十一，Shell

一，shell介绍

Shell是一个命令行解释器，它为用户提供了一个向Linux内核发送请求以便运行程序的界面系统级程序。

用户可以用Shell来启动，挂起，停止，编写一些程序。

二，Shell脚本执行方式

2.1 格式要求

1. 脚本以 #!/bin/bash 开头
2. 脚本需要有可执行权限
3. 一般shell脚本文件以 .sh 为后缀
4. 在shell中用 # 表示注释
5. 多行注释为 起始处 :<<! 结尾处 !

创建的shell脚本文件即使是root权限也不会给x执行权限，需要自己增加

2.2 常用执行方式

运行方式：

• 直接执行（./script.sh）
• 通过解释器运行（sh script.sh）。

三，变量

在 Shell 脚本中，变量是存储数据的核心工具，可分为 环境变量、局部变量、特殊变量、数组变量 等类型。

3.1 变量分类与作用域

类型	作用域	生命周期	定义方式
局部变量	当前 Shell 进程	脚本或函数执行期间	var=value
环境变量	当前及子进程	直到 Shell 会话结束	export var=value 或 var=value; export var
特殊变量	全局	脚本执行期间	预定义（如 $0, $#, $? 等）
只读变量	不可修改	定义后不可更改	readonly var=value
数组变量	当前 Shell 进程	脚本或函数执行期间	array=(val1 val2)

3.2 变量的定义与使用

基本语法

• 赋值：变量名=值（等号两侧不能有空格）

• 引用：$变量名 或 ${变量名}（推荐后者，明确变量边界）

• 删除：unset 变量名

• 示例

  name="Alice"         # 定义局部变量
  echo "Hello, $name"  # 输出：Hello, Alice
  echo "Hello, ${name}" # 更安全的写法
  unset name           # 删除变量
  

---

环境变量

• 作用：传递到子进程（如脚本调用的其他程序）。

• 定义方式：

  export PATH="/usr/bin:$PATH"  # 直接导出
  # 或先赋值再导出
  JAVA_HOME="/opt/java"
  export JAVA_HOME
  

---

只读变量

• 特性：定义后不可修改或删除。

  readonly PI=3.14
  PI=3.1415  # 报错：PI: readonly variable
  

---

特殊变量

• Shell 预定义的特殊变量，用于获取脚本运行时的上下文信息：

  变量	含义
  $0	当前脚本的文件名
  $1, $2, ...	脚本的参数（$1 是第一个参数，以此类推），但是如果是10就需要${10}
  $#	传递给脚本的参数个数
  $@	所有参数列表（每个参数独立，如 "$@" 会保留参数中的空格）
  $*	所有参数合并为一个字符串（如 "$*" 相当于 "$1 $2 ..."）
  $?	上一条命令的退出状态（0 表示成功，非 0 表示失败）
  $$	当前 Shell 进程的 PID
  $!	最后一个后台运行进程的 PID

• 示例

  #!/bin/bash
  echo "脚本名：$0"         # 输出脚本文件名
  echo "第一个参数：$1"     # 输出传入的第一个参数
  echo "参数个数：$#"       # 输出参数总数
  echo "所有参数：$@"       # 输出参数列表（推荐使用）
  echo "上一条命令状态：$?" # 检查命令是否成功
  

---

数组变量

1. 定义与访问

   # 定义数组
   fruits=("apple" "banana" "cherry")  # 索引数组
   declare -A user=([name]="Alice" [age]=30)  # 一个Map数组
   
   # 访问元素
   echo ${fruits[0]}    # 输出：apple（索引从0开始）
   echo ${user["name"]} # 输出：Alice
   
   #获取所有元素
   echo ${fruits[@]}    # 输出所有元素
   echo ${!user[@]}     # 输出所有键（关联数组）
   

2. 修改数组

   fruits[1]="blueberry"  # 修改第二个元素
   fruits+=("orange")     # 追加元素
   unset fruits[2]        # 删除第三个元素
   

---

3.3 变量替换与字符串操作

变量替换：

语法	说明
${var:-default}	若 var 未定义，返回 default
${var:=default}	若 var 未定义，赋值为 default 并返回
${var:+replacement}	若 var 已定义，返回 replacement
${var:?error_msg}	若 var 未定义，输出错误信息并终止脚本

示例：

echo ${name:-"Guest"}  # 若name未定义，输出Guest

---

字符串操作

语法	说明
${#string}	获取字符串长度
${string:start:length}	截取子字符串（从 start 开始，长度 length）
${string#pattern}	删除最短匹配前缀
${string##pattern}	删除最长匹配前缀
${string%pattern}	删除最短匹配后缀
${string%%pattern}	删除最长匹配后缀
${string/old/new}	替换第一个匹配的 old 为 new
${string//old/new}	替换所有匹配的 old 为 new

示例：

path="/home/user/file.txt"
echo ${path#*/}      # 输出：home/user/file.txt（删除第一个/及之前内容）
echo ${path##*/}     # 输出：file.txt（删除最后一个/及之前内容）
echo ${path%.*}      # 输出：/home/user/file（删除最后一个.及之后内容）
echo ${path/file/doc} # 输出：/home/user/doc.txt

3.4 变量的引号使用

引号类型	作用
无引号	变量值中的空格会触发单词分割，通配符（*）会被扩展
双引号	保留变量值中的空格和特殊字符（$, \, ! 等），变量会被替换
单引号	完全原样输出，变量和特殊字符不会被替换

示例：

name="Alice Bob"
echo $name        # 输出：Alice Bob（正确，但若包含特殊字符可能出错）
echo "$name"      # 推荐写法，避免空格分割
echo '$name'      # 输出：$name（变量不会被替换）

3.5 注意事项

1. 命名规则：
   • 变量名由字母、数字、下划线组成，不能以数字开头。
   • 避免使用 Shell 关键字（如 if, then）。
2. 空格问题：
   • 赋值时等号两侧不能有空格：var=value（正确），var = value（错误）。
3. 引号必要性：
   • 处理含空格的字符串时，必须用双引号包裹变量："$var"。
4. 作用域陷阱：
   • 函数内未使用 local 定义的变量会污染全局作用域。

四，运算符

4.1 算术运算符

用于数值计算（需用 $(( )) 或 expr）。

运算符	说明	示例
+	加法	echo $((5 + 3)) → 输出 8
-	减法	echo $((10 - 2)) → 输出 8
*	乘法	echo $((4 * 2)) → 输出 8
/	除法	echo $((16 / 2)) → 输出 8
%	取模（取余）	echo $((9 % 2)) → 输出 1
**	幂运算	echo $((2 ** 3)) → 输出 8

示例脚本：

a=10
b=3
sum=$((a + b)) # sum=$(expr $a + $b)  ，不建议用expr因为expr中*需要用\*进行转义，而且变量间需要空格
echo "和为：$sum"  # 输出：和为：13

4.2 比较运算符

用于数值或字符串的条件判断（需在 [ ] 或 [[ ]] 中使用）。

运算符	说明	示例
-eq	等于	[ $a -eq $b ]
-ne	不等于	[ $a -ne $b ]
-gt	大于	[ $a -gt $b ]
-lt	小于	[ $a -lt $b ]
-ge	大于等于	[ $a -ge $b ]
-le	小于等于	[ $a -le $b ]

示例脚本：

if [ $a -gt 5 ]; then
  echo "a 大于 5"
fi

字符串比较

运算符	说明	示例
=	等于	[ "$str1" = "$str2" ]
!=	不等于	[ "$str1" != "$str2" ]
-z	空字符串	[ -z "$str" ]
-n	非空字符串	[ -n "$str" ]

示例脚本：

str1="hello"
str2="world"
if [ "$str1" != "$str2" ]; then
  echo "字符串不同"
fi

4.3 逻辑运算符

用于组合多个条件。

运算符	说明	示例
&&	逻辑与	[ 条件1 ] && [ 条件2 ]
`	`	逻辑或	`[ 条件1 ]	[ 条件2 ]`
!	逻辑非	[ ! 条件 ]

示例：

if [ $a -gt 5 ] && [ $a -lt 15 ]; then
  echo "a 在 5 和 15 之间"
fi

4.4 字符串操作符

专用于字符串操作。

运算符	说明	示例
${#s}	获取字符串长度	echo ${#str} → 输出长度
${s:pos}	截取子字符串（从位置 pos 开始）	echo ${str:2} → 从第3字符开始
${s:pos:len}	截取子字符串（从 pos 开始，长度 len）	echo ${str:1:3} → 截取3字符

示例：

str="abcdef"
echo "${str:2}"      # 输出：cdef
echo "${str:1:3}"    # 输出：bcd

4.5 文件测试运算符

用于检查文件/目录属性。

运算符	说明	示例
-e	文件/目录是否存在	[ -e "/path/file" ]
-f	是否为普通文件	[ -f "/path/file" ]
-d	是否为目录	[ -d "/path/dir" ]
-r	是否可读	[ -r "/path/file" ]
-w	是否可写	[ -w "/path/file" ]
-x	是否可执行	[ -x "/path/file" ]
-s	文件大小是否大于0字节	[ -s "/path/file" ]

示例：

file="/tmp/test.txt"
if [ -f "$file" ]; then
  echo "$file 是普通文件"
fi

4.6 赋值运算符

用于变量赋值和运算简化。

运算符	说明	示例（假设初始值 a=5）
=	赋值	a=10 → a 变为 10
+=	追加字符串	str="hi"; str+=" there" → "hi there"
+=	数值累加	((a += 3)) → a 变为 8

示例：

num=5
((num *= 2))  # num 变为 10
echo $num

五，条件判断

5.1 单分支

if [ 判断条件 ]
then
	条件为true执行的语句
fi

5.2 双分支

if [ 判断条件 ]
then
	条件为true执行的语句
else
	条件为flase执行的语句
fi

简写：

[ 判断条件 ] && 条件为true执行语句

注意点：

1. 判断条件前后要有空格
2. if 和条件之间需要空格
3. [ ]返回false(有空格!)
4. [ wwadwa ]返回true
5. 0为true ，>1 为false

5.3 多分支

if [ 条件判断 ]
then
	代码
elif [ 条件判断 ]
then
	代码
...
fi

5.4 流程控制(case)

基本语法：

case $变量名 in
"值1")
	代码1
;;
"值2")
	代码2
;;
.....
*)
	最终情况
;;
esac

5.5 常用判断条件

在前面加上 ! 即为否定，比如 ! -f 文件不存在

字符串之间比较

if [ 字符串1 = 字符串2 ]

两个整数的比较

if [ 1 -lt 2 ]

符号	描述
-lt	小于
-le	小于等于
-eq	等于
-gt	大于
-ge	大于等于
-ne	不等于

---

按照文件权限判断

if [ 选项 文件路径 ]

符号	描述
-r	有读的权限
-w	有写的权限
-x	有执行的权限

---

按照文件类型进行判断

if [ 符号 文件路径 ]

符号	描述
-f	存在文件
-e	存在路径
-d	存在目录

示例：

if [ $1 -gt 100 ]; 
then
  echo "参数大于100"
elif [ -f "/path/to/file" ]; 
then
  echo "文件存在"
else
  echo "其他情况"
fi

六，循环

6.1 for循环

基本语法：遍历列表或范围

for 变量 in 列表; 
do
  命令
done

典型应用

• 遍历数字范围：

  for i in {1..5}; 
  do
    echo "数字：$i"
  done
  # 输出：数字1到5
  

• 遍历文件/目录：

  for file in *.txt; 
  do
    echo "处理文件：$file"
  done
  

• 遍历数组：

  fruits=("apple" "banana" "cherry")
  for fruit in "${fruits[@]}"; 
  do
    echo "水果：$fruit"
  done
  

• C 风格循环（仅限 Bash）：

  for ((i=0; i<5; i++));
  do
    echo "计数器：$i"
  done
  

6.2 while循环

基本语法：

while [ 条件 ]; 
do
  命令
done

典型应用

• 读取文件内容：

  while read line; 
  do
    echo "行内容：$line"
  done < file.txt
  

• 计数器控制：

  count=0
  while [ $count -lt 5 ]; 
  do
    echo "计数：$count"
    ((count++))
  done
  

• 无限循环：

  while true; 
  do
    echo "按 Ctrl+C 终止"
    sleep 1
  done
  

6.3 until 循环

基本语法：条件为假时持续执行（与 while 逻辑相反）：

until [ 条件 ]; 
do
  命令
done

典型应用

• 等待条件满足：

  until ping -c1 example.com &>/dev/null; 
  do
    echo "等待网络连接..."
    sleep 1
  done
  echo "连接成功！"
  

  &>/dev/null

  • 作用：将命令的 所有输出（包括标准输出和错误输出）重定向到黑洞（即不显示任何信息）。
    • >：重定向。
    • /dev/null：Linux 中的虚拟设备，丢弃所有写入的数据。
    • &>：同时重定向标准输出（stdout）和错误输出（stderr）。
  • 效果：让命令静默执行，不在终端显示结果。

6.4 循环控制语句

关键字	作用	示例
break	立即退出循环	if [条件]; then break; fi
continue	跳过当前迭代，进入下一次循环	if [条件]; then continue; fi
exit	终止整个脚本	if [错误]; then exit 1; fi

示例：

for i in {1..10}; 
do
  if [ $i -eq 5 ]; 
  then
    break     # 当i=5时退出循环
  fi
  echo "当前值：$i"
done
# 输出：1 2 3 4

七，读取控制台输入内容

基本语法

read (选项) (参数) 接受值得变量

选项

• -p 指定读取值时的提示信息
• -t 指定读取值的等待时间，如果未在规定时间输入就不等待

举例

read -p "请输入一个值num=" NUM

其中NUM1是接受从控制台输入值的变量

-p 后面的内容是从控制台等待读取值的时候的提示信息

这个相当于scanf("请输入一个值num=%d",$NUM1)

read -t 10 NUM2

等待10s如果10后没有获取到数值就停止等待

结合起来写法

read -p 参数 -t 参数 接受值的变量

八，函数

在 Shell 脚本中，函数（Function）是将一组命令封装为可重复调用的代码块，用于提高代码复用性和逻辑模块化。以下是 Shell 函数的完整指南：

---

8.1 函数定义与调用

定义语法

# 方式1：标准定义
function_name() {
  命令
}

# 方式2（仅限 Bash）：使用 `function` 关键字
function function_name {
  命令
}

调用函数

直接通过函数名调用，无需括号：

function_name

示例

# 定义函数
say_hello() {
  echo "Hello, $1!"
}

# 调用函数并传参
say_hello "Alice"  # 输出：Hello, Alice!

---

8.2 函数参数

传递参数

函数内通过 $1, $2, ..., $n 接收参数：

sum() {
  result=$(( $1 + $2 ))
  echo "和为：$result"
}

sum 5 3  # 输出：和为：8

特殊参数

变量	含义
$#	函数接收的参数个数
$@	所有参数的列表（数组）
$*	所有参数合并为字符串

示例：

show_args() {
  echo "参数个数：$#"
  echo "参数列表：$@"
}

show_args "A" "B" "C"
# 输出：
# 参数个数：3
# 参数列表：A B C

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8.3 返回值与退出状态

return 语句

• 函数默认返回最后一条命令的退出状态码（0 表示成功，非 0 表示失败）。
• 使用 return 显式返回状态码（范围：0~255）。

check_file() {
  if [ -f "$1" ]; then
    return 0  # 文件存在 → 成功
  else
    return 1  # 文件不存在 → 失败
  fi
}

check_file "test.txt"
echo $?  # 输出返回值（0 或 1）

返回数据

• 通过变量传递：使用全局变量存储结果。
• 通过 echo 输出：结合命令替换（$(...)）捕获输出。

# 方式1：全局变量
result=""
calculate() {
  result=$(( $1 * 2 ))
}
calculate 5
echo $result  # 输出：10

# 方式2：echo 输出
double() {
  echo $(( $1 * 2 ))
}
value=$(double 5)
echo $value  # 输出：10

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8.4 变量作用域

• 默认全局变量：函数内外定义的变量均为全局变量。
• 局部变量：使用 local 关键字定义仅在函数内有效的变量。

demo_scope() {
  local local_var="内部变量"
  global_var="全局变量"
}

demo_scope
echo $global_var  # 输出：全局变量
echo $local_var   # 输出：空（变量不存在）

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8.5 递归函数

函数可以调用自身，但需注意终止条件以避免无限递归。

factorial() {
  if [ $1 -le 1 ]; then
    echo 1
  else
    local prev=$(factorial $(( $1 - 1 )))
    echo $(( $1 * prev ))
  fi
}

echo "5的阶乘：$(factorial 5)"  # 输出：120

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8.6 函数库与导入

将常用函数封装为独立文件（如 utils.sh），通过 source 导入使用：

# utils.sh
log() {
  echo "[$(date)] $1"
}

# main.sh
source utils.sh
log "任务开始"  # 输出带时间戳的日志

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8.7 实用技巧

函数别名

使用 alias 为常用函数创建快捷命令：

# 定义函数
docker_clean() {
  docker system prune -af
}

# 设置别名（可选）
alias dclean="docker_clean"

调试函数

• 显示执行过程：

  set -x  # 开启调试
  my_function
  set +x  # 关闭调试
  

• 逐行调试：

  bash -x script.sh
  

错误处理

使用 trap 捕获错误信号：

handle_error() {
  echo "错误发生在第 $LINENO 行"
  exit 1
}

trap 'handle_error' ERR

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8.8 实际应用示例

文件备份函数

backup_file() {
  local src="$1"
  local dest="${src}.bak_$(date +%Y%m%d)"
  if cp "$src" "$dest"; then
    echo "备份成功：$dest"
  else
    echo "备份失败！" >&2
    return 1
  fi
}

backup_file "data.txt"

用户输入验证

get_input() {
  read -p "请输入用户名（长度≥3）：" username
  if [ ${#username} -lt 3 ]; then
    echo "用户名太短！" >&2
    return 1
  fi
  echo "$username"
}

valid_name=$(get_input) || exit 1

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8.9 注意事项

1. 避免函数名冲突：函数名不要与系统命令重复。
2. 参数校验：在函数内检查参数合法性（如 if [ $# -lt 1 ]; then ...）。
3. 性能优化：避免在循环中频繁调用复杂函数。