Shell 脚本编程
2026/7/15大约 10 分钟
Shell 脚本编程
一、脚本基础
脚本结构
#!/bin/bash
# -*- coding: utf-8 -*-
# 脚本说明：这是一个示例脚本
# 作者：Your Name
# 日期：2026-07-15
# 自定义函数
function hello() {
echo "Hello, $1!"
}
# 主函数
main() {
hello "World"
}
# 执行主函数
main "$@"
创建和执行脚本
# 创建脚本
echo '#!/bin/bash' > script.sh
echo 'echo "Hello World"' >> script.sh
# 添加执行权限
chmod +x script.sh
# 执行方式
./script.sh # 方式 1：需要执行权限
bash script.sh # 方式 2：作为参数传给 bash
source script.sh # 方式 3：在当前 Shell 执行（不创建子进程）
. script.sh # 方式 4：同 source（. 是 source 的简写）
二、变量
变量定义和使用
# 变量定义（= 两边不能有空格）
name="John"
age=25
PI=3.14159
# 使用变量
echo $name # 输出：John
echo ${name} # 推荐写法（花括号明确边界）
echo "My name is $name" # 双引号中会解析变量
echo 'My name is $name' # 单引号中不会解析变量（输出：$name）
# 只读变量
readonly PI=3.14159
# PI=3.14 # 会报错：readonly variable
# 删除变量
unset name # 删除变量（不能删除 readonly 变量）
变量命名规则
- 只能包含字母、数字和下划线
- 不能以数字开头
- 区分大小写（
NAME和name不同） - 避免使用系统保留变量名
变量类型
- 字符串：默认类型，所有变量都是字符串
- 整数：通过
declare -i声明 - 数组：普通数组和关联数组
- 只读变量：通过
readonly声明 - 环境变量：通过
export导出
# 整数变量
declare -i num=10
num=num+5 # 自动算术运算
echo $num # 输出：15
# 环境变量
export MY_VAR="hello" # 导出为环境变量（子进程可访问）
特殊变量
| 变量 | 说明 |
|---|---|
$0 | 脚本名称 |
$1 ~ $9 | 第 1 到第 9 个位置参数 |
$10 | 第 10 个位置参数（需用 ${10}） |
$# | 位置参数个数 |
$* | 所有参数（作为一个字符串） |
$@ | 所有参数（作为多个字符串） |
$? | 上一条命令的退出状态码（0 成功，非 0 失败） |
$$ | 当前脚本的 PID |
$! | 最后一个后台进程的 PID |
$- | 当前 Shell 的选项标志 |
$_ | 上一个命令的最后一个参数 |
#!/bin/bash
echo "脚本名: $0"
echo "参数个数: $#"
echo "所有参数: $*"
echo "所有参数: $@"
echo "第一个参数: $1"
echo "第二个参数: $2"
echo "脚本 PID: $$"
echo "退出状态码: $?"
位置参数操作
shift # 左移参数（$2 变成 $1）
shift 2 # 左移 2 个位置
set -- arg1 arg2 arg3 # 重新设置位置参数
默认值
# 变量替换
${var:-default} # 如果 var 未设置或为空，使用 default
${var:=default} # 如果 var 未设置或为空，赋值为 default
${var:?error_msg} # 如果 var 未设置或为空，输出错误
${var:+replacement} # 如果 var 已设置，使用 replacement
# 示例
echo ${name:-"World"} # 如果 name 未设置，输出 "World"
echo ${name:="John"} # 如果 name 未设置，设置为 "John"
: ${name:="John"} # 安全的赋值方式（不输出）
echo ${name:?"name is required"} # 如果未设置，输出错误
字符串操作
str="Hello World"
# 长度
echo ${#str} # 输出：11
# 截取
echo ${str:0:5} # 输出：Hello（从 0 开始取 5 个字符）
echo ${str:6} # 输出：World（从 6 开始到末尾）
echo ${str: -5} # 输出：World（从末尾取 5 个）
# 删除匹配
echo ${str#He*} # 删除最短匹配前缀：llo World
echo ${str##H*o} # 删除最长匹配前缀：rld
echo ${str%W*d} # 删除最短匹配后缀：Hello
echo ${str%%W*d} # 删除最长匹配后缀：Hello
# 替换
echo ${str/World/Linux} # 替换第一个匹配：Hello Linux
echo ${str//l/L} # 替换所有匹配：HeLLo WorLd
echo ${str/#Hello/Hi} # 替换开头匹配：Hi World
echo ${str/%World/Everyone} # 替换结尾匹配：Hello Everyone
# 大小写转换
echo ${str,,} # 全部小写：hello world
echo ${str^^} # 全部大写：HELLO WORLD
echo ${str,} # 首字母小写：hello World
echo ${str^} # 首字母大写：Hello World
# 判断变量是否存在
echo ${str:+exists} # 存在则输出 "exists"
数组
# 普通数组（索引数组）
arr=("apple" "banana" "cherry") # 定义数组
arr[0]="apple" # 逐个赋值
arr+="date" # 追加元素
echo ${arr[0]} # 输出第一个元素：apple
echo ${arr[-1]} # 输出最后一个元素：cherry
echo ${arr[@]} # 输出所有元素
echo ${arr[*]} # 输出所有元素
echo ${#arr[@]} # 数组长度
echo ${!arr[@]} # 所有索引
# 遍历数组
for i in "${arr[@]}"; do
echo "$i"
done
# 关联数组（需要 Bash 4+）
declare -A map
map["name"]="John"
map["age"]=25
echo ${map["name"]} # 输出：John
echo ${!map[@]} # 输出所有键
echo ${map[@]} # 输出所有值
三、算术运算
# 方法 1：$((...))
a=$((1 + 2))
b=$((a * 3))
c=$((2 ** 10)) # 2 的 10 次方
d=$(( (a + b) * 2 ))
e=$((a > b ? a : b)) # 三目运算符
# 方法 2：let
let a=1+2
let a+=5
let a*=2
# 方法 3：expr
a=$(expr 1 + 2) # 注意：运算符两边必须有空格
# 方法 4：bc（浮点数）
echo "scale=2; 10 / 3" | bc # 输出：3.33
echo "sqrt(100)" | bc # 输出：10
echo "2^10" | bc # 输出：1024
# 操作符
# +, -, *, /, %, **（幂运算）
# +=, -=, *=, /=, %= （赋值运算）
# ++, -- （递增递减）
# 注意：* 在 $((...)) 中不需要转义
四、条件判断
test 命令和 [ ]
# 文件测试
[ -f "$file" ] # 是否为普通文件
[ -d "$dir" ] # 是否为目录
[ -e "$path" ] # 是否存在
[ -s "$file" ] # 文件大小 > 0
[ -r "$file" ] # 是否可读
[ -w "$file" ] # 是否可写
[ -x "$file" ] # 是否可执行
[ -L "$file" ] # 是否为符号链接
[ -c "$file" ] # 是否为字符设备
[ -b "$file" ] # 是否为块设备
[ -N "$file" ] # 文件是否上次读取后被修改过
[ -O "$file" ] # 是否当前用户所有
[ -G "$file" ] # 是否当前用户组所有
[ file1 -nt file2 ] # file1 是否比 file2 新
[ file1 -ot file2 ] # file1 是否比 file2 旧
[ file1 -ef file2 ] # 是否指向同一个 inode
# 字符串测试
[ -z "$str" ] # 字符串是否为空（长度 0）
[ -n "$str" ] # 字符串是否非空
[ "$str1" = "$str2" ] # 字符串是否相等
[ "$str1" == "$str2" ] # 同上（bash 扩展）
[ "$str1" != "$str2" ] # 字符串是否不等
[ "$str1" < "$str2" ] # 字典序小于
[ "$str1" > "$str2" ] # 字典序大于
# 整数比较
[ "$a" -eq "$b" ] # 等于
[ "$a" -ne "$b" ] # 不等于
[ "$a" -gt "$b" ] # 大于
[ "$a" -ge "$b" ] # 大于等于
[ "$a" -lt "$b" ] # 小于
[ "$a" -le "$b" ] # 小于等于
# 逻辑运算符
[ "$a" -gt 0 -a "$a" -lt 10 ] # 与（-a）
[ "$a" -gt 0 -o "$a" -lt -10 ] # 或（-o）
[ ! "$a" -gt 0 ] # 非（!）
[[ ]] — 改进的条件测试（推荐）
# 支持正则
[[ "$str" =~ ^[0-9]+$ ]] # 匹配正则：是否全为数字
[[ "$str" =~ ^[a-zA-Z]+$ ]] # 匹配正则：是否全为字母
[[ "$str" =~ ^[0-9]{3,5}$ ]] # 3-5 位数字
# 模式匹配
[[ "$str" == *.txt ]] # 是否为 .txt 结尾
[[ "$str" == [a-z]* ]] # 是否以小写字母开头
# 逻辑运算符（更直观）
[[ $a -gt 0 && $a -lt 10 ]] # 与（&&）
[[ $a -gt 0 || $a -lt -10 ]] # 或（||）
[[ ! $a -gt 0 ]] # 非（!）
# 在 [[ ]] 中，变量不需要加引号（安全）
[[ $a > 0 ]] # 可以直接使用 > <
if 语句
# 基本语法
if [ condition ]; then
commands
fi
# if-else
if [ condition ]; then
commands
else
commands
fi
# if-elif-else
if [ condition1 ]; then
commands1
elif [ condition2 ]; then
commands2
else
commands3
fi
# 示例
if [ -f "$file" ]; then
echo "$file 存在"
elif [ -d "$file" ]; then
echo "$file 是目录"
else
echo "$file 不存在"
fi
# 一行写法
[[ $a -gt 0 ]] && echo "positive" # 如果条件为真，执行
[[ $a -gt 0 ]] || echo "not positive" # 如果条件为假，执行
case 语句
case $var in
pattern1)
commands1
;;
pattern2|pattern3)
commands2
;;
[0-9])
echo "单个数字"
;;
*)
echo "默认情况"
;;
esac
# 示例
case $1 in
start|s)
systemctl start nginx
;;
stop|t)
systemctl stop nginx
;;
restart|r)
systemctl restart nginx
;;
status|st)
systemctl status nginx
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"
exit 1
;;
esac
五、循环
for 循环
# 遍历列表
for i in 1 2 3 4 5; do
echo $i
done
# 遍历数组
arr=("apple" "banana" "cherry")
for fruit in "${arr[@]}"; do
echo $fruit
done
# C 风格
for ((i=0; i<10; i++)); do
echo $i
done
# 遍历文件
for file in *.txt; do
echo "处理文件: $file"
done
# 遍历命令输出
for user in $(cut -d: -f1 /etc/passwd); do
echo "用户: $user"
done
# 带序列
for i in {1..10}; do
echo $i
done
for i in {1..10..2}; do # 步长为 2
echo $i
done
while 循环
# 基本语法
i=0
while [ $i -lt 10 ]; do
echo $i
i=$((i + 1))
done
# 读取文件
while IFS= read -r line; do
echo "行: $line"
done < file.txt
# 读取 CSV
while IFS=',' read -r col1 col2 col3; do
echo "列1: $col1, 列2: $col2, 列3: $col3"
done < data.csv
# 无限循环
while true; do
echo "按 Ctrl+C 退出"
sleep 1
done
# 监控命令输出
while ! ping -c 1 google.com &>/dev/null; do
echo "等待网络连接..."
sleep 2
done
echo "网络已连接"
until 循环
# 条件为真时退出（与 while 相反）
i=0
until [ $i -ge 10 ]; do
echo $i
i=$((i + 1))
done
# 等待服务启动
until systemctl is-active --quiet nginx; do
echo "等待 nginx 启动..."
sleep 2
done
echo "nginx 已启动"
循环控制
break # 跳出循环
break n # 跳出 n 层循环
continue # 跳过当前迭代，继续下一次
continue n # 跳过 n 层循环的当前迭代
# 示例
for i in {1..10}; do
if [ $i -eq 5 ]; then
break # i=5 时跳出循环
fi
echo $i
done
for i in {1..10}; do
if [ $i -eq 5 ]; then
continue # 跳过 i=5
fi
echo $i
done
六、函数
定义和调用
# 方式 1
function name() {
commands
}
# 方式 2（推荐）
name() {
commands
}
# 调用
name
name arg1 arg2
参数和返回值
# 函数参数
greet() {
local name=$1
local greeting=${2:-"Hello"} # 默认值
echo "$greeting, $name!"
}
greet "John" # 输出：Hello, John!
greet "John" "Hi" # 输出：Hi, John!
# 返回值（0-255）
is_even() {
local num=$1
return $((num % 2 == 0 ? 0 : 1))
}
if is_even 4; then
echo "4 是偶数"
fi
# 获取输出（字符串返回）
get_name() {
echo "John Doe"
}
name=$(get_name)
echo $name # 输出：John Doe
局部变量
myfunc() {
local local_var="只能在函数内访问"
global_var="可以在任何地方访问" # 不加 local 就是全局变量
echo $local_var
}
函数库
# utils.sh - 函数库文件
# 包含于：source ./utils.sh
log_info() {
echo "[INFO] $(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S') - $1"
}
log_error() {
echo "[ERROR] $(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S') - $1" >&2
}
die() {
log_error "$1"
exit 1
}
# 使用函数库
source ./utils.sh
log_info "Script started"
log_error "Something went wrong"
七、脚本调试
调试方法
# 1. 运行时调试
bash -x script.sh # 显示每条命令的执行过程
bash -v script.sh # 显示原始脚本内容
bash -n script.sh # 语法检查（不执行）
# 2. 脚本内启用调试
#!/bin/bash -x # 在 shebang 中启用
set -x # 启用调试
set +x # 关闭调试
# 3. 断点调试
trap 'echo "Line $LINENO: $BASH_COMMAND"' DEBUG # 每行执行前打印
常用调试技巧
# 严格模式
set -e # 遇到错误立即退出
set -u # 使用未定义变量时报错
set -o pipefail # 管道中任一命令失败则整体失败
set -euo pipefail # 严格模式（推荐在脚本开头使用）
# 检查变量
echo "Variable: ${var@Q}" # 显示变量的引用形式
echo "Variable: ${var@A}" # 显示变量的声明形式
# 打印调试信息
PS4='+ ${BASH_SOURCE}:${LINENO}:${FUNCNAME[0]:+${FUNCNAME[0]}:}' # 自定义调试前缀
错误处理
# 检查命令执行结果
if ! command; then
echo "命令执行失败"
exit 1
fi
# 或使用逻辑运算符
command || { echo "失败"; exit 1; }
# 使用 trap 捕获错误
trap 'echo "Error on line $LINENO"; exit 1' ERR
trap 'echo "Script interrupted"; cleanup; exit' INT TERM
trap 'echo "Script exited"; cleanup' EXIT
# 清理函数
cleanup() {
echo "清理临时文件..."
rm -rf /tmp/temp_$$
}
trap cleanup EXIT
八、Shell 脚本模板
标准模板
#!/usr/bin/env bash
# -*- coding: utf-8 -*-
#
# 脚本名称: script.sh
# 描述: 脚本功能的简要描述
# 用法: ./script.sh [选项] [参数]
# 作者: Your Name
# 日期: 2026-07-15
# 版本: 1.0.0
set -euo pipefail # 严格模式
IFS=$'\n\t' # 安全的分隔符（仅换行和制表符）
# 颜色定义
readonly RED='\033[0;31m'
readonly GREEN='\033[0;32m'
readonly YELLOW='\033[0;33m'
readonly NC='\033[0m' # No Color
# 日志函数
log_info() {
echo -e "${GREEN}[INFO]${NC} $(date '+%H:%M:%S') - $*"
}
log_warn() {
echo -e "${YELLOW}[WARN]${NC} $(date '+%H:%M:%S') - $*"
}
log_error() {
echo -e "${RED}[ERROR]${NC} $(date '+%H:%M:%S') - $*" >&2
}
# 使用说明
usage() {
cat <<EOF
用法: $(basename "$0") [选项] [参数]
选项:
-h, --help 显示此帮助信息
-v, --verbose 详细输出
-d, --debug 调试模式
示例:
$(basename "$0") -v
EOF
exit 0
}
# 参数解析
parse_args() {
while [[ $# -gt 0 ]]; do
case $1 in
-h|--help)
usage
;;
-v|--verbose)
VERBOSE=true
shift
;;
-d|--debug)
set -x
shift
;;
--)
shift
break
;;
-*)
log_error "未知选项: $1"
usage
;;
*)
args+=("$1")
shift
;;
esac
done
}
# 主函数
main() {
local args=()
local VERBOSE=false
parse_args "$@"
log_info "脚本开始执行"
# 主要逻辑
if [[ ${#args[@]} -gt 0 ]]; then
log_info "参数: ${args[*]}"
fi
log_info "脚本执行完成"
}
# 执行主函数
main "$@"
使用 getopts 解析选项
#!/bin/bash
usage() {
echo "用法: $0 [-h] [-v] [-o 输出文件] [输入文件]"
exit 0
}
while getopts "hvo:" opt; do
case $opt in
h)
usage
;;
v)
VERBOSE=true
;;
o)
OUTPUT_FILE="$OPTARG"
;;
\?)
echo "无效选项"
usage
;;
esac
done
shift $((OPTIND - 1)) # 移除已处理的选项
echo "剩余参数: $*"