break outer }
}

  switch语句。switch语句是PowerShell中最强大的语句，该语句将模式匹配，分支，迭代组合在一个控制结构中。switch语句语法形式如下：

            switch -options ( <pipeline> )
            {
                <pattern> { <statementList> }
                <pattern> { <statementList> }
                        .....
                default   { <statementList> }
            }
-options：控制怎样匹配，可以是-regex、-wildcard、-match、-case。-case：大小写敏感。-wildcard：通配符。-regex：正则表达式。
<pipeline>：用于产生值控制switch分支。另外，也可以指定序列-file <expr>代替<pipeline>。
pattern/action语句.所有的模式匹配语句都将执行，default语句仅当其他匹配模式都没匹配到时执行。

  使用cmdlets进行流控制，例：

dir *.txt | foreach-object {$_.length}

1..10 | where-object { ! ($_ -band 1) }

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函数与脚本

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  PowerShell函数的基本形式如下：

function <name> (<parameter list>) { <statement> }
function subtract ($from, $to) { &from - &to }
function subtract ([int]$from, [int]$to) { $from - $to }

function <name> ($p1=<expr1>, $p2=<expr2>...){<statementList>}
function subtract ($from=2, $to=1) { $from - $to }

  参数类型

参数类型	描述
Switches	Switches参数，例：Get-ChildItem -Recurse
Options	Options参数，可带参数值，例：Get-ChildItem -Filter *.txt
Arguments	位置参数，不需要有名字关联位置参数

function arith( [switch] $sub, [int] $x, [int] $y )
{
    if ($sub)
    {
        $x - $y
    }
    else
    {
        $x + $y
    }
}

  PowerShell变量的作用域。PowerShell支持四个作用域：全局(global)、本地(local)、私有(private)和脚本(script)。

  $global:test = 1 全局变量，在所有的作用域中有效，如果在脚本或者函数中设置了全局变量，即使脚本和函数都运行结束，这个变量也任然有效。
  $script:test = 1 脚本变量，只会在脚本内部有效，包括脚本中的函数，一旦脚本运行结束，这个变量就会被回收。
  $private:test = 1 私有变量只会在当前作用域有效，不能传递给其它的作用域，只能在当前作用域下读写。
  $local:test = 1 局部变量，可以省略修饰符，在当前作用域有效。本地变量能够在其它作用域下读取，但是不能通过其它作用域修改，只有本地作用域可以修改。

  return返回函数值，例：

function fact($x)
{
    if ($x -lt 2)
    {
        return 1
    }
    $x * (fact($x - 1))
}

  在管线中使用函数。通过特殊变量$input可以实现在管线中使用函数，这个变量包含一个枚举器以处理输入集合。例：

function sum($para)
{
    $total = 0
    while ($input.MoveNext())
    {
        $total += $input.Current.$p
    }
    $total
}

dir | sum length

  过滤器执行一次，并自动实现循环管线中的每个元素。与函数通过$input来访问当前管线对象不同，过滤器有一个特殊的变量$_表示当前的管线对象。过滤器的一般形式与示例如下：

filter <name> (<parameter list>) {<statementList>}

filter sum
{
    if ($_ % 2 -eq 0)
    {   
        $_
    }
}

  cmdlet风格的函数，完整函数语法定义如下：

function <name> (<parameter list>)
{
    begin {
        <statementList> #第一个管线对象可用之前执行
    }
    process {
        <statementList> #逐一执行每个管线对象
    }
    end {
        <statementList> #所有管线对象执行完后执行
    }
}

function test ($x)
{
    begin{ $c = 0; "In begin, C is $c, x is $x"}
    process{ $c++; "In process, c is $c, x is $x, `$_ is $_"}
    end{"In end, c is $c, x is $x"}
}

参考文档
1. 《Windows PowerShell in Action》
2. 使用Windows PowerShell 编写脚本
3. PowerShell-脚本之家
4. Cmdlet Overview
5. PowerShell中文博客