2.8 综合应用
至此，你已学习完作为程序设计语言的shell的主要功能。是时候运用你所学的知识来编写一个实际的示例程序了。
贯穿全书，你将编写一个CD数据库应用程序，从而更好地掌握所学的知识。首先从shell脚本开始，但很快你就会用C语言重写该程序，并给它加上数据库等新功能。
2.8.1 需求
假设你收集了大量的CD唱片，现在为了方便管理，你将设计和实现一个管理CD唱片的程序。在学习Linux程序设计的过程中，实现这样一个电子CD唱片目录看起来是一个比较理想的项目。
开始阶段，你至少应该能够做到把每张CD唱片的基本资料保存起来，如唱片的名称、音乐类型、艺术家或作曲家的名字等。你可能还想再保存一些简单的曲目信息。你希望能够以每张CD唱片为单位进行搜索，而不是以曲目资料为单位。为了让这个小小的应用程序比较完整，你还希望能够在这个应用程序中对唱片资料进行输入、更新和删除。
2.8.2 设计
3项需求（对数据进行更新、检索和显示）应该采用一个简单的菜单就足够了。由于所有需要存储的数据全部都是文本，而且假设你收集的CD唱片不是很多，因此你就没有必要使用一个复杂的数据库，使用一些简单的文本文件即可。将资料保存在文本文件中将使应用程序比较简单，而且如果你的需求发生了变化，操纵文本文件总是要比操纵其他类型的文件更加容易。在万不得已的情况下，你甚至还可以使用一个编辑器来手工输入和删除数据，而不必非要通过编写程序来完成。
你需要为数据存储作出一个重要的设计决策：一个文件够用吗？如果够用，它应该采用什么样的格式？除曲目信息以外，你想要保存的大部分资料在每张CD唱片上只出现一次（我们暂不考虑某些CD唱片包含多位作曲家或艺术家作品的情况），而且几乎所有CD唱片都有多个曲目。
你需要对可以存储在CD唱片上的曲目数量加一个限制吗？这看起来是一个非常随意和没有必要的限制，所以还是立刻放弃这个想法吧！
如果对曲目数量没有限制，你就有以下3种选择。
❑ 只使用一个文件，用一行来保存“标题”信息，再用n行保存该CD唱片上的曲目信息。
❑ 将每张CD唱片的所有信息都放置在一行上，允许该行一直延续直到没有曲目信息需要保存为止。
❑ 把标题信息和曲目信息分开，用不同的文件来分别保存它们。
只有第三种做法能够让你灵活地修改文件的格式，如果今后你想把数据库转换为关系数据库格式的话（将在第7章详细介绍），你就需要修改文件格式，因此我们选择第三种方法。
下一个决策是要在文件里放入哪些信息。
我们决定对每张CD唱片保存以下信息：
❑ CD唱片的目录编号；
❑ 标题；
❑ 曲目类型（古典、摇滚、流行、爵士等）；
❑ 作曲家或艺术家。
对曲目，我们只保存两条信息：
❑ 曲目编号；
❑ 曲名。
为了把这两个文件结合起来，你必须把曲目信息和CD唱片上的其他信息关联起来。为此，你需要使用CD唱片的目录编号。因为它对每张CD唱片都是唯一的，所以它在标题文件中只出现一次，在曲目文件中对每首曲目也只出现一次。
让我们来看一个示例标题文件，如表2-24所示。
表2-24
它所对应的曲目文件，如表2-25所示。
表2-25
这两个文件通过目录编号结合在一起。请记住，标题文件中的一个数据项一般都对应曲目文件中的多行数据。
你需要决定的最后一件事情是如何分隔数据项。在关系数据库里，长度固定的数据字段比较常见，但它并非总是最方便的。另一种常见方法是使用逗号，这个例子就选择了这个方法（即用逗号分隔变量，或CSV文件）。
在接下来的“实验”部分，为了不至于让你迷失方向，我们把将要用到的函数列在下面：
实验CD唱片应用程序
（1）和以前一样，这个示例脚本程序的第一行用于确保自己可以作为一个shell脚本程序来执行，接下来是一些版权信息：
（2）首先要做的事情就是，确保设置好脚本程序将要用到的一些全局变量，包括标题文件、曲目文件和一个临时文件。我们还设置Ctrl+C组合键的中断处理，以确保在用户中断脚本程序时删除临时文件：
（3）现在开始定义函数。因为脚本程序是从文件的第一行开始执行，所以这样做可以确保在调用任何一个函数之前都能够找到它的定义。为了避免在几个地方反复编写同样的代码，最开始的两个函数是简单的工具型函数：
（4）接下来是主菜单函数set_menu_choice。菜单的内容是动态变化的，当用户选择了某张CD唱片后，主菜单中会多出几个选项。
注意，echo-e命令可能不能被移植到某些shell中。
（5）接下来是两个很短小的函数insert_title和insert_track，它们用于向数据库文件里添加数据。虽然有的人不喜欢这种长度只有一行的函数，但它们有助于让其他函数的含义更清晰易解。
紧跟着这两个函数的是一个比较大的函数add_record_tracks，它会用到上述两个短小的函数。这个函数使用模式匹配来确保用户未输入逗号（因为我们把逗号用做数据字段之间的分隔符），使用算术操作在用户输入曲目时递增当前曲目的编号：
（6）add_records函数用于输入新CD唱片的标题信息：
（7）find_cd函数的作用是使用grep命令在CD唱片标题文件中查找CD唱片的有关资料。你需要知道查询字符串在标题文件里出现的次数，但grep命令的返回值只能告诉你该字符串是匹配了0次还是多次。为了解决这一问题，我们把grep命令的输出保存到一个临时文件中，文件中的每行对应一次匹配，然后再统计该文件的行数。
单词统计命令wc在其输出中使用空格符分隔被统计文件中的行数、单词数和字符个数。我们使用$（wc -l $temp_file）标记从wc命令的输出结果中提取出第一个参数，并赋值给变量linesfound。如果要用到wc命令输出中的其他参数，你可以利用set命令把shell参数变量设置为wc命令的输出结果。
我们把IFS（内部数据字段分隔符）设置为一个逗号，这样你就可以读取以逗号分隔的数据字段了。另一个可选择的命令是cut。
（8）update_cd函数用于重新输入CD唱片的资料。注意，你想要搜索（使用grep）的行是以$cdcatnum开头（通过标志^）并且其后跟着一个逗号，因此你需要把$cdcatnum变量的扩展放在一对花括号{}里，这样你就可以搜索紧跟在CD目录编号之后的逗号了。这个函数还在get_confirm返回true的情况下，用花括号将要执行的多个语句组成一个语句块。
（9）count_cds函数用于快速统计数据库中CD唱片个数和曲目总数：
（10）remove_records函数用于从数据库文件中删除数据项，它通过grep -v命令删除所有匹配的字符串。注意，你必须使用一个临时文件来完成这一工作。
如果你使用下面这样的命令：
$title_file文件就会在grep命令开始执行之前，被>输出重定向操作设置为空文件，结果导致grep命令将从一个空文件里读取数据。
（11）list_tracks函数还是使用grep命令来找出你想要的行，它通过cut命令来访问你想要的字段，然后通过more命令提供按页输出。如果你对比一下用C语言重新实现这段大约20行左右的代码需要多少条语句的话，你就不得不佩服shell是一个功能多么强大的工具了。
（12）现在所有的函数都已定义好了，你可以进入主程序部分了。开头的几行先确保需要的文件处于一个已知状态，然后调用主菜单函数set_menu_choice，再根据它的输出进行相应的操作。
如果用户选择了退出，程序就先删除临时文件，再显示结束信息，最后成功退出（退出码为0）：
2.8.3 应用程序的说明
脚本程序开始处的trap命令用于设置在用户按下Ctrl+C组合键时的中断处理。根据终端设置的不同，Ctrl+C组合键可能引发EXIT或INT信号。
实现菜单选择还有其他的办法，特别值得一提的是bash或ksh提供的select结构（但它未被列在X/Open规范中）。它是一个专门用来处理菜单选择的结构。如果你并不介意脚本程序移植性稍差的话，可以考虑使用它。你还可以利用here文档来实现为用户提供多行信息。
你可能已注意到，当添加一个新的CD唱片记录时，程序并没有检查其主键。新代码只是忽略使用同样主键的后续唱片标题，但把它们的曲目添加到第一个使用该主键的CD唱片的曲目清单中。如下所示：
我们将把这个问题及其他改进留给读者，请充分发挥你们的想象力和创造力，因为你可以在GPL条款之下任意修改这些代码。