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盡管在近兩年使用過 UNIX 的一些人可能嘗試過 shell 腳本編程，但是他們很可能只是研究操作系統(tǒng)的細節(jié)，并不精通 shell 腳本編程。本文針對那些希望進一步了解 shell 腳本，并開始編寫更高級腳本的讀者。本文提供腳本編程的基礎知識，包括如何簡化腳本、如何盡可能保持腳本的靈活性、如何編寫干凈的腳本、在腳本內(nèi)編寫注釋以及調(diào)試腳本。

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保持簡單

在人們學習如何編寫 shell 腳本時，常常遇到的一個問題是，重復他們在另一個腳本中已經(jīng)做過的工作。他們其實不需要復制原來的腳本并修改幾個硬編碼值，只需創(chuàng)建一個函數(shù)來處理兩個腳本的重復部分。創(chuàng)建集中的函數(shù)還可以促進標準化，幫助創(chuàng)建統(tǒng)一的腳本。如果一個函數(shù)在腳本的一個部分工作正常，那么它在腳本中的其他地方也會正常工作。

例如，清單 1 所示的腳本應該濃縮和簡化為更簡單、更干凈的程序。

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清單 1. 可以簡化的腳本示例

      #!/usr/bin/ksh

if [[ $# -lt 2 ]]
then
  echo "Usage: ${0##*/} <file name #1> <file name #2>
  exit 0
fi

if [[ ! -f "${1}" ]]
then
  echo "Unable to find file '${1}'"
  exit 1
fi

if [[ ! -r "${1}" ]]
then
  echo "Unable to read file '${1}'"
  exit 2
fi

gzip ${1}
ls -l ${1}.gz


if [[ ! -f "${2}" ]]
then
  echo "Unable to find file '${2}'"
  exit 1
fi

if [[ ! -r "${2}" ]]
then
  echo "Unable to read file '${2}'"
  exit 2
fi

gzip ${2}
ls -l ${2}.gz

這個腳本看起來很糟糕！（謝天謝地，它只是一個示例）。這個腳本應該盡可能進行濃縮。從便于閱讀的角度來看，清單 2 提供的版本更干凈。

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清單 2. 對清單 1 腳本進行濃縮的版本

      #!/usr/bin/ksh

exit_msg() {
  [[ $# -gt 1 ]] && echo "${0##*/} (${1}) - ${2}"
  exit ${1:-0}
}

[[ $# -lt 2 ]] && exit_msg 0 "Usage: ${0##*/} <file name #1> <file name #2>

for _FNAME in $@
do
  [[ ! -f "${_FNAME}" ]] && exit_msg 1 "Unable to find file '${_FNAME}'"
  [[ ! -r "${_FNAME}" ]] && exit_msg 2 "Unable to read file '${_FNAME}'"

  gzip ${_FNAME}
  ls -l ${_FNAME}.gz
done

注意到這兩者的差異了嗎？這個腳本增加了一個簡單的函數(shù)來顯示一個消息并帶適當?shù)姆祷卮a退出，還把所有操作轉(zhuǎn)移到一個 for 循環(huán)中，這使這個腳本看起來更干凈、更容易理解了。

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保持靈活性

編程和 shell 腳本編程的新手常常犯的另一個錯誤是，在程序或 shell 腳本中對靜態(tài)值進行硬編碼。這會限制腳本的靈活性，是一種糟糕的編程習慣。這迫使管理員或開發(fā)人員不得不經(jīng)常修改腳本以使用其他值；為了避免這個問題，應該使用變量并為腳本或函數(shù)提供參數(shù)。

例如，清單 3 是一個編寫得很差的不靈活的示例腳本。

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清單 3. 不靈活的示例腳本

      #!/bin/bash

if [[ -f /home/cormany/FileA ]]
then
  echo "Found file '/home/cormany/FileA'"
elif [[ -f /home/cormany/DirA/FileA ]]
then
  echo "Found file '/home/cormany/DirA/FileA'"
else
  echo "Unable to find file FileA"
fi

這個腳本可以正常工作，但是它只能在兩個位置搜索一個文件。

清單 4 提供相同的功能，但是允許用戶在任何位置搜索任何文件。

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清單 4. 使腳本更靈活

      #!/bin/bash

exit_msg() {
  [[ $# -gt 1 ]] && echo "${0##*/} (${1}) - ${2}"
  exit ${1:-0}
}

[[ $# -lt 2 ]] && exit_msg 1 "Usage: ${0##*/} <file name> <location>"

_FNAME="${1}"
_DNAME="${2}"

[[ ! -d "${_DNAME}" ]] && exit_msg 2 "Unable to read or find directory '${_DNAME}'"

if [[ -f "${_DNAME}/${_FNAME}" ]]
then
  exit_msg 0 "Found file '${_DNAME}/${_FNAME}'"
else
  exit_msg 3 "Unable to find file '${_DNAME}/${_FNAME}'"
fi

這個腳本更靈活，因為它允許用戶指定要搜索的任何文件和任何搜索目錄。

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提供選項

在編寫一個 shell 腳本時，一些用戶可能會說，“它真不錯！” 或者 “我喜歡使用它”；而同時，其他用戶可能不同意這個評價，他們可能不希望執(zhí)行相同的操作。人們喜歡有選擇，為什么不給他們提供選項呢？內(nèi)置的 shell 命令 getopt 可以完成這個任務。

清單 5 提供一個在 AIX 中使用 getopt 的基本示例。

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清單 5. getopt 示例

      #!/usr/bin/ksh

_ARGS=`getopt -o x --long xxxxx -n ${0##*/} -- "$@"`
while [[ $# -gt 0 ]]
do
  case "${1}" in
    -x|--xxxxx)  echo "Arg x hit!"; shift;;
            --)  shift; break;;
             *)  echo "Invalid Option: ${1}"; break;;
  esac
done

在執(zhí)行包含 getopt （稱為 opttest ）的腳本時，如果在 -x 或 --xxxxx 中使用有效的參數(shù)， getopt 會識別出開關并執(zhí)行 case 開關中的代碼：

      # ./hm -x
Arg x hit!

下面是使用無效開關或選項時的結(jié)果：

      # ./hm -a
Invalid Option: -a

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文檔，文檔，文檔

我們在職業(yè)生涯中早晚會受到這個問題的困擾。老板要求您看看一個 10 年前編寫的腳本，它的作者已經(jīng)不再為公司工作了。您會說 “沒問題” 嗎？通常情況下，可能沒問題；但是，如果這個腳本很復雜，執(zhí)行了您不習慣使用的命令，采用的編寫風格與您的風格不一樣，或者干脆就不能正常工作，您就遇到大麻煩了。在這種情況下，一些反映作者當初編寫這個腳本時的想法的提示會有很大的幫助。有時候，您開發(fā)了一個自認為只使用一次的腳本，但是以后卻發(fā)現(xiàn)還需要修改它。或者，您用幾星期時間編寫了一個巨大的腳本，您了解這個腳本的所有細節(jié)，但是如果別人閱讀它，卻不知所云。這幾種情況說明，文檔之于開發(fā)人員就像腳本之于用戶，都非常重要。

看看清單 6 所示的函數(shù)。

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清單 6. 沒有注釋的腳本示例

      confirm_and_exit() {
  [[ ${_DEBUG_LEVEL} -ge 3 ]] && set -x
  while [[ -z ${_EXIT_ANS} ]]
  do
    cup_echo "Are you sure you want to exit? [Y/N]  
        \c" ${_PROMPT_ERR_ROW} ${_PROMPT_ERR_COL}
    ${_TPUT_CMD} cnorm
    read ${_NO_EOL_FLAG:+${_READ_FLAG:-'-n'}} ${_NO_EOL_FLAG} _EXIT_ANS
    ${_TPUT_CMD} civis
  done

  case ${_EXIT_ANS} in
    [Nn])  unset _EXIT_ANS; return 0;;
    [Yy])  exit_msg 0 1 "Exiting Script";;
       *)  invalid_selection ${_EXIT_ANS}; unset _EXIT_ANS;;
  esac
  return 0
}

如果您有比較豐富的 shell 腳本編程經(jīng)驗，可能能夠讀懂這個腳本。但是，腳本編程的初學者很難理解這個函數(shù)的作用。如果花上幾分鐘在這個腳本中添加注釋，情況就大不一樣了。清單 7 給出包含注釋的同一個函數(shù)。

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清單 7. 包含注釋的腳本示例

      #########################################
# function confirm_and_exit
#########################################
confirm_and_exit() {
  # if the debug level is set to 3 or higher, send every evaluated line to stdout
  [[ ${_DEBUG_LEVEL} -ge 3 ]] && set –x

  # Continue to prompt the user until they provide a valid answer
  while [[ -z ${_EXIT_ANS} ]]
  do
    # prompt user if they want to exit the script
    # cup_echo function calls tput cup <x> <y>
    # syntax:
    # cup_echo <string to display> <row on stdout to display> 
        <column on stdout to display>
    cup_echo "Are you sure you want to exit? [Y/N]  
        \c" ${_PROMPT_ERR_ROW} ${_PROMPT_ERR_COL}

    # change cursor to normal via tput
    ${_TPUT_CMD} cnorm

    # read value entered by user
    # if _NO_EOL_FLAG is supplied, use value of _READ_FLAG or “-n”
    # if _NO_EOL_FLAG is supplied, use value as characters aloud on read
    # assign value entered by user to variable _EXIT_ANS
    read ${_NO_EOL_FLAG:+${_READ_FLAG:-'-n'}} ${_NO_EOL_FLAG} _EXIT_ANS

    # change cursor to invisible via tput
    ${_TPUT_CMD} civis
  done

  # if user entered “n”, return to previous block of code with return code 0
  # if user entered “y”, exit the script
  # if user entered anything else, execute function invalid_selection
  case ${_EXIT_ANS} in
    [Nn])  unset _EXIT_ANS; return 0;;
    [Yy])  exit_msg 0 1 "Exiting Script";;
       *)  invalid_selection ${_EXIT_ANS}; unset _EXIT_ANS;;
  esac

  # exit function with return code 0
  return 0
}

對于這么小的函數(shù)，這似乎太麻煩了，甚至有點過分，但是對于 shell 腳本編程新手和閱讀這個函數(shù)的人員而言，注釋是非常有價值的。

在 shell 腳本中，注釋的另一個極其有幫助的用途是，解釋變量的有效值以及解釋返回碼的含義。

清單 8 中的示例取自一個 shell 腳本的開頭。

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清單 8. 未加注釋的變量示例

      #!/usr/bin/bash
trap 'exit_msg 1 0 "Signal Caught. Exiting..."' HUP INT QUIT KILL ABRT
trap 'window_size_changed' WINCH

_MSG_SLEEP_TIME=3
_RETNUM_SIZE=6
_DEBUG_LEVEL=0
_TMPDIR="/tmp"
_SP_LOG="${0##*/}.log"
_SP_REQUESTS="${HOME}/sp_requests"
_MENU_ITEMS=15
LESS="-P LINE\: %l"
export _SP_REQUESTS _TMPDIR _SP_LOG _DB_BACKUP_DIR 
    export _DEBUG_LEVEL _NEW_RMSYNC _RMTOTS_OFFSET_COL

同樣，很難理解 trap 語句的作用以及每個變量可以是哪些值。除非把整個腳本都讀一遍，否則不可能看出這些變量的意義。另外，這里沒有提到這個腳本中使用的任何返回碼。這會大大增加解決 shell 腳本問題的難度。向清單 8 的代碼行中添加一些注釋和一個專門描述返回碼的注釋塊，這樣就可以顯著降低理解難度。看看下面的清單 9。

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清單 9. 帶注釋的變量示例

      #!/usr/bin/bash
#########################################################################
# traps
#########################################################################
# trap when a user is attempting to leave the script
trap 'exit_msg 1 0 "Signal Caught. Exiting..."' HUP INT QUIT KILL ABRT
trap 'window_size_changed' WINCH                # trap when a user has resized the window
#########################################################################

#########################################################################
# defined/exported variables
#########################################################################
_MSG_SLEEP_TIME=3               # seconds to sleep for all messages
                                      # (if not defined, default will is 1 second)
_CUSTNUM_SIZE=6                   # length of a customer number in this location
                                      # (if not defined, default is 6)
_DEBUG_LEVEL=0                      # log debug messages. log level is accumulative
                                      # (i.e. 1 = 1, 2 = 1 & 2, 3 = 1, 2, & 3)
                                      # (if not defined, default is 0)
                                      # Log levels:
                                      #  0 = No messages
                                      #  1 = brief messages (start script, errors, etc)
                                      #  2 = environment setup (set / env)
                                      #  3 = set -x (A LOT of spam)
_TMPDIR="/tmp"          # directory to put work/tmp files
                                      # (if not defined, default is /tmp)
_SP_LOG="${0##*/}.log"   # log of script events
_SP_REQUESTS="${HOME}/sp_requests"
			# file to customer record requests,
                                       # also read at startup
_MENU_ITEMS=15        # default number of items to display per page
                                       # (it not defined, default is 10)
LESS="-P LINE\: %l"        # format 'less' prompt. MAN less if more info


# export the variables defined above
export _MSG_SLEEP_TIME _CUSTNUM_SIZE _DEBUG_LEVEL _TMPDIR 
    _SP_LOG _SP_REQUESTS _MENU_ITEMS
#########################################################################

看起來好多了，不是嗎？所有東西都組織有序，并且有詳細的描述，初次閱讀這個腳本的人更容易理解它的作用。

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調(diào)試

編寫完一個腳本之后，就要第一次運行它了。但是，如果在執(zhí)行腳本時顯示某些意外的錯誤，應該怎么辦呢？沒有人是完美的，而且從頭編寫腳本并保持沒有錯誤需要大量時間和豐富的經(jīng)驗；大多數(shù)時候，開發(fā)人員很容易漏掉一個字母或者顛倒了兩個字母的順序，這幾乎是不可避免的。不必擔心：AIX、其他風格的 UNIX 和 Linux 中的 shell 已經(jīng)考慮到了這個問題，可以幫助您進行調(diào)試。

例如，清單 10 中的 shell 腳本（名為 make_errors ）已經(jīng)編寫好等待執(zhí)行。

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清單 10. 包含錯誤的腳本示例

      #!/bin/bash

_X=1
while [[ ${_X} -le 10 ]]
do
  [[ ${_X} -lt 5 ]] && echo "X is less than 5!

  _Y=`expr ${_X) + 1`

  if [[ ${_Y} -eq 6 ]]
    echo "Y is now equal to ${_Y}"
  fi

  _X=${_Y}
done

但是，初次執(zhí)行這個腳本時，顯示以下錯誤：

      # ./make_errors
./make_errors: line 11: unexpected EOF while looking for matching `"'
./make_errors: line 16: syntax error: unexpected end of file

Vim 是一種出色的調(diào)試工具，您可能使用過它，但不一定了解它的真正價值。Vim 是一種強大的文本編輯器，但是它對調(diào)試也很有幫助。如果通過設置 .exrc 或 .vimrc 文件指定用不同的顏色顯示某些錯誤，Vim 就會替您完成大部分調(diào)試工作，見圖 1。

圖 1. 用 Vim 進行調(diào)試

第一個錯誤消息（ line 11: unexpected EOF while looking for matching `"' ）指出在第 11 行上有錯誤，但是看過這一行之后，并沒有發(fā)現(xiàn)任何錯誤。再看看第 9 行。 echo 后面的字符串的末尾缺少一個雙引號（ " ）。這個示例很好地說明了在進行調(diào)試時為什么必須查看整個腳本。錯誤消息中顯示的行號不一定是出現(xiàn)錯誤的實際位置。報告第 11 行有錯誤是因為第 9 行用雙引號標出一個字符串的開頭，但是這個字符串直到第 11 行還沒有結(jié)束。要想糾正這個錯誤，應該在第 9 行末尾添加雙引號。

其他一些問題也會顯示為錯誤。在第 11 行上，變量值 _X 后面是一個用紅色突出顯示的后圓括號（ ) ）。這是 Vim 替您做出的判斷，它指出這里有錯誤。這里用一個前花括號（ { ）標出了變量值 _X 的開頭，但是沒有用后花括號（ } ）結(jié)束。只需把 ) 改為 } ，就能夠糾正這個錯誤。

到目前為止，已經(jīng)糾正了兩個錯誤。再次運行這個腳本，看看會發(fā)生什么：

      ./make_errors: line 12: syntax error near unexpected token `fi'
./make_errors: line 12: `  fi'

還有另一個錯誤。錯誤消息指出問題出現(xiàn)在第 12 行上，但是這一行只有一個用來結(jié)束 if 語句的 fi 。這有什么錯呢？請牢記前一個錯誤的情況。并非所有錯誤都源自 shell 所報告的行上。shell 僅僅報告發(fā)生錯誤的位置，但是錯誤的根源可能出現(xiàn)在這個位置之前。對于這個小腳本，可以很有把握地猜測錯誤可能出現(xiàn)在實際的 if 語句中。回憶一下基本的腳本編程邏輯： if 語句由 if 、 then 和 fi 組成。看看這個條件語句，可以看出缺少了 then 。只需在腳本中添加 then 。完成之后，這個腳本應該類似于清單 11。

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清單 11. 糾正清單 10 中的錯誤之后的腳本

      #!/bin/bash

_X=1
while [[ ${_X} -le 10 ]]
do
  [[ ${_X} -lt 5 ]] && echo "X is less than 5!"

  _Y=`expr ${_X} + 1`

  if [[ ${_Y} -eq 6 ]]
  then
    echo "Y is now equal to ${_Y}"
  fi

  _X=${_Y}
done

再次運行這個腳本：

      # ./make_errors
X is less than 5!
X is less than 5!
X is less than 5!
X is less than 5!
Y is now equal to 6

恭喜！這個腳本現(xiàn)在正常工作了！

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set -x 選項

有時候，對 shell 腳本執(zhí)行基本的錯誤排除步驟并不像前一個示例那么容易。如果所有努力都失敗了，并且想不出腳本的錯誤之處在哪里，那么最后一招就是動用 “殺手锏”！Ksh、Bash 和其他現(xiàn)代 shell 都支持在 set 命令中使用 -x 開關。如果使用 set –x 選項，執(zhí)行的每個命令都顯示在 stdout 中。為了突出顯示執(zhí)行的代碼， set –x 把 PS4 變量的值加在顯示的每行代碼前面。請記住，這種做法會產(chǎn)生大量文本，所以在查看輸出時要有耐心。

減小前一個示例中的循環(huán)計數(shù)值，在腳本的開頭添加 set -x 和一個注釋，見清單 12。

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清單 12. set -x 示例

      #!/bin/bash

set -x

# loop through and display some test statements
_X=1
while [[ ${_X} -le 4 ]]
do
  [[ ${_X} -lt 2 ]] && echo "X is less than 2!

  _Y=`expr ${_X} + 1`

  if [[ ${_Y} -eq 3 ]]
  then
    echo "Y is now equal to ${_Y}"
  fi

  _X=${_Y}
done

在執(zhí)行這個腳本之前，把 PS4 變量改為某個看起來醒目的字符串：

      # export PS4="DEBUG => "

接下來，執(zhí)行這個腳本，就會看到可能非常有價值的信息，見清單 13。

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清單 13. set -x 的輸出

      # ./make_errors
DEBUG => _X=1
DEBUG => [[ 1 -le 4 ]]
DEBUG => [[ 1 -lt 2 ]]
DEBUG => echo 'X is less than 2!'
X is less than 2!
DDEBUG => expr 1 + 1
DEBUG => _Y=2
DEBUG => [[ 2 -eq 3 ]]
DEBUG => _X=2
DEBUG => [[ 2 -le 4 ]]
DEBUG => [[ 2 -lt 2 ]]
DDEBUG => expr 2 + 1
DEBUG => _Y=3
DEBUG => [[ 3 -eq 3 ]]
DEBUG => echo 'Y is now equal to 3'
Y is now equal to 3
DEBUG => _X=3
DEBUG => [[ 3 -le 4 ]]
DEBUG => [[ 3 -lt 2 ]]
DDEBUG => expr 3 + 1
DEBUG => _Y=4
DEBUG => [[ 4 -eq 3 ]]
DEBUG => _X=4
DEBUG => [[ 4 -le 4 ]]
DEBUG => [[ 4 -lt 2 ]]
DDEBUG => expr 4 + 1
DEBUG => _Y=5
DEBUG => [[ 5 -eq 3 ]]
DEBUG => _X=5
DEBUG => [[ 5 -le 4 ]]

可以看到這里有大量信息：處理并執(zhí)行的每個命令都顯示出來了。還要注意，在調(diào)試信息中沒有顯示 shell 腳本中的注釋。這是因為 shell 在讀取注釋之后并不執(zhí)行它。還好，在完成前面的修改之后，這個腳本沒有錯誤了！

在使用 set -x 時還要記住一點：如果腳本有內(nèi)部函數(shù)，而且 set -x 放在代碼的主體部分，那么它的輸出會包含子函數(shù)的運算過程。但是，如果 set -x 只放在內(nèi)部函數(shù)中，那么 debug 選項的影響范圍只包含這個內(nèi)部函數(shù)中的代碼和在其中調(diào)用的子函數(shù)；shell 腳本的主體并不包含在內(nèi)，這是因為它不知道它的內(nèi)部函數(shù)會調(diào)用這個例程。

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結(jié)束語

無論是使用 shell 腳本、 C 、Java? 語言或其他語言，我們都在不斷地改進編程方法。堅持簡單化的基本規(guī)則，保持代碼簡潔靈活，給代碼加上適當?shù)淖⑨專俳柚{(diào)試工具的幫助，您很快就能編寫出出色的 shell 腳本。祝您好運！

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參考資料

學習

您可以參閱本文在 developerWorks 全球站點上的英文原文。
對話 UNIX ：閱讀本系列的其他文章。
關于 AIX 的 Wikipedia 文章：閱讀關于 AIX 操作系統(tǒng)的 Wikipedia 文章，進一步了解 AIX 的背景知識和開發(fā)。
關于 shell 腳本的 Wikipedia 文章：閱讀關于 shell 腳本的 Wikipedia 文章，進一步了解 shell 腳本的概念和功能。
getopt 命令：關于這個命令的更多信息請參考 IBM 的命令參考。
AIX and UNIX 專區(qū) ：developerWorks 的“AIX and UNIX 專區(qū)”提供了大量與 AIX 系統(tǒng)管理的所有方面相關的信息，您可以利用它們來擴展自己的 UNIX 技能。
AIX and UNIX 新手入門：訪問“AIX and UNIX 新手入門”頁面可了解更多關于 AIX 和 UNIX 的內(nèi)容。
AIX and UNIX 專題匯總：AIX and UNIX 專區(qū)已經(jīng)為您推出了很多的技術專題，為您總結(jié)了很多熱門的知識點。我們在后面還會繼續(xù)推出很多相關的熱門專題給您，為了方便您的訪問，我們在這里為您把本專區(qū)的所有專題進行匯總，讓您更方便的找到您需要的內(nèi)容。
developerWorks 技術活動和網(wǎng)絡廣播：了解最新的 developerWorks 技術活動和網(wǎng)絡廣播。
AIX Wiki ：在這個協(xié)作性環(huán)境中可以找到關于 AIX 的技術信息。
Podcasts ：收聽 Podcast 并了解 IBM 技術專家的最新想法。

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