shell脚本编程

能力	说明
命令翻译	将用户输入的命令解释并传递给内核，是用户与操作系统内核之间的“翻译官”。
输入输出管理	控制数据的流向（标准输入/输出/错误），并支持重定向和管道，实现命令间的协同。
编程能力	支持变量、条件判断、循环、函数等编程要素，可将多条命令编写成脚本，实现复杂任务的自动化。

典型应用场景：

软件安装与配置自动化（如一键部署LNMP环境）
批量用户管理与权限设置
系统日志分析与定时备份
服务器资源监控与告警

常见的shell类型：

/bin/bash 默认shell
/bin/sh 是指向 /bin/bash 的软链接
/bin/tcsh 是 csh（C Shell）的增强版。它的语法更接近 C 语言

查看 shell

1. 查看当前所使用的 shell

echo $SHELL

2. 查看系统支持的所有 shell

cat /etc/shells

1.3 shell脚本的概念

Shell脚本，简单说就是把一堆要在终端敲的Linux命令，按顺序写到一个文本文件里，然后一次性交给Shell解释器去执行。它是一种解释型、面向过程的脚本编程语言，功能是把“手动操作”变成“自动执行”。

#!/bin/bash 脚本声明
# 这是一个最简单的脚本注释
echo "当前时间：" 命令
date

二、shell脚本的编写与执行

2.1 shell脚本的构成

shell 由三部分构成

结构元素	写法示例	作用
1. 解释器声明（Shebang）	#!/bin/bash	必须放在第一行。告诉操作系统用哪个解释器来执行这个脚本。没有这行，系统会猜，容易出错。
2. 注释说明	# 作者：张三 # 功能：备份日志	以 # 开头，给人看的信息。脚本的名称、作者、功能、用法最好都写在开头，方便维护。
3. 可执行命令	echo "ni hao" pwd	脚本的正文，按从上到下的顺序依次执行。你在终端能敲的命令，都可以写在这里。

结构元素

写法示例

作用

1. 解释器声明（Shebang）

#!/bin/bash

必须放在第一行。告诉操作系统用哪个解释器来执行这个脚本。没有这行，系统会猜，容易出错。

2. 注释说明

# 作者：张三

# 功能：备份日志

以 # 开头，给人看的信息。脚本的名称、作者、功能、用法最好都写在开头，方便维护。

3. 可执行命令

echo "ni hao"

pwd

脚本的正文，按从上到下的顺序依次执行。你在终端能敲的命令，都可以写在这里。

2.2 创建脚本的流程

创建文件 → 添加权限 → 检查语法 → 执行脚本

vim xxx.sh chmod +x bash -n ./xxx.sh

创建 shell 脚本

2.3 执行方法

执行方式	命令示例	需要执行权限	开子进程	变量保留
指定解释器	./xxx.sh /xxx.sh	❌	✅	❌
直接执行	bash xxx.sh sh xxx.sh	✅	✅	❌
source 执行	source xxx.sh	❌	❌	✅
重定向执行	sh < xxx.sh	❌	✅	❌

三、变量基础

3.1 什么是变量

变量是一个用来存放数据的“容器”，并且这个容器有一个名字，方便你随时存取里面的数据。

书写方式为：变量名=变量值（“=” 两边不能有空格）

定义变量 name 和 age

name="张三"

age=18

当 = 号两边有空格时，会当作命令来执行。

规则：

1. 只能包含字母，数字，下划线

2. 不能以数字开头

3. 区分大小写

3.2 变量的引用和输出

引用方法：在变量前加 $ 符号

name="张三"

age=18

echo $name

echo $age

{}符号使用

3.3 echo的高级用法

常用选项：

选项	作用	示例	输出效果
`-n`	不换行（输出末尾不加换行符）	echo -n "内容："	光标停在 `：` 后面，等待输入，不会换到下一行。
`-e`	识别转义字符（如 `\n` 换行、`\t` 制表符）	echo -e "a\nb"	输出两行： `a` `b`

常用转义字符：

转义字符	实际效果
`\n` → 换行	`echo -e "a\nb"` 输出两行
`\t` → 制表符	`echo -e "a\tb"` 输出 `a b`（中间有 Tab 空格）
`\c` → 不换行	`echo -e "a\cb"` 输出 `a`（`b` 被忽略）
`\b` → 退格	`echo -e "123\b456"` 输出 `12456`（删除了 `3`）
`\\` → 输出 `\`	`echo -e "路径\\home"` 输出 `路径\home`
`\$` → 输出 `$`	`echo -e "价格\$100"` 输出 `价格$100`

四、特殊变量赋值

4.1 单引号和双引号

特性	双引号 ""	单引号 `' '`
解析变量（`$var`）	会解析，输出变量的值	不会解析，输出 `$var` 这个字符
解析转义符（`\n` `\t`）	会解析（部分生效）	不会解析，原样输出反斜杠
解析命令替换（`cmd` 或 `$(cmd)`）	会执行命令并替换结果	不会执行，原样输出
内部是否还能用引号	可以用转义的双引号或单引号	内部不能再出现单引号（即使转义也不行）

name="张三"

单引号：

双引号：

单引号会把内容原样输出，双引号会输出变量值

4.2 反撇号与命令替换

`` 的作用是把命令输出到变量里

用法：

1. ``

time=`date +%T`

echo "当前时间：$time"

2. $()

time=$(date +%T)

echo "当前时间：$time"

4.3 read命令

read 命令输入交互式输入命令。

read -p "请输入姓名：" name

echo "你好，$name"

常用选项

选项作用典型示例补充说明

-p 显示提示信息 read -p "请输入姓名：" name 替代 echo + read，更简洁，推荐优先使用

-n 限制输入字符数 read -n 11 phone 输入满 N 个字符后自动结束，无需按回车；少于 N 个则需手动回车确认

-s 静默模式（输入不可见） read -s -p "请输入密码：" pwd 常用于密码输入；注意：结束后需手动 echo 换行，否则后续输出会紧贴光标

-t 设置超时时间（秒） read -t 5 input 超时后 read 自动退出，可通过 $? 判断是否超时（非0即为超时）

选项	作用	典型示例	补充说明
`-p`	显示提示信息	`read -p "请输入姓名：" name`	替代 `echo` + `read`，更简洁，推荐优先使用
`-n`	限制输入字符数	`read -n 11 phone`	输入满 N 个字符后自动结束，无需按回车；少于 N 个则需手动回车确认
`-s`	静默模式（输入不可见）	`read -s -p "请输入密码：" pwd`	常用于密码输入；注意：结束后需手动 `echo` 换行，否则后续输出会紧贴光标
`-t`	设置超时时间（秒）	`read -t 5 input`	超时后 `read` 自动退出，可通过 `$?` 判断是否超时（非0即为超时）

五、变量运算

5.1 expr命令

expr 是 Linux/Unix 中一个非常古老的表达式计算命令，用于在 Shell 中进行整数运算、字符串操作和逻辑判断。

1. expr 10 + 55 （运算符两边必须有空格）

2. 乘法需要转义

5.2 变量运算

expr 同样支持变量运算：

x=10 y=20

expr $X + $Y # 输出：30
expr $X - $Y # 输出：-10
expr $X \* $Y # 输出：200
expr $X / $Y # 输出：0
expr $X % $Y #输出：10

5.3 $[]和$(())

比expr更简洁：乘法不用转义！

1. $[]

echo $[5 * 6]

2. $(())

echo $((5 * 6))

三种方法对比：

方式	乘法需转义	变量前 `$` 是否必须	推荐指数	说明
`expr`	✅ 必须（`\*`）	✅ 必须（`$var`）	★★☆	老式外部命令，性能较差，仅维护旧脚本时使用
`$[]`	✗ 不需要	⚠️ 可省略，但建议保留	★★★	已废弃，但某些老版本 Shell 仍支持；不推荐新脚本使用
`$(( ))`	✗ 不需要	⚠️ 可省略，但建议保留	★★★★★	现代脚本首选，POSIX 标准，性能好，语法清晰

5.4 let命令

let 命令会直接修改变量本身。

num=20

let num=num+10

echo $num

简写方式

num=10

let num+=5 # num = num + 5 = 15
let num-=3 # num = num - 3 = 12
let num*=2 # num = num * 2 = 24

自增自减：

num=10
let num++ # num变成11
let num-- # num变成10

幂运算（let特有）：

let num=num**10 # 2的10次方，num变成1024

5.5 bc命令

bc 命令可以计算小数，而 expr 只能计算整数。

echo "scale=2; 10/3" | bc

其中：scale=2 表示保留2位小数

基本用法：

echo "scale=3; 10/3" | bc

echo "5^2" | bc

echo "sqrt(16)" | bc

逻辑运算：

echo "3 > 5" | bc # 输出：0（假）

echo "3 < 5" | bc # 输出：1（真）

echo "10 == 10" | bc # 输出：1（真）

六、变量类型与作用范围

6.1 自定义变量和环境变量

在 Linux Shell 中，自定义变量和环境变量的本质区别在于：能否被子进程继承。

对比项	自定义变量（本地变量）	环境变量（全局变量）
作用范围	仅当前 Shell 进程有效	当前 Shell 及其所有子进程均有效
能否被子进程继承	❌ 不能	✅ 能
定义方式	`var=value`	`export var=value` 或 `declare -x var=value`
查看所有	`set`（含所有变量和函数）	`env` 或 `export`
删除	`unset var`	`unset var`
生命周期	Shell 进程结束时销毁	同左，但子进程会复制一份副本

常见环境变量：

环境变量	含义	示例值
`PATH`	命令搜索路径	`/usr/local/bin:/usr/bin:/bin`
`HOME`	用户家目录	`/home/zhangsan`
`SHELL`	当前使用的 Shell	`/bin/bash`
`USER`	当前用户名	`zhangsan`
`PWD`	当前工作目录	`/home/zhangsan/project`
`OLDPWD`	上一个工作目录	`/home/zhangsan`
`LANG`	系统语言编码	`zh_CN.UTF-8`
`TERM`	终端类型	`xterm-256color`
`HOSTNAME`	主机名	`my-server`

6.2 只读变量

readonly 是 Shell 中用于将变量或函数设为只读的内置命令。一旦设置为只读，变量的值不能再被修改，也不能被 unset 删除，直到当前 Shell 进程结束。

n=zdw 设置变量

echo $n 查看变量

readonly n 设置只读变量

n=zdw123 修改变量

6.3 位置变量

位置变量是 Shell 脚本中用于接收命令行传入参数的特殊变量。当你执行脚本时跟在脚本名后面的那些参数，就是通过位置变量来获取的。

`$0`	脚本名称（或当前 Shell 名称）	`./test.sh`
`$1`	第 1 个参数	`./test.sh hello` → `$1` = `hello`
`$2`	第 2 个参数	`./test.sh hello world` → `$2` = `world`
`$3` ~ `$9`	第 3~9 个参数	`$3`、`$4`……
`${10}`	第 10 个参数（必须加花括号）	`${10}`、`${11}`……
`$#`	参数个数（不含 `$0`）	`./test.sh a b c` → `$#` = `3`
`$*`	所有参数视为一个整体字符串	`"$*"` → `"a b c"`
`$@`	所有参数视为独立的多个字符串	`"$@"` → `"a" "b" "c"`

sh first.sh zdw 123 456

6.4 预定义变量

预定义变量是 Shell 内置的特殊变量，用于获取脚本运行时的环境信息、进程状态、命令执行结果等。它们由 Shell 自动维护，无需定义即可直接使用。

变量	含义	示例值	常用场景
`$$`	当前 Shell 进程 PID	`12345`	创建唯一临时文件
`$!`	最后一个后台进程的 PID	`12346`	后台任务管理 / `wait`
`$?`	上一条命令的退出状态码	`0`（成功）或 `1~255`（失败）	判断命令执行结果

ls /etc/passwd

echo $? （输出 0 表示正确）

ls /etcpasswd

echo $? （输出非0 表示错误）

6.5 export命令

export 是 Shell 中用于将变量或函数标记为环境变量（即导出到子进程）的内置命令。它是 Shell 变量作用域管理的核心工具。

基本用法：

七、重定向与管道

7.1 标准输入输出和错误输出

名称	文件描述符	符号	默认指向	用途
标准输入	`0`	`<` 或 `<<`	键盘	读取数据（命令的输入来源）
标准输出	`1`	`>` 或 `>>`	终端屏幕	输出命令的正常结果
标准错误输出	`2`	`2>` 或 `2>>`	终端屏幕	输出命令的错误信息

7.2 输出重定向

输出重定向 就是将命令的标准输出（stdout）和/或标准错误输出（stderr）从默认的屏幕改道到文件、设备或另一个命令。

1. 覆盖写入（危险：会清空原文件）
echo "第一行" > file.txt
cat file.txt # 输出：第一行

echo "第二行" > file.txt
cat file.txt # 输出：第二行（第一行被覆盖了！）

2. 追加写入（安全：保留原内容）
echo "第三行" >> file.txt
cat file.txt # 输出：第二行\n第三行

3. 分离正确和错误输出：

ls /etc/passwd xxx > ok.txt 2> err.txt

7.3 输入重定向

输入重定向 就是改变命令的输入来源——从默认的键盘改道为文件、字符串或另一个命令的输出。

# 统计文件行数（从文件读取）
wc -l < /etc/passwd 输出：30（/etc/passwd 的行数）

# 对比：不加 < 会把文件名显示出来
wc -l /etc/passwd 输出：30 /etc/passwd（包含文件名）

多行输入：

cat << EOF > config.txt
app_name=MyApp
version=1.0
EOF

7.4 管道操作

管道符 = 把多个命令串联起来

命令	功能	常见示例	补充说明
`grep`	过滤匹配的行	`cat file \| grep "error"`	支持正则；`-v` 反选，`-i` 忽略大小写，`-c` 只计次数
`sort`	对行进行排序	`cat file \| sort`	`-r` 倒序，`-n` 按数字排序，`-k` 指定列，`-t` 指定分隔符
`uniq`	去重或统计重复次数	`cat file \| uniq -c`	必须搭配 `sort` 使用（去重相邻行）；`-c` 统计次数，`-d` 只显示重复行
`wc`	统计行数、字数、字符数	`cat file \| wc -l`	`-l` 行数，`-w` 单词数，`-c` 字节数，`-m` 字符数
`cut`	按列提取文本	`cat file \| cut -d: -f1`	`-d` 指定分隔符，`-f` 指定列（支持 `-f1,3` 或 `-f1-3`），`-c` 按字符位置

1. 查找httpd包

rpm -qa | grep httpd

2. 统计访问量最高的10个IP

cat /var/log/httpd/access_log | awk '{print $1}' | sort | uniq -c | sort -rn | head -10

7.5 综合应用实例

自动化备份脚本

#!/bin/bash
BACKUP_DIR="/backup"
DATE=$(date +%Y%m%d)

# 创建备份目录（如果不存在）
mkdir -p "$BACKUP_DIR"

# 执行备份，将错误输出重定向到 error.log
tar -czf "${BACKUP_DIR}/backup_${DATE}.tar.gz" /home 2> "${BACKUP_DIR}/error.log"

# 判断备份是否成功
if [ $? -eq 0 ]; then
echo "备份成功！"
else
echo "备份失败，请查看错误日志！"
fi

执行脚本

sh file01.sh

总结

本文章系统梳理了 Shell 编程的核心知识体系，涵盖以下四个主要方面：

一、Shell 基础与脚本编写

明确了 Shell 作为命令解释器和编程语言的双重身份，掌握了脚本的三要素构成（Shebang 声明、注释说明、可执行命令），以及四种执行方式（直接执行、指定解释器、source 执行、重定向执行）的区别，其中 source 执行会在当前 Shell 中运行，变量得以保留。

二、变量体系

变量基础：定义了变量的命名规则与引用方式（$变量名），掌握了 echo 的 -n（不换行）和 -e（识别转义）选项。
变量类型：区分了自定义变量（仅当前 Shell 有效）与环境变量（可通过 export 传递给子进程），了解了只读变量（readonly）的不可修改特性。
特殊变量：掌握了位置变量（$0~$9、$#、$@、$*）用于接收脚本参数，以及预定义变量（$$、$!、$?）用于获取进程信息和命令执行状态。
引号规则：单引号原样输出不解析变量，双引号会解析变量和转义符。

三、运算与交互

变量运算：对比了 expr（老式，需转义）、$(( ))（现代推荐，整数运算）和 bc（支持浮点数）三种方式，明确日常开发优先使用 $(( )) 和 bc。
交互输入：通过 read 命令配合 -p（提示）、-s（静默）、-t（超时）、-n（限制字符数）实现灵活的交互式输入。

四、输入输出与数据处理

标准流与重定向：理解了标准输入/输出/错误（文件描述符 0/1/2）的分离设计，掌握了输出重定向（>、>>、2>、&>）和输入重定向（<、<<、<<<）的用法。
管道与文本处理：通过管道符 | 串联多个命令，结合 grep（过滤）、sort（排序）、uniq（去重统计）、wc（统计）、cut（提取列）等工具，实现强大的数据处理流水线。