Bash脚本语法

很多时候都要求能使用 Shell 脚本进行编程，本文是根据阮一峰大神的 系列教程 总结的基本知识。

1. Shell 和 Bash

Shell 是一个程序，为用户提供和内核的交互界面，一般由用户从键盘输入命令，然后送给操作系统指向，执行完毕将结果返回给用户，因此又称为命令行环境。

只要能给用户提供命令行界面用于和内核交互，就叫 Shell，因此 Shell 有很多种，比如

• Bourne Shell（sh）
• Bourne Again shell（bash）
• C Shell（csh）

Bash 是目前最常用的 Shell，一般也是默认的 Shell。

具有图形界面的 Linux 打开的命令行一般是终端模拟器，顾名思义，就是模拟命令行环境的，不是真正的命令行，但使用和直接使用非图形界面的命令行没有区别。因此我们随后不区分终端和命令行，全部使用命令行这个称呼。

图形界面下使用 Ctrl + Alt + T 打开命令行，默认位于用户主目录 ~，提示符为美元符号 $，输入 exit 命令或使用快捷键 Ctrl + D 退出当前命令行。

2. 预备知识

使用 echo 命令可以在屏幕上输入文本，添加引号可以输出多行文本，添加 -e 参数会解释引号中的特殊字符。该命令经常使用。

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$ echo hello world
hello world

$ echo "hello
world"
hello
world

$ echo -e "hello\nworld"
hello
world

Bash 单个命令一般都是一行，按下回车开始执行，比较长的命令可以写成多行，只需要在每一行的末尾加上反斜杠即可

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$ echo foo \
bar
foo bar

&& 和 || 用于连接两个命令，前者的含义是如果第一个命令执行成功，执行第二个命令；后者的含义是如果第一个命令执行失败，执行第二个命令，第一个命令执行成功就不会执行第二个命令了。

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$ mkdir foo && ls foo
$ mkdir foo || mkdir bar
mkdir: 无法创建目录 “foo”: 文件已存在
$ ls 
foo bar

Bash 只有一种数据类型，就是字符串。不管用户输入什么数据，Bash 都视为字符串。

还有一些实用的快捷键

• Ctrl + L：清除屏幕并将当前行移到页面顶部。
• Ctrl + C：中止当前正在执行的命令。
• Shift + PageUp：向上滚动。
• Shift + PageDown：向下滚动。
• Ctrl + U：从光标位置删除到行首。
• Ctrl + K：从光标位置删除到行尾。
• ↑，↓：浏览已执行命令的历史记录。
• Tab：补全未完全输入的命令或路径

3. 模式扩展

用户输入的命令中有时包括一些特殊的字符，Shell 会先对这些字符进行替换，然后才开始执行，这个过程叫做模式扩展。Shell 提供 8 种模式扩展。

1. ~：用户主目录

2. ?：单个字符，但不包括空字符

3. *：任意数量的任意字符，包括 0 个

4. [...]：匹配方括号中出现的任意字符，如果前面加了 ^ 或 ! 表示匹配方括号中没有出现的字符

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   # 只存在文件 a.txt $ ls [ab].txt a.txt # 存在 aaa、bbb、aba 三个文件 $ ls ?[!a]? aba bbb

   [start-end]：匹配一个连续的范围，同样，实用 ! 可以匹配不属于该范围的字符

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   # 存在文件 a.txt、b.txt 和 c.txt $ ls [a-c].txt a.txt b.txt c.txt

5. {...}：匹配大括号中的所有字符

   1 2	$ echo d{a,e,i,u,o}g dag deg dig dug dog

   {start...end}：扩展成一个连续序列

   1 2	$ echo {1..4} 1 2 3 4

6. $：将 $ 开头的变量替换为变量的值

   1 2	$ echo $SHELL /bin/bash

7. $(...)：扩展成另一个命令的运行结果，该命令所有输出都作为返回值

   1 2	$ echo $(date) Tue Jan 28 00:01:13 CST 2020

8. $((...))：扩展成整数运算的结果

   1 2	$ echo $((2 + 2)) 4

模式扩展先于正则表达式出现，可以看作原始的正则表达式，但没有正则表达式灵活。

4. 变量

用env命令显示所有环境变量，echo命令查看单个环境变量的值

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$ env
$ echo $PATH

BASH 的变量名区分大小写，由于环境变量一般使用全大写，用户自定义变量一般也使用全大写。

4.1 创建变量

变量声明语法如下，等号两边不可有空格

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variable=value

如果变量的值中有空格，使用引号包围

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myvar="hello world"

BASH 没有数据类型的概念，所有变量都是字符串。

下面是一些自定义变量的例子。

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a=z                     # 变量 a 赋值为字符串 z
b="a string"            # 变量值包含空格，就必须放在引号里面
c="a string and $b"     # 变量值可以引用其他变量的值
d="\t\ta string\n"      # 变量值可以使用转义字符，echo 输出要加 -e 参数
e=$(ls -l foo.txt)      # 变量值可以是命令的执行结果
f=$((5 * 7))            # 变量值可以是数学运算的结果

变量可以重复赋值，后面的赋值会覆盖前面的赋值。

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$ foo=1
$ foo=2
$ echo $foo
2

上面例子中，变量foo的第二次赋值会覆盖第一次赋值。

4.2 读取变量

读取变量的时候，直接在变量名前加上$就可以了。

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$ foo=bar
$ echo $foo
bar

如果变量不存在，Bash 不会报错，而会输出空字符。

读取变量的时候，变量名也可以使用花括号{}包围，比如$a也可以写成${a}。这种写法可以用于变量名与其他字符连用的情况。

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$ a=foo
$ echo $a_file

$ echo ${a}_file
foo_file

4.3 删除变量

unset命令用来删除一个变量。

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unset NAME

这个命令不是很有用。因为不存在的 Bash 变量一律等于空字符串，所以即使unset命令删除了变量，还是可以读取这个变量，值为空字符串。

所以，删除一个变量，也可以将这个变量设成空字符串。

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$ foo=''
$ foo=

4.4 输出变量

用户创建的变量仅可用于当前 Shell，子 Shell 默认读取不到父 Shell 定义的变量。为了把变量传递给子 Shell，需要使用export命令。这样输出的变量，对于子 Shell 来说就是环境变量。

export命令用来向子 Shell 输出变量。

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NAME=foo
export NAME

上面命令输出了变量NAME。变量的赋值和输出也可以在一个步骤中完成。

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export NAME=value

上面命令执行后，当前 Shell 及随后新建的子 Shell，都可以读取变量$NAME。

子 Shell 如果修改继承的变量，不会影响父 Shell。

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# 输出变量 $foo
$ export foo=bar

# 新建子 Shell
$ bash

# 读取 $foo
$ echo $foo
bar

# 修改继承的变量
$ foo=baz

# 退出子 Shell
$ exit

# 读取 $foo
$ echo $foo
bar

5. 脚本

脚本（script）就是包含一系列命令的一个文本文件。Shell 读取这个文件，依次执行里面的所有命令，就好像这些命令直接输入到命令行一样。所有能够在命令行完成的任务，都能够用脚本完成。

Bash 脚本使用 # 声明注释

5.1 Shebang行

脚本的第一行通常是指定解释器，即这个脚本必须通过什么解释器执行。这一行以#!字符开头，这个字符称为 Shebang，所以这一行就叫做 Shebang 行。

#!后面就是脚本解释器的位置，Bash 脚本的解释器一般是/bin/sh或/bin/bash。

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#!/bin/sh
# 或者
#!/bin/bash

5.2 执行权限和路径

指定了 Shebang 行的脚本，需要赋予执行权限才可以直接执行。

权限的设定有两种格式，一种是字母格式，（r, w, x）分别表示读、写、执行，（u, g, o）分别表示脚本所有者、同组用户、其它用户，（+, -, =）分别表示增加权限、取消权限和设置唯一权限。所有的权限设定命令都是这些参数的组合，举例

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# 给所有用户执行权限
$ chmod +x script.sh

# 只给脚本拥有者读权限和执行权限
$ chmod u+rx script.sh

权限还可以以数字方式设定，我们令 r=4, w=2, x=1，权限的组合就是这些操作权重的组合，权限授予的用户就是数字的位置，举例

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# 给脚本所有者全部权限，给同组和其它用户读权限和执行权限
$ chmod 755 script.sh

5.3 脚本参数

调用脚本的时候，脚本文件名后面可以带有参数。

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$ script.sh word1 word2 word3

脚本文件内部，可以使用特殊变量，引用这些参数。

• $0：脚本文件名，即script.sh。
• $1~$9：对应脚本的第一个参数到第九个参数。
• $#：参数的总数。
• $@：全部的参数，参数之间使用空格分隔。
• $*：全部的参数，参数之间使用变量$IFS值的第一个字符分隔，默认为空格，但是可以自定义。

如果脚本的参数多于9个，那么第10个参数可以用${10}的形式引用，以此类推。

用户可以输入任意数量的参数，利用for循环，可以读取每一个参数。

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#!/bin/bash

for i in "$@"; do
  echo $i
done

注1，如果命令是command -o foo bar，那么-o是$1，foo是$2，bar是$3。

注2，如果命令是./script.sh "a b"，即多个参数放在双引号里面，视为一个参数。

5.4 命令执行

exit命令用于终止当前脚本的执行，并向 Shell 返回一个退出值。

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$ exit

上面命令中止当前脚本，将最后一条命令的退出状态，作为整个脚本的退出状态。

exit命令后面可以跟参数，该参数就是退出状态。

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# 退出值为0（成功）
$ exit 0

# 退出值为1（失败）
$ exit 1

可以使用 $? 判断上一条命令的执行结果控制脚本的执行

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cd $some_directory
if [ "$?" = "0" ]; then
  rm *
else
  echo "无法切换目录！" 1>&2
  exit 1
fi

使用 if 命令可以直接判断

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if cd $some_directory; then
  rm *
else
  echo "Could not change directory! Aborting." 1>&2
  exit 1
fi

最简便的方法是使用逻辑连接符

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# 第一步执行成功，才会执行第二步
cd $some_directory && rm *

# 第一步执行失败，才会执行第二步
cd $some_directory || exit 1

source命令用于执行一个脚本，通常用于重新加载一个配置文件。

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$ source .bashrc

source命令最大的特点是在当前 Shell 执行脚本，不像直接执行脚本时，会新建一个子 Shell。所以，source命令执行脚本时，不需要export变量。

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#!/bin/bash
# test.sh
echo $foo

source有一个简写形式，可以使用一个点（.）来表示。

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$ . script.sh

注意，要区分 . script.sh 和 ./script.sh

5.5 别名

alias命令用来为一个命令指定别名，这样更便于记忆。下面是alias的格式。

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alias NAME=DEFINITION

上面命令中，NAME是别名的名称，DEFINITION是别名对应的原始命令。注意，等号两侧不能有空格，否则会报错。

一个常见的例子是为grep命令起一个search的别名。

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alias search=grep

alias也可以用来为长命令指定一个更短的别名。下面是通过别名定义一个today的命令。

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$ alias today='date +"%A, %B %-d, %Y"'
$ today
星期一, 一月 6, 2020

有时为了防止误删除文件，可以指定rm命令的别名。

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$ alias rm='rm -i'

上面命令指定rm命令是rm -i，每次删除文件之前，都会让用户确认。

6. 用户输入

有时，脚本需要在执行过程中，由用户提供一部分数据，这时可以使用read命令。它将用户的输入存入一个变量，方便后面的代码使用。用户按下回车键，就表示输入结束。

read命令的格式如下。

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read [-options] [variable...]

上面语法中，options是参数选项，variable是用来保存输入数值的一个或多个变量名。如果没有提供变量名，环境变量REPLY会包含用户输入的一整行数据。

下面是一个例子demo.sh。

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#!/bin/bash

echo -n "输入一些文本 > "
read text
echo "你的输入：$text"

上面例子中，先显示一行提示文本，然后会等待用户输入文本。用户输入的文本，存入变量text，在下一行显示出来。

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$ bash demo.sh
输入一些文本 > 你好，世界
你的输入：你好，世界

read可以接受用户输入的多个值。

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#!/bin/bash
echo Please, enter your firstname and lastname
read FN LN
echo "Hi! $LN, $FN !"

上面例子中，read根据用户的输入，同时为两个变量赋值。

如果用户的输入项少于read命令给出的变量数目，那么额外的变量值为空。如果用户的输入项多于定义的变量，那么多余的输入项会包含到最后一个变量中。

如果read命令之后没有定义变量名，那么环境变量REPLY会包含所有的输入。

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#!/bin/bash
# read-single: read multiple values into default variable
echo -n "Enter one or more values > "
read
echo "REPLY = '$REPLY'"

上面脚本的运行结果如下。

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$ read-single
Enter one or more values > a b c d
REPLY = 'a b c d'