Shell programming---cooperate with Perl

あなたはこれでCシェルを捨てられる (preprint)

1. まえがき

このドキュメントは、次のような方を対象に書かれています。

単調な繰り返し作業を簡単に済ませたいUNIXユーザ
これまでCシェルを使っていたが、やめようかなと思っている
Bourneシェルではやりたいことができない、または難しいと思っている
新しい言語を学ぶのが面倒くさい。時間をかけたくない

このドキュメントは、次のような方を対象とはしていません。

シェルスクリプトに精通している。日々の作業に支障ない
細かい仕事はawkで事足りる
Perlに興味があり、本気で勉強したい

拙訳「なぜcshでプログラムを書くのが良くないのか」を公開後、Cシェルプログラミングを戒める声を聞く機会が心なしか増えたようで、地味ながら確実な手応えが感じられます。しかし、これには次のような反応が多いのも事実です。

「なるほど、Cシェルプログラミングが悪いのはわかった。でも、これまで書いてきたCシェルスクリプトと同じことを、これからは一体どうやってやればいいんだ？」

Cシェルを捨てようとする人の多くは、代わりにBourneシェルでプログラムを組もうとします。これは最良の選択肢のひとつと言ってよいでしょう。Bourne シェルはスクリプト言語として必要十分の機能を持ちポータビリティに優れる、今日もっともメジャーなプログラミングシェルの一つです。

しかし、勘違いしないでください。Bourneシェルの持ち味は、徹底して必要十分な所にあります。シェルが持つべきでない機能は、一切持っていません。ですから、シェルスクリプトだけで問題を解決しようとするのではなく、他の便利なUNIXツールとうまく連携させることが重要なのです。

Bourneシェルのお供として、あるいはもうひとつのスクリプト言語として、このドキュメントではPerlを取り上げます。PerlはCライクな構文のプログラミング言語で、苦手な分野というのが特にありません。単純な作業は簡単に、プログラム次第では高度な作業もできます。１ヶ月あれば修得できますが、ここではたった５分で覚えられ、すぐに役立つ使い方をご紹介します。

2. ループ

「あるプログラムhoeは、引数としてデータファイルの名前を与えると結果を出力する。これを、 datafile1からdatafile123まで 123個のデータファイルに対して実行し、結果はそれぞれ result1からresult123という名前で保存したい。」

私達のように実験のためにUNIX上で計算をする時には、よくある話ですね。これをhoe datafile1 >result1 などと123回も手で実行しようとする人はいないでしょう。Cシェルでは、このように書くことができます。


#!/bin/csh -f
@ i = 1
while ($i <= 123)
  hoe datafile$i >result$i
  @ i ++
end

元Cシェルユーザーが決まってする質問は、これをBourneシェルでやるにはどうすればよいかというものです。Bourneシェルの達人に聞くと（あるいは Bourneシェルの解説書を読むと）、次のようにすればよいと教えてくれるでしょう。


#!/bin/sh
i=1
while [ $i -le 123 ]; do
  hoe datafile$i >result$i
  i=`expr $i + 1`
done

どうですか。わかりにくいですね。

Bourne シェルは、算術演算の機能を自分では持っていません。ここでは、それを実現するために、testとexprという外部コマンドを呼び出しています。testの方は見つけにくいかもしれませんね。これは3行目の `[' です。`[' は testコマンドの省略形です。ループ変数が123以下かどうかの判定はtestコマンドに、ループ変数のインクリメントは exprコマンドに肩代わりしてもらっているというわけです。

このプログラムは読みにくいだけでなく、プログラミング効率を落とす様々な罠が散りばめられています。例えば・・・

2行目のi=1は、スペースを入れて書いてはいけない。
3行目のwhile, [, $i, -le, 123 の後のスペースは入れて書かなければならない。
5行目のi=`は、スペースを入れて書いてはならない。 exprの後の3つの要素間のスペースは入れて書かなければならない。
2行目のiに、 `$' を付けてはならない。 5行目の1番目のiに `$' を付けてはならない。 5行目の$iの `$' を忘れてはならない。

このような問題は、何もBourneシェルだけのものではありません。上に挙げたCシェルスクリプトは、見やすさの上では若干有利ですが、 @ i = 1などのスペースはやはり省略できません。

もう、このようなシェルスクリプトを書くのはやめましょう。ちょっと過激ですが、ループプログラムを書くには次の構文だけ覚えれば十分です。


#!/bin/sh
for i in 1 2 3 4 5; do
  echo 今 $i 回目
done

Bourneシェルのfor文はCシェルのforeach文に相当するもので、この例では変数i に1から5まで順番に代入しながらechoを繰り返し実行しています。簡単ですね。

さて、では最初の例のように繰り返し回数がムチャクチャ多い場合にはどうしましょうか。それを考える前に、まずは次のPerlスクリプトを見てください。


#!/usr/local/bin/perl
for($i=1; $i<=5; $i++) {
  print "今 $i 回目\n";
}

Perlのことを全く知らなくても、このコードは簡単に理解できるでしょう。 C との違いは、main()がないこと、変数の宣言がないこと、変数の頭に$が付いていることくらいでしょうか。え、printfじゃないのかって？大丈夫、ちゃんと printfも用意されています。

このスクリプトをloop5という名前で保存してからコマンドラインでperl loop5と入力すると、結果が見られます。実行属性を与えてから単にloop5としても同じです。

ここで、もう一つ覚えてください。それは、Perlはスクリプトを直接引数に書くことができる、ということです。このためには、-eというオプションを使います。上述したPerlスクリプトを実行するのと同じことを、コマンドラインから次のように指示できます。

 perl -e 'for($i=1;$i<=5;$i++){print"今 $i 回目\n"}'

Perlは自由なフォーマットでプログラムが書けますから、このように１行で書いたりスペースや改行を省いたりしても問題ありません。

さて、本題に戻りましょう。Bourneシェルのfor文では、制御変数の値を inの後ろに並べて書くのでしたね。1から123までの数字を手で入力するのはとても大変です。そこで、この部分はPerlにやってもらうことにしましょう。次が最終形です。


#!/bin/sh
for i in `perl -e 'for($j=1;$j<=123;$j++){print "$j "}'`; do
  hoe datafile$i >result$i
done

このシェルスクリプトの最大のミソは、バッククオート（`）です。一対のバッククオートで囲まれたコマンド列はシェルによっていったん実行され、その結果得られる出力がこの部分と置き換わります。つまり、このスクリプトの意味するところは次のものと全く同じになります。


#!/bin/sh
for i in 1 2 3 4 (...途中省略) 120 121 122 123 ; do
  hoe datafile$i >result$i
done

ぜひ、この書き方を覚えましょう。ちょっと長ったらしくなってしまいますが、すぐに何も見なくても書けるようになります。何も見なくてもどんどんコードが書けることがどんなに素晴らしいことか、皆さんよくご存じでしょう？

(補足: 最終形に出てきたPerlの１行スクリプトでは、制御変数に $iではなく$jを使っています。これは、シェル変数iと見間違えないように変えておいただけで、 $iにしても問題なく動作します。)