8. Shell 基础

Shell 是命令行解释器，有众多版本，比如 sh（Bourne Shell）、bash（Bourne Again Shell）、dash（Debian Almquist Shell）以及 zsh（Z Shell）等。

以前 bash 是 GNU/Linux 操作系统中的 /bin/sh 的符号连接，后来把 bash 从 NetBSD 移植到 Linux 并更名为 dash，且 /bin/sh 符号连接到 dash。 Ubuntu 6.10 开始默认使用 dash，dash 符合 POSIX 标准。

1$ which sh
2/usr/bin/sh
3$ ll /usr/bin/sh
4lrwxrwxrwx 1 root root 4 Jul 19  2019 /usr/bin/sh -> dash*

标记为 #!/bin/sh 的脚本不应使用任何 POSIX 没有规定的特性（如 let 等命令）， 但 #!/bin/bash 可以，bash 支持的写法比 dash 多。

想要支持 sh xx.sh 运行的，必须遵照 POSIX 规范去写； 想要脚本写法多样化、不需要考虑效率的，可以在文件头注明 #!/bin/bash ，使用 bash xx.sh 或 source xx.sh （相当于 . xx.sh ）来执行。

后文介绍的是 bash 的一些基本语法。

Tip

  • 执行 cat /etc/shells 查看系统可使用的 Shell 种类。

  • 执行 echo $SHELL 查看系统默认的 Shell 环境。

  • 执行 echo $0 或 ps -p $$ 查看当前所处的 Shell 环境。

8.1. 通配符（Wildcard）

  • * ：匹配 0 个或多个任意字符。

  • ? ：匹配一个任意字符。

  • [a-z0-9...] ：匹配集合中的任意单个字符；使用 ^ 或 ! 取集合的补集。

  • {str1,str2,...} ：匹配集合中的任意单个字符串；逗号和字符串之间不能有空格； touch play.{h,cpp} 将创建 play.h 和 play.cpp 两个文件。

8.2. 变量

变量定义的时候不需要 $ 符号（Parameter Expansion），引用取值的时候需要。定义的时候等号两边不允许带空格:

1var="hello world"
2echo $var
3echo ${var}

引用的时候可以使用 {} 以明确变量名的边界。

使变量变为只读、不可变： readonly var

删除变量（不能删除只读变量）： unset var

8.3. 字符串

字符串可以用单引号、双引号，也可以不用引号，如果字符串中有空格则需要带上引号。

  • 获取字符串长度： ${#string}

  • 提取子字符串： ${string:1:4} 从字符串第 2 个字符开始截取 4 个字符（下标从 0 开始）

单引号

保留引号内每个字符的字面值，剥夺其特殊含义。

双引号

$ ` \ ! * @ 等符号具有 特殊含义 。

1$ echo "$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S" -d "-3 days")"
22022-11-06 23:53:52
3$ echo '$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S" -d "-3 days")'
4$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S" -d "-3 days")

字符串替换

给定一个字符串变量 FOO ：

  • ${FOO%suffix} 去掉后缀（将 suffix 替换为空）

  • ${FOO#prefix} 去掉前缀（将 prefix 替换为空）

  • ${FOO%%suffix} 去掉长后缀（通配符贪婪匹配）

  • ${FOO##prefix} 去掉长前缀（通配符贪婪匹配）

  • ${FOO/from/to} 将 from 的第一个匹配替换为 to

  • ${FOO//from/to} 将 from 的所有匹配都替换为 to

  • ${FOO/%from/to} 将 from 匹配的后缀替换为 to

  • ${FOO/#from/to} 将 from 匹配的前缀替换为 to

8.4. 数组

定义:

array=(value0 value1 value2 value3)

或:

1array=(
2value0
3value1
4value2
5value3
6)

  • 下标操作：${arr[0]}

  • 获取全部元素：${arr[*]} 或 ${arr[@]}

  • 获取长度：${#arr[*]} 或 ${#arr[@]}

  • 遍历:

    1for i in {0..3}
2do
3    echo ${array[$i]}
4done
5
6for v in ${array[*]}
7do
8    echo $v
9done

Attention

dash 不支持 {1..10} 这种列表的写法。

8.5. 注释

  • 单行注释：#

  • 多行注释:

     1:<<EOF
 2注释内容...
 3注释内容...
 4注释内容...
 5EOF
 6
 7:<<'
 8注释内容...
 9注释内容...
10注释内容...
11'
12
13:<<!
14注释内容...
15注释内容...
16注释内容...
17!

8.6. 传递参数

在执行 Shell 脚本时，可以向脚本传递参数，脚本内获取参数的格式为：$n 。 $1 为执行脚本的第一个参数，$2 为执行脚本的第二个参数，以此类推；超过 9 应该使用花括号如 ${10} ；$0 为执行的文件名（包含文件路径）。

  • 获取参数个数：$#

  • 以单一字符串形式获取全部参数：$* ，得到类似于 "$1 $2 … $n" 的值

  • 以列表形式获取全部参数：$@ ，得到类似于 "$1" "$2" … "$n" 的值

8.7. 运算

Note

Shell 对于输入都是统一按字符串类型处理的，不管有没有加引号。有一些运算符是专门用于字面值是数值的字符串。

数值运算

expr 可以实现基础的数值运算和一些字符串操作：

  • 出现在表达式中的运算符、数字、变量、圆括号的左右两边要有空格。

  • 变量需要加 $ 前缀。

  • 乘号 * 和圆括号 () 需要使用转义符号 \ （为了和正则表达式的符号区分）。

1a=10
2b=20
3echo `expr $a + $b`

基础运算：

  • 加： expr $a + $b

  • 减： expr $a - $b

  • 乘： expr $a \* $b

  • 除： expr $a / $b

  • 求余： expr $a % $b

  • 复合： expr \( $a + $b \) \* $c

  • 赋值： a=$b

Note

还有几种方式可以执行运算：

  • 使用 [] ，变量不需要 $ 符号

    • $[a+b]

    • $[a-b]

    • $[a*b]

    • $[a/b]

  • 使用双圆括号 (())

    • $((a+b))

    • $(((a+b)*c))

  • 使用 let

    • let a++

    • let a+=10

    • let a=b*100

Note

`command` 等效于 $(command) ，都是获取 Shell 指令执行的结果，例如 echo `expr $a + $b` 等效于 echo $(expr $a + $b) 。 反引号是老式用法，推荐使用 $(command) 。

关系运算

下面的关系运算符只支持数字，不支持字面值非数值的字符串。

  • 相等： [ $a -eq $b ]

  • 不等： [ $a -ne $b ]

  • 大于： [ $a -gt $b ]

  • 小于： [ $a -lt $b ]

  • 大于等于： [ $a -ge $b ]

  • 小于等于： [ $a -le $b ]

布尔运算

  • 非： [ ! event ] 取反。

  • 与： [ $a -lt 20 -a $b -gt 100 ]

  • 或： [ $a -lt 20 -o $b -gt 100 ]

逻辑运算

  • 与： [[ $a -lt 20 && $b -gt 100 ]]

    • 等价于 [ $a -lt 20 ] && [ $b -gt 100 ]

    • 等价于 [ $a -lt 20 -a $b -gt 100 ]

  • 或： [[ $a -lt 20 || $b -gt 100 ]]

字符串运算

  • 相等： [ $a = $b ]

    • 也可使用 == ，是 bash 独有的运算符。

  • 不等： [ $a != $b ]

  • 字典序比较：

    • [ $a \> $b ]

    • [ $a \< $b ]

  • 长度为 0： [ -z $a ]

  • 长度不为 0： [ -n $a ]

  • 是否为空： [ $a ] ，不为空返回 true 。

1$ [ ! 1 -gt 2 ] && echo '1 < 2'
21 < 2
3$ [[ 199 < 2 ]] && echo '199 < 2'
4199 < 2

Note

${parameter:-word} ：当参数 parameter 已定义且为非空字符串，该表达式值为 ${parameter} ，否则为默认值 word 。

${parameter-word} ：当参数 parameter 已定义，该表达式值为 ${parameter} ，否则为默认值 word 。

设置默认值的好处是，在已设置 set -u 的情况下，访问未定义的变量不会报错导致程序终止。

Hint

&& 只有在前面的命令返回 true 时，才会执行后面的命令。

Note

单中括号和双中括号：

  • 括号左右都需要空格和其它字符隔开。

  • 两种括号都能用于条件判断。

  • [ 是 Shell 的内部命令，等效于 test 。

  • [[ 是 Shell 的关键字，支持正则匹配（ =~ ）。

  • && || < > 能直接在 [[ ]] 中使用； [ ] 内使用 < > 需要转义。

1$ type [ [[ test
2[ is a shell builtin
3[[ is a shell keyword
4test is a shell builtin
5$ [[ abcd = *bc* ]] && echo 'bc in abcd'
6bc in abcd
7$ [[ abcd =~ .*bc.* ]] && echo 'bc in abcd'
8bc in abcd

Note

[ $1 = 'target' ] 判断第一个参数值是否为 target，如果执行脚本的时候没有输入参数，会报错：

[: =: unary operator expected

因为原命令变成了 [ = 'target' ] 。

更规范的写法是在变量外部都加双引号，即： [ "$1" = 'target' ] ，如果执行脚本的时候没有输入参数，原命令变成 [ '' = 'target' ] 。

文件测试

  • 目录： [ -d $file ]

  • 普通文件（非目录、非设备文件）： [ -f $file ]

  • 可读： [ -r $file ]

  • 可写： [ -w $file ]

  • 可执行： [ -x $file ]

  • 为空（文件大小是否大于 0）： [ -s $file ]

  • 存在： [ -e $file ]

Note

test 命令用于检查某个条件是否成立，它可以进行数值、字符和文件三个方面的测试，返回 false 或 true。

  • 数值： test $num1 -eq $num2

  • 字符串： test $str1 = $str2

  • 文件： test -e $file

printf

printf 命令模仿 C 程序库里的 printf() 。

printf 由 POSIX 标准所定义，因此使用 printf 的脚本比使用 echo 移植性好。

默认 printf 不会像 echo 自动添加换行符，需要手动添加 \n 。

例子:

1printf "Hello, Shell\n"
2printf "%-10s %-8s %-4s\n" 姓名 性别 体重kg
3printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭靖 男 66.1234
4printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 杨过 男 48.6543
5printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭芙 女 47.9876

输出:

1Hello, Shell
2姓名     性别   体重kg
3郭靖     男      66.12
4杨过     男      48.65
5郭芙     女      47.99

%s %c %d %f 都是格式替代符。

%-10s 指宽度为 10 个字符（ - 表示左对齐，没有则表示右对齐）。

8.8. 流程控制

if else

1if condition1
2then
3    command1
4elif condition2
5then
6    command2
7else
8    commandN
9fi

for

1for var in item1 item2 ... itemN
2do
3    command1
4    command2
5    ...
6    commandN
7done

写成单行:

for var in item1 item2 ... itemN; do command1; command2; ...; done

for 循环的几种形式：

  • for i in {1..10}

  • for i in $(seq 1 10)

  • for ((i=1; i<=10; ++i))

Note

seq 的使用方法（ man seq ）:

seq [option] [first [increment]] last

first increment 缺省则默认为 1。

参数：

-f

输出格式。需要符合 printf 的浮点型格式，即 %f 。如果 first increment last 中有浮点数，则默认按照三者中的最高精度输出；如果都是整型，则默认为 %g 格式；指定 %g 会强制把浮点型转换成整型；%03g 指定宽度为 3，用 0 补足；prefix_%g_suffix 添加了前后缀。

-s

分隔符，默认为 \n 。

-w

等宽序列，将序列中最大值的宽度作为序列的宽度。

while

1while condition
2do
3    command
4done

until

1until condition
2do
3    command
4done

case

 1case $var in
 2value1)
 3    command1
 4    command2
 5    ...
 6    commandN
 7    ;;
 8value2)
 9    command1
10    command2
11    ...
12    commandN
13    ;;
14esac

每一个匹配值必须以右括号 ) 结束；一旦匹配到一个值，则执行完相应命令后不再继续其他匹配。

break 和 continue

  • break 跳出本层循环

  • continue 跳出本次循环

8.9. 函数

定义形式如下:

1[function] funname [()]
2{
3
4    action
5
6    [return int]
7
8}

上面的中括号表示该部分可以缺省。

如果不加 return ，将以最后一条命令运行结果作为返回值；返回值只能是 0 到 255 之间的整数，如果需要获取函数的计算结果，可以定义全局变量。

调用函数时可以向其传递参数，在函数体内部，通过 $n 的形式来获取参数的值，例如， $1 表示第一个参数， $2 表示第二个参数。

  • 参数个数： $#

  • 以单一字符串形式获取全部参数： $*

  • 以列表形式获取全部参数： $@

  • 脚本运行的当前进程 ID： $$

  • 返回值： $? 表示返回值或显示最后命令的退出状态；0 表示没有错误，其他值表明有错误。

示例：

 1_global_var=10
 2function foo()
 3{
 4    echo "hello world"
 5    printf "param-1: %s\n" ${1}
 6    a=200
 7    b=125
 8    _global_var=$((a+b))
 9    return $((a+b))
10}
11
12foo "goodbye"
13echo $_global_var
14echo $?

输出:

1hello world
2param-1: goodbye
3325
40

8.10. 参考资料

  1. Shell 教程

  1. Shell test 命令

  1. Shell test 单中括号[] 双中括号[[]] 的区别

  1. Bash cheatsheet