2016/01/03

PowerShellのパイプライン処理

まず、PowerShellのパイプライン処理について軽くおさらいします。

例えば、@、A、Bをそれぞれ何らかのコマンドとしたとき、

@|A|B

というパイプラインがあったら、処理の流れは、

@begin→Abegin→Bbegin→(@process→Aprocess→Bprocess→)×n→@end→Aend→Bend

の順に実行されます。(processブロックで「1入力に対し1出力する」場合以外は必ずしもこうならないですが)

さて、AかBのprocessブロック実行中に、何らかの条件を満たした時、パイプラインのprocessの後続処理を打ち切りたい場合はどうすれば良いでしょうか。

まずはbreakを使った駄目な例

ネットでよく見かける以下のようなコード、すなわち「パイプラインはbreakで処理を打ち切ることができる」というのは実は正しくないのです。

function Select-WhileTest
{
    [CmdletBinding()]             
    param (             
        [parameter(ValueFromPipeline=$true)] 
        [psobject[]]$InputObject,
        [parameter(Position=0)]           
        [scriptblock]$Predicate
    )

    process
    {
        if(!(&$Predicate))
        {
            break
        }
        $InputObject
    }
}

このコードはv2までではそもそも正しく動作しませんが、v3以降では条件によっては正しく動作しているように見えるのが、誤解の元なのかと思います。(というか私も誤解してました。)

例えば、

$result = "初期値"
$result = &{end{foreach($i in (1..5)){$i}}} | Select-WhileTest {$_ -lt 3}
Write-Host "`$resultは $result です。"

のようにすると、

$resultは 1 2 です。

のように、想定した通りの結果が得られます。このように、上流のスクリプトブロックのendブロック内にforeachなどループブロックが存在し、そのループブロック内で下流に値を出力している場合はうまくいきます。(ちなみに、スクリプトブロック直下に記述するのとendブロック内に記述するのは等価。)

しかし、上流にループブロックがない場合、例えば

$result = "初期値"
$result = 1..5 | Select-WhileTest {$_ -lt 3}
Write-Host "`$resultは $result です。"

とすると、コンソールに1と2が改行区切りで表示されますが、ホストに表示されるだけで$resultには値は格納されません。そしてスクリプト化して実行した場合は、Write-Hostが実行されることすらなく、スクリプトが終了してしまいます。

breakだとなぜうまくいかないのか

結局どういうことかというと、パイプライン下流のbreakは、パイプラインを打ち切る処理をするのではなく、単に一つ上流のブロックをbreakする処理に過ぎないのです。

パイプライン上流にループブロックがある場合は、そのループブロックをbreakしますが、それ以外の場合はスクリプトのbegin, process, endのいずれかのブロックがbreakされてしまい、結果としてスクリプトが終了してしまうわけですね。

そして、このSelect-WhileTest関数だと大丈夫ですが、processブロックの中にループブロックを記述し、その中でbreakを書くのは当然ダメです。単にそのループを抜けるだけなので、上流の出力は止まってくれません。

breakではなくcontinueを使う場合も基本は同じ結果です。しかもcontinueは所詮、その名の通り継続処理なので、上流に以下のような無限リストがあると無限ループに陥ってしまいます。

&{begin{$i = 0} process{while($true){$i++; $i}}}|Select-WhileTest {$_ -lt 3}

breakの代わりに、

throw (New-Object System.Management.Automation.PipelineStoppedException)

を実行する方法も見かけますが、これはループブロックがあっても強制的にスクリプトが終了するので余計ダメです。try...catchでエラートラップすればスクリプトの終了は回避できますが、「パイプラインが正常終了せずエラーを出した」扱いであることには代わりないので、やはり出力を変数に格納することができません。

ダミーループを用いる、取りあえずの解決策

前述のbreakを使った方法の問題点のうち、上流にループブロックがないとスクリプトが終了してしまい、出力を変数に代入することもできない問題は、とりあえず解決する方法があります。

以下のように、呼び出す時にパイプライン全体をダミーのループブロックでラップすれば良いのです。

$result = "初期値"
$result = do{
    1..5 | Select-WhileTest {$_ -lt 3}
}until($true)
Write-Host "`$resultは $result です。"

このようにしておけば、breakはパイプラインの外側のdo...untilを抜ける効果になるので、スクリプトが終了する心配も、値を出力しない問題も起こりません。

元々、パイプライン上流にループブロックが存在する場合でも、単にdoループ内の処理が1回走るだけなので、特に問題は起きません。1回だけ処理を実行するダミーループなら、for($i=0; $i -lt 1; $i++){}とかでも良いです。

ただ…この記述を美しいと思う人は多分いないですね。事情を知らないと意味不明ですし。そして、breakを記述する側の関数には、前述の通りのループブロック内では値を出力できないという制限は残ったままになります。

やはりbreakでパイプラインを打ち切るのは、本来想定された動作かと言われるとかなり微妙なところだと思います。(v3で一応動くようになったとはいえ)

この方法についての参考記事:Cancelling a Pipeline - Dreaming in PowerShell - PowerShell.com ? PowerShell Scripts, Tips, Forums, and Resources (ただしv2準拠の内容であることに注意)

ところで、Select-Object -Firstは…

さて、話は変わって、PowerShell 3.0からはSelect-Object -First の処理が変わったことについては、ご存知の方も多いかと思います。

具体的には、v2までは単にパイプライン処理をすべて終了してから、最初のn件を抽出する処理であったn件のパイプライン出力がされた後は、入力をすべてフィルタし出力に流さなくなる動作であったところが、v3からはn件のパイプライン出力がされた時点で、パイプラインの処理を打ち切るようになりました。(1/5修正)

つまり、

$result = 1..5| &{process{Write-Host "Process:$_"; $_}}| Select-Object -First 2
Write-Host "`$resultは $result です。"

というスクリプトは、v2までは

Process:1
Process:2
Process:3
Process:4
Process:5
$resultは 1 2 です。

のようにパイプライン出力は指示通り2件であるものの、上流の処理は結局、全部実行されてしまっています。

一方v3以降では、

Process:1
Process:2
$resultは 1 2 です。

のように、きちんと上流の処理を打ち切ってくれています。

つまり、ここまで述べてきたパイプライン処理の打ち切りは、実はv3以降のSelect-Object -Firstでは実現できているということです。これと同じことを我々も自作関数の中でやりたいわけです。

ではSelect-Object -Firstは具体的にどういう処理をしているかというと、StopUpstreamCommandsExceptionという例外をthrowすることでパイプライン処理の打ち切りを実現しています。この例外はまさに名前の通り、パイプライン上流の処理を中止するための例外です。この例外を自作関数でthrowしてやればうまくいきそうです。

しかし、この例外は非publicな例外クラスであることから、New-Objectコマンドレットなどでインスタンス化することはできません。リフレクションを駆使する必要がでてきます。
参考:PowerShell 3.0からはじめるTakeWhile - めらんこーど地階

(1/5追記)参考2:パイプラインの処理を途中で打ち切る方法のPowerShell版 - tech.guitarrapc.cóm(Add-TypeでC#経由でリフレクションしてます。)

頑張ればできなくはないですが、もっと楽な方法はないものか…と思ってあきらめかけたところ、いい方法を思いついたので紹介します。

Select-Object -Firstを利用する方法

Select-Object -Firstでできることが我々には(簡単には)できない。ならばどうするか。Select-Object -Firstを使えばいいじゃない。という発想です。

function Select-While
{
    [CmdletBinding()]             
    param (             
        [parameter(ValueFromPipeline=$true)] 
        [psobject[]]$InputObject,
        [parameter(Position=0)]           
        [scriptblock]$Predicate
    )

    begin
    {
        $steppablePipeline = {Select-Object -First 1}.GetSteppablePipeline()
        $steppablePipeline.Begin($true)
    }

    process
    {
        if(!(&$Predicate))
        {
            $steppablePipeline.Process($InputObject)
        }
        $InputObject
    }

    end
    {
        $steppablePipeline.End()
    }
}

scriptblockにはGetSteppablePipelineというメソッドが存在し、このメソッドによりSteppablePipelineオブジェクトが取得できます。これは何かというと、要は「スクリプトブロック内のbegin, process, endを個別に実行する」ための機能です。
参考:PowerShell: ◆パイプライン入力・パラメータ入力対応のGridView出力関数を作る(私自身も以前この記事で知りました。)

{Select-Object -First 1}というスクリプトブロックは、1回目に実行するprocessブロック内でStopUpstreamCommandsExceptionを出してくれます。

よって、自作関数のprocessブロック内のパイプライン処理を打ち切りたい箇所で、SteppablePipelineオブジェクトのProcessメソッドを使うことで、{Select-Object -First 1}のprocessブロックの処理を呼び出してやればいいわけです。

このようにして作成したSelect-While関数を以下のように実行してみると、

# 上流にループあり
$result1 = &{end{foreach($i in (1..5)){$i}}} | Select-WhileTest {$_ -lt 2}
Write-Host "`$result1は $result1 です。"

# 上流にループなし
$result2 =  1..5 | Select-While {$_ -lt 3}
Write-Host "`$result2は $result2 です。"

# 上流に無限リスト
$result3 = &{begin{$i = 0} process{while($true){$i++; $i}}} | Select-While {$_ -lt 4}
Write-Host "`$result3は $result3 です。"

結果は

$result1は 1 です。
$result2は 1 2 です。
$result3は 1 2 3 です。

となり、少なくとも今まで述べてきた諸問題はすべて解消していることが分かると思います。

このSelect-While関数は、スクリプトブロックで指定した条件を満たさなくなったときに、パイプライン処理を打ち切ってくれるものですが、この「Steppable Select -First 方式」を使えば他の自作関数でも、割と気楽に呼べるんじゃないかなと思います。ループブロック内で呼び出すことももちろん可能です。

ただし問題点はある

これはSelect-Object -FirstというかStopUpstreamCommandsExceptionあるいはPowerShellのパイプライン機構の仕様に由来する問題であると思われるので、どうにもならないことではあるんですが、一点だけ注意事項があります。

$result = 1..5| &{
    begin
    {
        Write-Host "Begin"
    }
    process
    {
        Write-Host "Process:$_"
        $_
    }
    end
    {
        Write-Host "End"
    }
}| Select-While {$_ -lt 2}

Write-Host "`$resultは $result です。"

これの結果は

Begin
Process:1
Process:2
$resultは 1 です。

となり、なんとendブロックが実行されていません。Select-While {$_ -lt 2} の代わりに Select-Object -Firstを使っても、同様にendは実行されません。

つまり、StopUpstreamCommandsExceptionというのはパイプライン処理を打ち切って、そこまでの出力値を正しくパイプライン出力として出してくれますが、やってくれるのはそこまでで、最後のendブロック処理はしてくれません。

これは十分注意が必要な点で、自作関数内でbeginブロックで確保したリソースをprocessブロックで利用して、endブロックで解放する…という、いかにも書いてしまいそうなパターンは、実はNGなんですね。何も上のようにマニアックなことをしなくても、単に下流でSelect-Object -Firstを使うだけでアウトです。

じゃあ、リソースの取り回しはどうするのが良いの、って話もありますが、それはまたの機会にしましょう。

(1/5追記)あえとすさんの記事が参考になります。:パイプライン処理の後始末をしよう - 鷲ノ巣 ただ、この方法ではパイプライン下流でthrowされた場合はトラップできないぽいですね。コマンドレットクラスの場合はIDisposable実装で良さそうです。

ここからは私見ですが、StopUpstreamCommandsExceptionが後付けかつ非パブリックなところとか、パイプラインを合法的に脱出するステートメントが今に至るまで用意されていないところとか、パイプラインを何とかして途中で打ち切っても、endは実行されないところとかを見ていると、そもそもPowerShellではパイプライン処理の中断というのは、あまり想定してない操作なのかなぁ、という気がしてきています。

上記のような裏技を使って回避するのも一案ではあるとは思いますが、そもそも「パイプライン処理の中断はイレギュラー」と考えて、そういう処理は避けて、必要に応じて別のアプローチを取ることも考えた方がいいのかもしれません。

2012/12/14

本記事はPowerShell Advent Calendar 2012の14日目の記事になります。

前回(アドベントカレンダー1日目)は「PowerShellらしい関数の書き方」と題して、パイプライン内でうまく他のコマンドと連携させるための関数をどう書けばいいのか、ということについて書きました。前回の関数の例では入力型と出力型がstringだったのですが、実際は自分で定義した型を入力、出力値に取るように書くのが普通かと思います。今回は、それをするためにどうやって型を定義するのか、そしてその型を関数にどう指定するのか、という話をします。

PowerShellにはクラス定義構文がない

そもそもの話になるんですが、型を定義する、つまりはクラスを記述するためのPowerShellのステートメントやコマンドレットが無いため、PowerShell単独ではできません。なので無理です以上おしまい。…というわけにはいかないので、実際はどうするのがいいのかという話をしていきます。

方法としては大きく分けて二つあると思います。

1.C#など他の.NET言語を用いてクラスを記述する

2.ユーザー定義オブジェクトを作成する

今回は1の方法を説明します。

C#を用いてクラスを記述する

つまりはPowerShellでクラスを定義できないなら、C#を使えばいいじゃない。ということです。幸いPowerShell 2.0からはAdd-Typeというコマンドレットを用いると、C#やVBなど.NET言語のソースをその場でコンパイルしてアセンブリとして現在のセッションに読み込むことが可能です。

たとえば、論理ドライブを表すDriveというクラスを定義してみます。

Add-Type -TypeDefinition @"
    namespace Winscript
    {
        public enum DriveType
        {
            Unknown, NoRootDirectory, RemovableDisk, LocalDisk, NetworkDrive, CompactDisc, RAMDisk
        }

        public class Drive
        {
            public string Name {get;set;}
            public string VolumeName {get;set;}
            public DriveType Type {get;set;}
            public long Size  {get;set;}
            public long FreeSpace  {get;set;}
            public long UsedSpace  {get;set;}
            public string RootPath {get;set;}
        }
    }
"@ -Language CSharpVersion3

このようにC#のコードを文字列として-TypeDefinitionパラメータに与えると、コンパイルされて指定のクラス(ここではWinscript.Drive)がロードされます。

ここで-Language CSharpVersion3というパラメータは指定コードをC# 3.0としてコンパイルすることを指定するため、今回使用している自動実装プロパティなどC# 3.0の構文が利用できます。なおこのパラメータはPowerShell 3.0では不要です。ただし明示しておくとPowerShell 2.0でも正しく動作します。というのも-Languageパラメータ省略時はPowerShell 2.0ではC# 2.0でコンパイルされるのですが、PowerShell 3.0ではC# 3.0でコンパイルするためです(逆にPSv3でC#2.0でコンパイルするには”CSharpVersion2”という新しく追加されたパラメータ値を指定します)

なお、ここでは-TypeDefinitionパラメータを用いてクラス全体を記述しましたが、この例のように列挙体も定義してそれをプロパティの型にするなどせず、すべて基本型のプロパティで完結するのならば、-MemberDefinitionパラメータを使ってメンバ定義だけを行う方が記述が短くなります。以下はWinscript.Manというクラスを定義する例です。

Add-Type -Namespace Winscript -Name Man -MemberDefinition @"
    public int Age {get;set;}
    public string Name {get;set;}
"@ -Language CSharpVersion3

例のようにC#のコード内には特にロジックを記述せず、単にデータの入れ物となるクラスにとどめておくのが良いかと思います。別にロジックを書いてもいいのですが、ISEで記述する限りはC#の編集に関してはただのテキストエディタレベルの恩恵しか受けないですし、それなら最初からVisual Studio使ってC#で全部コマンドレットとして書けばいいのに、ともなりかねないので。PowerShellでは実現困難な処理などがあればそれをメソッドとして書く程度ならいいかもしれません。ただしメソッドを記述してもそれをユーザーに直接使わせるというよりも、関数でラップして使わせる形が望ましいでしょう。

さて、次はこのクラスのオブジェクトを扱う関数を記述していきます。

定義した型のオブジェクトを扱う関数の記述

ここでは3つの関数を定義しています。Get-Drive関数はシステムに含まれるすべての論理ドライブを取得、Show-Drive関数は指定のDriveオブジェクトをエクスプローラで開く、Set-Drive関数は指定のDriveオブジェクトのボリューム名(VolumeNameプロパティ)を変更するものです。

ちなみに関数の動詞部分(ここではGet, Show, Set)は、Get-Verb関数で取得できるリスト以外のものは基本的に使わないようにします。モジュールに組み込んだ場合、インポートのたびに警告が出てしまうので。

関数の基本については前回に書いているので、今回のコードはそれを踏まえて読んでみてください。

function Get-Drive
{
    [OutputType([Winscript.Drive])]
    param(
        [string[]]$Name,
        [Winscript.DriveType]$Type
    )

    Get-WmiObject -Class Win32_LogicalDisk | ForEach-Object {
        if($null -ne $Name -and $Name -notcontains $_.Name)
        {
        }
        elseif($Type -ne $null -and $_.DriveType -ne $Type)
        {   
        }
        else
        {
            New-Object Winscript.Drive -Property @{
                Name = $_.Name
                VolumeName = $_.VolumeName
                Type = [enum]::Parse([Winscript.DriveType],$_.DriveType)
                RootPath = if($_.ProviderName -ne $null){$_.ProviderName}else{$_.Name + "\"}
                Size = $_.Size
                FreeSpace = $_.FreeSpace
                UsedSpace = $_.Size - $_.FreeSpace
            }
        }
    }
}

(↑10:33 foreachステートメントではなくForEach-Objectコマンドレットを使うように修正。Get-*な関数のようにパイプラインの先頭で実行する関数でも、内部でPowerShellのコマンドレットや関数の出力を利用する場合は、配列化してforeachするよりも、ForEach-Objectで出力を逐次処理した方が良いですね。内部関数の出力がすべて完了してから一気に出力するのではなく、内部関数が1個オブジェクトを出力するたびに出力するようにできるので。)

function Show-Drive
{
    [OutputType([Winscript.Drive])]
    param(
        [Parameter(ValueFromPipeline=$true,Mandatory=$true)]
        [Winscript.Drive[]]
        $Drive,
        
        [switch]
        $PassThru
    )

    process
    {
        foreach($d in $Drive)
        {
            Start-Process $d.Name
            if($PassThru)
            {
                $d
            }
        }
    }
}
function Set-Drive
{
      param(
        [Parameter(ValueFromPipeline=$true,Mandatory=$true)]
        [Winscript.Drive]
        $Drive,
        
        [Parameter(Mandatory=$true)] 
        [string]
        $VolumeName
    )

    process
    {
        Get-WmiObject Win32_LogicalDisk -Filter "DeviceID='$($Drive.Name)'" |
            Set-WmiInstance -Arguments @{VolumeName=$VolumeName} | Out-Null
    }
}

細かい説明は省きますが、前回説明した関数の基本フォーマットに、自分で定義した型を適用してロジックを書くとこうなる、という参考例としてとらえてください。

一つだけ前回に説明し忘れてたことがあります。それは[OutputType]属性です。これは文字通り、関数の出力型を指定するものです。この属性を指定しておくと何が嬉しいかというと、関数の出力を変数に代入したりWhere-Objectコマンドレットでフィルタをかけるコードを記述する際、関数の実行「前」にもプロパティ名をちゃんとタブ補完してくれるようになります。残念ながらこの静的解析機能はPowerShell 3.0からのものなので2.0だとできませんが、OutputType属性自体は2.0でも定義可能なので、定義しておくことを推奨します。

さて、型の定義と関数の定義をしたので実際に関数を実行してみます。

PS> Get-Drive # 全ドライブ取得

Name       : C:
VolumeName :
Type       : LocalDisk
Size       : 119926681600
FreeSpace  : 12262494208
UsedSpace  : 107664187392
RootPath   : C:\

Name       : D:
VolumeName :
Type       : LocalDisk
Size       : 500086886400
FreeSpace  : 198589583360
UsedSpace  : 301497303040
RootPath   : D:\

Name       : Q:
VolumeName :
Type       : CompactDisc
Size       : 0
FreeSpace  : 0
UsedSpace  : 0
RootPath   : Q:\

Name       : V:
VolumeName : 
Type       : NetworkDrive
Size       : 1500299390976
FreeSpace  : 571001868288
UsedSpace  : 929297522688
RootPath   : \\server\D

PS> Get-Drive | where {$_.Size -gt 1TB} # Where-Objectでフィルタ

Name       : V:
VolumeName : 
Type       : NetworkDrive
Size       : 1500299390976
FreeSpace  : 571001868288
UsedSpace  : 929297522688
RootPath   : \\server\D

PS> Get-Drive -Type NetworkDrive | Show-Drive -PassThru | ConvertTo-Csv #ネットワークドライブのみエクスプローラーで開く。取得結果はCSVとして出力。
#TYPE Winscript.Drive
"Name","VolumeName","Type","Size","FreeSpace","UsedSpace","RootPath"
"V:","","NetworkDrive","1500299390976","571001868288","929297522688","\\server\D"
PS> Get-Drive -Name D: | Set-Drive -VolumeName 新しいドライブ # D:ドライブのボリューム名を指定。(管理者権限で)

関数をきちんとPowerShellの流儀に従って記述したおかげで、このようにPowerShellの他の標準コマンドレットと同様の呼び出し方ができ、自作関数やそれ以外のコマンド同士をうまくパイプラインで繋げて実行することができています。

さて、おそらく一つ気になる点があるとすれば、ドライブの容量表示が見づらいということでしょう。容量であればGBとかの単位で表示してほしいですし、大きい数字は,で桁を区切ってほしいですよね。じゃあそういう値を文字列で返すプロパティを定義してやる必要があるというかと言えばそんなことはなく、PowerShellには型に応じた表示フォーマットを指定する方法が用意されています。次回はそのあたりを解説しようと思います。

また、C#とかめんどくさいしもうちょっと楽な方法はないのか?ということで、最初の方でちょっと触れた、ユーザー定義オブジェクトを利用する方法も、余裕があれば次回に。

さて、PSアドベントカレンダー、明日はsunnyoneさんです。よろしくお願いします!

2010/02/13

PowerShellは.NET Framework 2.0を利用するWindowsのシステム管理用シェルである。シェルであるためコンソールで対話的にコマンドを実行することができるのはもちろん、スクリプトファイル(*.ps1)を記述しバッチ的に実行することも可能である。ここではPowerShellスクリプトで(コンソールでも使用は可能だが)用いることのできる基礎文法を紹介する。なお、PowerShellでは文法上、大文字小文字を区別しない。

※(★2.0)の注釈があるものはPowerShell 2.0で新たに追加された要素である。

1.基礎

表示

コンソールに文字列を表示。

"Hello world" 

コマンドレット(後述)を使用した場合。

Write-Host "Hello world" 

コマンドレット

PowerShellはコマンドレットと呼ばれる100種類以上のコマンドライン・ツール群を単独で、あるいはパイプライン(後述)で連結して使用するのが基本となる。コマンドレットは原則verb-nounという命名規則にしたがっている。パラメータをつける場合は「-パラメータ名」あるいは「-パラメータ名 パラメータ値」を指定する。

# コマンドレットの一覧表示
Get-Command 

# サービスの一覧を表示
Get-Service 

# アプリケーション イベントログの最新15個のエントリを表示
Get-EventLog -logName Application -newest 15

パイプライン

コマンドレットが値を返却する場合、.NET Frameworkのオブジェクトが含まれる配列であることが多い。このオブジェクト配列がパイプラインを渡って後続のコマンドレットに入力される。

# プロセスのリスト(System.Diagnostics.Processオブジェクトの配列)を取得し、
# Where-Objectコマンドレットでハンドル数(handlesプロパティ)の値が500より大きいものだけを取り出し
# Select-Objectコマンドレットで最初の5つのオブジェクトだけを切りだして表示
Get-Process | Where-Object {$_.handles -gt 500} | Select-Object -first 5

# C:\Windows 配下のフォルダ、ファイルの一覧(System.IO.DirectoryInfo,System.IO.FileInfoオブジェクトの配列)を取得し、
# ForEach-Objectコマンドレットで配列を列挙しすべてのオブジェクトのFullNameプロパティ(フルパス)の値を表示
Get-ChildItem C:\Windows | ForEach-Object {$_.FullName} 

# 通常の配列に関してもパイプラインを使用可能。
# 重複を取り除き、ソートをかける
@(3,5,10,1,2,1,1,1,2,6,4,4)|Sort-Object|Get-Unique 

コメント

# コメント 

マルチラインコメント(★2.0)

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変数の宣言

PowerShellは変数の宣言をしなくても変数を使用可能。以下のようにするとどのような型でも代入可能な変数が作られる。

$a = 1
$a = $b = $c = 1 #複数変数に一度に同じ値を代入する場合
$items = Get-ChildItem # コマンドレットの戻り値を格納 

変数の型を指定することは可能。以下のようにするとint型のみ格納可能な変数が作られる。

[int]$a = 1 

あるいは、コマンドレットを用いて$aという変数を宣言することもできる。この場合変数の型は指定できない。

New-Variable -name a 

変数のスコープ

# どのスコープからも読み書き可能
$global:a = 1

# 現在のスコープからのみ読み書き可能
$private:a = 1 

# 現在のスクリプトからのみ読み書き可能
$script:a = 1 

文法チェック

以下を実行することで未定義の変数を参照するとエラーが出るようになる。

Set-PSDebug -strict 

スクリプトの実行

デフォルトの実行ポリシーではスクリプトの実行は不許可であるため、以下のようにポリシーを変更しておく。(RemoteSignedはローカルにあるスクリプトファイルは無条件で実行可、リモートにあるスクリプトファイルは署名付きのもののみ実行可)

Set-ExecutionPolicy RemoteSigned 

スクリプト/コマンドを実行するにはコマンドラインで次のようにする。

コマンドを実行する

powershell -command {Get-ChildItem C:\} 

ファイルを実行する

powershell  .\script.ps1 

ドットソース(スクリプトの内容をグローバルスコープに読み込む)

powershell  . .\script.ps1 

ファイルを実行する(★2.0)

powershell -file script.ps1 

PowerShellスクリプトから別のスクリプトを実行する場合(関数のインクルードにも用いられる)

.\script.ps1
. .\script.ps1 # ドットソース 

デバッガの起動

Set-PSDebug -trace 2 

ステップ実行

Set-PSDebug -step 

2.数値

数値の表現

PowerShellにおける数値は.NET Frameworkの数値を表す構造体のインスタンスである。数値には整数、浮動小数点があり、変数に代入した段階で適切な型が設定される。

# int型(System.Int32型)
$int = 1

# System.Double型
$double = 1.001

四則演算

# 足し算
$i = 1 + 1

# 引き算
$i = 1 - 1 

# 掛け算
$i = 1 * 1 

# 割り算
$i = 1 / 1 

余りと商の求め方

# 割り算の余り
$mod = 7 % 3 

# 上記の場合の商
$div = (7 - 7 % 3) / 3 

べき乗

# 2の8乗
$i = [math]::Pow(2,8) 

インクリメントとデクリメント

# インクリメント
$i++ 

# デクリメント
$i-- 

3.文字列

PowerShellにおける文字列は.NET Frameworkの System.Stringクラスのインスタンスである。

文字列の表現

文字列はシングルクォーテーションかダブルクォーテーションで囲む。ダブルクォーテーションの中では`t(タブ)や`r`n(改行)などの特殊文字が使用でき、変数が展開される。

$str1 = 'abc'
$str2 = "def"
$str3 = "a`tbc`r`n" 

#変数展開(結果は abc def)
$str4 = "$str1 def" 

文字列操作

各種文字列操作

# 結合
$join1 = "aaa" + "bbb"
$join2 = [string]::Join(",",@("aaa","bbb","ccc") )

# 結合(★2.0)
$join2 = @("aaa","bbb","ccc") -join "," 

# 分割
$record1 = "aaa,bbb,ccc".Split(",") 

# 分割(★2.0)
$record2 = "aaa,bbb,ccc" -split "," 

# 長さ
$length = "abcdef".Length 

# 切り出し
$substr = "abcd".SubString(0,2) # ab

正規表現検索

# hitした場合はTrue,しなかった場合はFalse
$result = "abcd" -match "cd"

# 最初に見つかった文字列。添え字の1,2…には()内のサブ式にhitした文字列が格納。
$matches[0] 

正規表現置換

$result = "abc" -replace "c","d" 

4.配列

PowerShellにおける配列は.NET Frameworkの System.Arrayクラスのインスタンスである。

配列の参照と代入

# 5個の要素を持つ配列宣言と代入
$arr1 = @(1,3,5,7,9)
 
# 以下のようにも記述できる
$arr1 = 1,3,5,7,9 

# 型指定する場合
[int[]]$arr1 = @(1,3,5,7,9) 

# 1〜10までの要素を持つ配列宣言と代入
$arr2 = @(1..10) 

# 1要素の配列宣言と代入
$arr3 = @(1) 
$arr3 = ,1 

# 空の配列宣言と代入
$arr4 = @() 

配列の要素の参照と代入

# 4番目の要素を参照 
$ret = $arr2[3] 

# 6〜9番目の要素を含んだ配列を参照
$ret = $arr2[5..8] 

# 1〜4番目と8番目の要素を含んだ配列を参照
$ret = $arr2[0..3+7] 

# 配列の末尾の要素を取り出す
$ret = $arr2[-1] 

# 5番目の要素に値を代入
$arr2[4] = 11 

# 3より小さな要素を含んだ配列を返す
$ret = $arr2 -lt 3 

配列の個数

$arr1_num = $arr1.Length 

配列の操作

$arr1 = @(1,3,5,7,9) 
$arr2 = @(1..10) 

# 配列の末尾に要素を加える(push)
$arr2 += 50 

# 配列を結合し新しい配列を作成
$arr5 = $arr1 + $arr2 

# 配列にある要素が含まれるかどうか(ここではTrue)
$arr2 -contains 2 

5.ハッシュ

PowerShellにおけるハッシュは.NET Frameworkの System.Collections.Hashtableクラスのインスタンスである。

ハッシュ変数の宣言と代入

# 3つの要素を持つハッシュの宣言と代入
$hash1 = @{a=1;b=2;c=3}
 
# 空のハッシュの宣言と代入
$hash2 = @{} 

ハッシュの要素の参照と代入

# 要素の参照
$hash1.a 
$hash1["a"] 

#要素の代入
$hash1.b = 5
$hash1["b"] = 5 

ハッシュの操作

# ハッシュに要素を追加
$hash1.d = 4 
$hash1.Add("e",5)
 
# ハッシュの要素の削除
$hash1.Remove("a") 

# ハッシュのキーの取得
$keys = $hash1.Keys 

# ハッシュの値の取得
$values = $hash1.Values 

# ハッシュの要素を列挙
foreach ($key in $hash1.Keys)
{
    $key + ":" + $hash1[$key]
} 

# キーの存在確認
$hash1.Contains("b") 

6.制御文

if文

if (条件) {

}

if 〜 else文

if (条件) {

}
else{

}

if 〜 elsif 文

if (条件) {

}
elseif (条件) { 

} 

while/do文

while (条件) {

}

do {

} while (条件)

for文

for ($i = 0; $i -lt 5; $i++) {

} 

foreach文

foreach ($item in $items) {

} 

switch文

case を書かないのが特徴的。またスクリプトブロックを条件文に記述できる。

switch ($i) {
    1 {"1";break}
    2 {"2";break}
    {$_ -lt 5} {"5より小さい";break}
    default {"default句";break}
}
# ここで$iに配列を指定すると配列要素すべてに対してswitch文が実行される。 

比較演算子

比較演算子の一覧。PowerShellではPerlの文字列比較演算子のような記述をおこなうが、Perlとは異なり文字列も数値も同じ書式である。

$num1 -eq $num2 # $num1は$num2と等しい
$num1 -ne $num2 # $num1は$num2は等しくない
$num1 -lt $num2 # $num1は$num2より小さい
$num1 -gt $num2 # $num1は$num2より大きい
$num1 -le $num2 # $num1は$num2以下
$num1 -ge $num2 # $num1は$num2以上 

論理演算子

# 論理否定
$ret = -not $true
$ret = !$true

# 論理積
$ret = $true -and $false 

# 論理和
$ret = $true -or $false 

# 排他的論理和
$ret = $true -xor $false 

ビット演算子

# ビット単位の否定
$ret = -bnot 0x14F4

# ビット単位の積
$ret = 0x14F4 -band 0xFF00 

# 上記結果を16進数で表示する場合
$ret = (0x14F4 -band 0xFF00).ToString("X") 

# ビット単位の和
$ret = 0x14F4 -bor 0xFF00 

# ビット単位の排他的論理和
$ret = 0x14F4 -bxor 0xFF00 

7.サブルーチン

PowerShellのサブルーチンには関数とフィルタがある。関数とフィルタは呼び出し行の前で宣言する必要がある。 filter構文もfunction構文と並んで独自関数を記述するものだが、filter構文はパイプラインに渡されたオブジェクトをフィルタするのに用いる。 functionとの違いは、パイプラインに渡した配列を一度に処理するか(function)個別に処理するか(filter)

# 関数宣言の基本
function Get-Test {
    return "test"
}
# 注:returnを付けなくても関数内で出力された値はすべて呼び出し元に返却される。返却したくない場合は出力値をを[void]にキャストするか|Out-Nullに渡す。

# 引数を指定する場合
function Get-Test {
    param($param1,$param2)
    return $param1 + $param2
}
 
# 引数を指定する場合の簡易的な記述法
function Get-Test($param1,$param2) {
    return $param1 + $param2
} 

# 引数の型を指定する場合
function Get-Test {
    param([string]$param1,[string]$param2)
    return $param1 + $param2
} 

# 関数の呼び出し方(,区切りではなくスペース区切りであることに注意)
Get-Test "引数1" "引数2"

# 引数の順序はパラメータ名(引数名)を指定すると自由に指定可能
Get-Test -param2 "引数2" -param1 "引数1" 

# フィルタ宣言の基本
filter Get-Odd {
    if($_ % 2 -eq 1){
        return $_ 
    }else{
        return
    }
} 

# フィルタの使用
@(1..10) | Get-Odd

8.テキストファイル入出力

コマンドレットで可能。エンコーディングは日本語環境のデフォルトではShift-JIS。コマンドレット出力のテキストファイルへの書き出しに関してはリダイレクトも可能。この場合エンコーディングはUnicode。

$str1 = "testテスト"
Set-Content test.txt $str1 # 書き込み
Add-Content test.txt "追記" # 追記
$str2 = Get-Content test.txt # 読み込み

Set-Content test.txt $str1 -encoding UTF8 # UTF-8で書き込み

# リダイレクト
Get-Process > test.txt # 書き込み
Get-Process >> test.txt # 追記
Get-Process | Out-File test.txt -encoding UTF8 # エンコーディングを指定する場合

9.例外

PowerShellで例外が発生すると、デフォルトではエラーメッセージを表示し次の行を実行する(シェル変数$ErrorActionPreferenceの設定により挙動の変更可能)。VBでいうとOn Error Resume Nextに近い。エラーが発生すると$Errorにエラー情報の配列が格納され、$?にFalseが格納される。エラーをトラップするには次の構文を使用する。VBでいうとOn Error Goto lineに近い。

# すべてのエラーをトラップ
trap {

}

# エラーの型名を指定してトラップ
trap [System.Management.Automation.CommandNotFoundException] {

} 

# エラーを発生させる
throw "エラー"
throw New-Object NullReferenceException 

構造化例外処理(★2.0)

# 基本
try{

}
catch{

}
finally{

} 

# エラーの型を指定してcatch
try{

}
catch [System.Net.WebException],[System.IO.IOException]{

}

10.知っておいたほうがよい文法

行継続文字

1行にすると長いコードを複数行に書くには行継続文字`を用いる。VBの_。

$items = Get-ChildItem a*,b*,c*,d*,e* `
-force -recurce 

ただし以下のような場合は`を使用しなくてもよい

$items =
    Get-ChildItem a*,b*,c*,d*,e* -force –recurse
    
Get-Process | 
    Where-Object {$_.handles -gt 500} |
    Select-Object -first 5 

ステートメント分割

ステートメントを分割するには改行コードもしくは;を使用する。VBの:。JavaScriptと同様、文末に;はつけてもつけなくてもよい。

$i = 1; $j = 5; $k = $i + $j 

ヒア文字列

複数行の文字列を記述する方法。

$str = @"
aaaaaa
bbbbb
cccc
ddd
ee
"@ 

.NET Frameworkクラスの利用

.NET Frameworkに含まれているクラスのプロパティやメソッドを使用できる。基本的に完全修飾名を指定しなければいけないが、"System."は省略可能。また、intなど型エイリアスがいくつか定義されている。

# スタティックメンバの使用
[System.Math]::Pow(2,8) 

# インスタンスの生成とメソッドの実行
$arrayList = New-Object System.Collections.ArrayList
$arrayList.Add("a") 

# コンストラクタがある場合。複数ある場合は配列として指定
$message = New-Object System.Net.Mail.Message from@example.com,to@example.com

# COMオブジェクトの生成
$wshShell = New-Object -com WScript.Shell 

# デフォルトで読み込まれていないアセンブリを読み込む
[void] [System.Reflection.Assembly]::LoadWithPartialName("System.Windows.Forms")
[System.Windows.Forms.MessageBox]::Show("hello!") 

# クラスにどんなメンバがあるかの確認
# インスタンスメンバ
Get-ChildItem | Get-Member 

# スタティックメンバ
[math] | Get-Member -static 

キャスト

-asを使った場合はキャスト失敗時もエラーにならずNullが格納される。

$dt = [System.DateTime]"2010/02/13"
$dt = "2010/02/13" -as [System.DateTime] 

ユーザー定義オブジェクト

PowerShellにはクラスを定義する構文はないが、空のオブジェクト(PSObject)を生成し、任意のプロパティ(ノートプロパティ)を付加することができる。

$obj = New-Object PSObject
$property = New-Object System.Management.Automation.PSNoteProperty "Name","名前"
$obj.PSObject.Members.Add($property) 

シェル変数

あらかじめ定義されている変数。シェル変数には自動変数(変更不可能)とユーザー定義変数(変更すると挙動を変更することができる)がある。自動変数の例を挙げる。

$_ :現在パイプラインにわたっているオブジェクト
$args :関数やスクリプトに与えられたパラメータの配列
$pshome :PowerShellがインストールされているフォルダのフルパス
$MyInvocation :スクリプトの実行情報。$myInvocation.ScriptNameでスクリプトのフルパス取得(★2.0)。$myInvocation.MyCommand.Path(1.0の場合)
$true :true。
$false :false。
$null :null。

 

サブ式

$()内には複数行のコードが記述できる。

$arr = $(1;2;1+4)

式モードとコマンドモード

PowerShellの構文解析は式モードとコマンドモードがある。式モードは通常のモード。コマンドモードは引用符がなくても文字列を文字列として扱う。コマンドレットのパラメータなどはコマンドモードで扱われる。ただしコマンドモードになるところでも()もしくは$()もしくは@()をつけるとその中身は式モードとして解釈、実行される。

$i = 1 + 1 # 式モード
Write-Host aaa # コマンドモード(表示:aaa)
Write-Host aaa bbb # コマンドモード(表示:aaa bbb)
Write-Host 1+1 # コマンドモード(表示:1+1)
Write-Host (1+1) # 式モード(表示:2)
$itemCount = @(Get-ChildItem).Length # 式モード

実行演算子とスクリプトブロック

&演算子を用いるとスクリプトブロック{}の内容を実行できる。この場合、スクリプトブロック内のコードは別スコープになる。

$script = {$i = 1+6; Write-Host $i}
&$script
& 'C:\Program Files\Internet Explorer\iexplore.exe' # パスにスペースの含まれるファイルを実行したりするのにも使える

フォーマット演算子

-f演算子を使うと、.NET Frameworkのカスタム書式が使用可能。

"{0:#,##0}Bytes" -f 38731362 # 表示:38,731,362Bytes

バイト数の簡易表記

$i = 1KB # 1024が代入される
$i = 1MB # 1048576が代入される
$i = 1GB # 1073741824が代入される

そのほかの基礎文法最速マスターへのリンク

プログラミング基礎文法最速マスターまとめ - ネットサービス研究室
http://d.hatena.ne.jp/seikenn/20100203/programmingMaster

PowerShellの詳しい機能解説についてはこちらの記事を参照してください。
PowerShell的システム管理入門 ―― PowerShell 2.0で始める、これからのWindowsシステム管理術 ―― ─ @IT
進化したPowerShell 2.0 ─ @IT

文法や機能について詳しく学びたい方には書籍もあります
Windows PowerShellポケットリファレンス
PowerShellによるWindowsサーバ管理術

元記事:http://blogs.wankuma.com/mutaguchi/archive/2010/02/13/186034.aspx

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