一、Shell 概述

Shell 是一个命令行解释器，它接收应用程序或用户输入的命令，然后调用操作系统内核来执行。我们日常输入的 cd、ls 等命令，都需要经过 Shell 解析后再交给 Linux 内核，由内核操作硬件完成最终任务。

整个调用关系可以概括为：外层应用程序 → Shell → Linux 内核 → 硬件。

除了命令解释器这一身份之外，Shell 还是一种功能相当强大的编程语言，具备易编写、易调试、灵活性强等特点，非常适合用来完成系统管理、自动化运维和批处理任务。

1. Linux 提供的 Shell 解析器

Linux 系统中常见的 Shell 解析器包括 sh、bash、csh、zsh 等。其中 bash 是目前使用最广泛的解析器，它在 sh 的基础上进行了大量增强。

2. bash 和 sh 的关系

sh 是 UNIX 早期的标准 Shell，bash 则是在 sh 基础上发展起来的增强版 Shell。在大多数 Linux 发行版中，/bin/sh 通常是指向 bash 的链接，但两者在脚本执行时仍可能存在细微差异。总的来看，bash 兼容 sh 的基本功能，同时增加了命令补全、历史记录、更丰富的编程能力等特性。

3. CentOS 默认的解析器是 bash

在 CentOS 以及主流的 Linux 发行版中，默认使用的 Shell 解析器就是 bash。可以通过下面的命令查看当前用户默认的 Shell 解析器：

echo $SHELL

二、Shell 脚本入门

1. 脚本格式

Shell 脚本通常以 #!/bin/bash 开头，这行内容用于指定脚本使用哪个解析器执行。

#!/bin/bash

2. 第一个脚本

下面创建一个名为 hello.sh 的脚本，内容如下：

#!/bin/bash
echo "hello world"

3. 脚本的常用执行方式

第一种：采用 bash 或 sh 加脚本的相对路径或绝对路径执行，这种方式不需要给脚本赋予可执行权限（不用赋予脚本 +x 权限）。

sh ./hello.sh
sh /root/hello.sh
bash ./hello.sh
bash /root/hello.sh

注意：第一种执行方式的本质是 bash 解析器帮你执行脚本，所以脚本本身不需要执行权限。

第二种：采用输入脚本的绝对路径或相对路径来执行脚本，这种方式必须具有可执行权限（+x）。首先需要给 hello.sh 脚本加上 +x 权限：

chmod +x hello.sh
./hello.sh

注意：第二种执行方式的本质是脚本需要自己执行，所以需要执行权限。

第三种：在脚本路径前加上“.”或者 source 来执行（了解即可）。例如创建一个脚本 test.sh，可以分别使用 sh、bash、./ 和 . 的方式来执行：

sh test.sh
bash test.sh
./test.sh
. ./test.sh
source ./test.sh

前两种方式都是在当前 shell 中打开一个子 shell 来执行脚本内容，当脚本内容结束后，子 shell 关闭，再回到父 shell 中。第三种方式则是在当前 shell 里直接执行脚本内容，无需打开子 shell。这也是为什么每次修改完 /etc/profile 文件以后，需要 source 一下的原因。

开子 shell 与不开子 shell 的区别，主要在于环境变量的继承关系。例如在子 shell 中设置的当前变量，父 shell 是不可见的。

三、变量

3.1 系统预定义变量

系统中已经定义好的变量称为系统预定义变量，常用变量如下：

• $HOME：当前用户的家目录
• $PWD：当前所在目录
• $SHELL：当前用户默认的 Shell 解析器
• $USER：当前登录用户

可以通过 echo 命令查看这些变量的值，例如：

echo $HOME
echo $PWD
echo $SHELL
echo $USER

3.2 自定义变量

自定义变量的基本语法为：

变量名=变量值

定义变量时需要遵循以下规则：

• 变量名可以由字母、数字和下划线组成，但不能以数字开头。
• 等号两侧不能有空格。
• 变量值如果包含空格，需要使用双引号或单引号括起来。

使用变量时，在变量名前加上 $ 符号即可，例如：

name="zhangsan"
echo $name

如果需要撤销变量，可以使用 unset 命令；如果希望变量只读，可以使用 readonly 命令。

unset name
readonly name="lisi"

3.3 特殊变量

3.3.1 $n

基本语法：$n 用于接收脚本执行时传入的第 n 个参数，例如 $1 表示第一个参数，$2 表示第二个参数，以此类推。

案例实操：

#!/bin/bash
echo "第一个参数：$1"
echo "第二个参数：$2"

执行脚本并传入参数：

./test.sh hello world

3.3.2 $#

基本语法：$# 用于获取所有输入参数的个数，常用于循环和参数校验。

案例实操：

#!/bin/bash
echo "参数个数：$#"

3.3.3 $*、$@

基本语法：$* 和 $@ 都代表命令行中所有的参数，但是两者在使用双引号包裹时存在区别。

当它们被双引号“”包含时，$* 会将所有的参数作为一个整体，以“$1 $2 …$n”的形式输出所有参数；$@ 会将各个参数分开，以“$1” “$2”…“$n”的形式输出所有参数。

案例实操：

#!/bin/bash
echo "使用 \$* 输出：$*"
echo "使用 \$@ 输出：$@"

在 for 循环中遍历参数时，使用 "$*" 只会循环一次，而使用 "$@" 会按参数个数循环多次，可以直观体会到两者的区别。

3.3.4 $?

基本语法：$? 用于获取上一条命令的返回状态。如果返回值为 0，说明上一条命令执行成功；如果返回非 0 值，说明执行失败。

案例实操：

ls
echo $?
lssss
echo $?

四、运算符

Shell 中进行运算时，可以使用 $((运算式)) 或 $[运算式] 的形式。

基本语法：

$((运算式))
$[运算式]

案例实操：计算 2 加 3 的结果。

echo $((2+3))
echo $[2+3]

五、条件判断

条件判断的基本语法为：

[ 条件判断式 ]

注意：中括号和条件判断式之间必须有空格。

常用判断条件如下：

• 整数比较：-eq（等于）、-ne（不等于）、-lt（小于）、-le（小于等于）、-gt（大于）、-ge（大于等于）
• 文件权限判断：-r（有读权限）、-w（有写权限）、-x（有执行权限）
• 文件类型判断：-f（文件存在且是普通文件）、-e（文件存在）、-d（文件存在且是目录）

案例实操：

[ 10 -gt 5 ]
echo $?
test -f /etc/passwd
echo $?
[ -w /etc/passwd ]
echo $?

六、流程控制

6.1 if 判断

基本语法：

if [ 条件判断式 ]; then
    程序
elif [ 条件判断式 ]; then
    程序
else
    程序
fi

注意事项：[ 条件判断式 ]，中括号和条件判断式之间必须有空格；if 后要有空格。

案例实操：

#!/bin/bash
if [ $1 -ge 18 ]; then
    echo "成年人"
elif [ $1 -ge 6 ]; then
    echo "未成年人"
else
    echo "儿童"
fi

6.2 case 语句

基本语法：

case $变量名 in
"值1")
    程序
;;
"值2")
    程序
;;
*)
    程序
;;
esac

注意事项：case 行尾必须为单词“in”；每一个模式匹配必须以右括号“）”结束；双分号“;;”表示命令序列结束，相当于 Java 中的 break；最后的“*）”表示默认模式，相当于 Java 中的 default。

案例实操：

#!/bin/bash
case $1 in
"1")
    echo "星期一"
;;
"2")
    echo "星期二"
;;
*)
    echo "其他"
;;
esac

6.3 for 循环

基本语法 1：

for 变量 in 值1 值2 值3...
do
    程序
done

案例实操：

#!/bin/bash
for i in 1 2 3 4 5
do
    echo "第 $i 次循环"
done

基本语法 2：

for ((初始值;循环控制条件;变量变化))
do
    程序
done

案例实操：

#!/bin/bash
for ((i=1;i<=5;i++))
do
    echo "第 $i 次循环"
done

当 $* 和 $@ 被双引号包含时，$* 会将所有的参数作为一个整体，以“$1 $2 …$n”的形式输出所有参数；$@ 会将各个参数分开，以“$1” “$2”…“$n”的形式输出所有参数。

6.4 while 循环

基本语法：

while [ 条件判断式 ]
do
    程序
done

案例实操：

#!/bin/bash
i=1
while [ $i -le 5 ]
do
    echo "第 $i 次循环"
    i=$((i+1))
done

七、read 读取控制台输入

read 命令用于从控制台读取用户输入，基本语法为：

read [选项] 变量名

常用选项及功能如下：

选项	功能
-p	指定读取值时的提示符
-t	指定读取值时等待的时间（秒），如果不加 -t 表示一直等待

案例实操 1：读取用户输入的姓名并输出。

#!/bin/bash
read -p "请输入你的姓名：" name
echo "你好，$name"

案例实操 2：设置等待时间，超时后自动退出。

#!/bin/bash
read -t 10 -p "请输入你的姓名：" name
echo "你好，$name"

八、函数

8.1 系统函数

8.1.1 basename

基本语法：basename 用于获取路径中的文件名部分。

basename 路径 后缀

案例实操：

basename /root/hello.sh
basename /root/hello.sh .sh

8.1.2 dirname

基本语法：dirname 用于获取路径中的目录部分。

dirname 路径

案例实操：

dirname /root/hello.sh

8.2 自定义函数

基本语法：

function 函数名()
{
    程序
}
函数名()
{
程序
}

经验技巧：

1. 必须在调用函数的地方之前先声明函数，因为 Shell 脚本是逐行运行的，不会像其他语言一样先编译。
2. 函数返回值只能通过 $? 系统变量获得，可以显式加上 return 返回；如果不加，则以最后一条命令的运行结果作为返回值。return 后跟数值 n，取值范围为 0-255。

案例实操：

#!/bin/bash
function sum()
{
    result=$(($1+$2))
    return $result
}
sum 10 20
echo "两数之和为：$?"

九、正则表达式入门

正则表达式使用单个字符串来描述、匹配一系列符合某个语法规则的字符串。在很多文本编辑器里，正则表达式通常被用来检索、替换那些符合某个模式的文本。在 Linux 中，grep、sed、awk 等文本处理工具都支持通过正则表达式进行模式匹配。

9.1 常规匹配

例如通过 grep 匹配包含某个字符串的行：

cat /etc/passwd | grep root

9.2 常用特殊字符

1. 特殊字符 ^

^ 表示匹配一行的开头。例如匹配以 root 开头的行：

cat /etc/passwd | grep ^root

2. 特殊字符 $

$ 表示匹配一行的结尾。例如匹配以 bash 结尾的行：

cat /etc/passwd | grep bash$

3. 特殊字符 .

. 表示匹配任意一个字符。例如匹配包含 r..t 的行：

cat /etc/passwd | grep r..t

4. 特殊字符 *

* 表示匹配它前面的字符出现零次或多次。例如匹配包含 ro*t 的行：

cat /etc/passwd | grep ro*t

5. 字符区间（中括号）：[ ]

[ ] 表示匹配字符区间内的任意一个字符。例如匹配以 a、b、c 中任意一个字符开头的行：

cat /etc/passwd | grep ^[abc]

6. 特殊字符 \

\ 表示转义符，用来转义特殊字符。例如匹配包含 $ 的行：

grep '\$' 文件名

十、文本处理工具

10.1 cut

cut 的工作就是“剪”，具体来说就是在文件中负责剪切数据。cut 命令从文件的每一行剪切字节、字符和字段，并将这些字节、字符和字段输出。

基本语法：

cut [选项参数] 文件

常用选项：

• -f：指定要提取的列号，多个列号之间用逗号分隔。
• -d：指定字段分隔符，默认分隔符为制表符。

案例实操：以冒号作为分隔符，提取 /etc/passwd 文件的第一列和第七列。

cut -d ":" -f 1,7 /etc/passwd

10.2 awk

awk 是一个强大的文本分析工具。它把文件逐行读入，以空格为默认分隔符将每行切片，切开的部分再进行分析处理。

基本语法：

awk [选项参数] '/pattern1/{action1} /pattern2/{action2}...' filename

其中，pattern 表示 awk 在数据中查找的内容，也就是匹配模式；action 表示在找到匹配内容时所执行的一系列命令。

案例实操：

# 数据准备
cp /etc/passwd ./
passwd 数据的含义
用户名:密码(加密过后的):用户id:组id:注释:用户家目录:shell解析器
搜索 passwd 文件以 root 关键字开头的所有行，并输出该行的第 7 列
awk -F : '/^root/{print $7}' passwd
搜索 passwd 文件以 root 关键字开头的所有行，并输出该行的第 1 列和第 7 列，中间以 "," 号分割
awk -F : '/^root/{print $1","$7}' passwd
注意：只有匹配了 pattern 的行才会执行 action
只显示 /etc/passwd 的第一列和第七列，以逗号分割
并在所有行前面添加列名 user,shell，在最后一行添加 lanzhishujia,/bin/bigdata
awk -F : 'BEGIN{print "user, shell"} {print $1","$7} END{print "lanzhishujia,/bin/bigdata"}' passwd
注意：BEGIN 在所有数据读取行之前执行；END 在所有数据执行之后执行
将 passwd 文件中的用户 id 增加数值 1 并输出
awk -v i=1 -F : '{print $3+i}' passwd

3. awk 的内置变量

awk 提供了一些常用的内置变量，例如 FILENAME 表示文件名，NR 表示已读的记录数（行号），NF 表示当前记录中的字段数。

案例实操：

# 统计 passwd 文件名、每行的行号、每行的列数
awk -F : '{print "filename:" FILENAME ",linenum:" NR ",col:"NF}' passwd
查询 ifconfig 命令输出结果中的空行所在的行号
ifconfig | awk '/^$/{print NR}'
切割 IP
ifconfig ens33 | awk '/netmask/ {print $2}'

十一、总结

Shell 既是一个命令行解释器，也是一门适合自动化运维的编程语言。学习 Shell 脚本时，可以按照下面的主线循序渐进地掌握：

• 基础认知：理解 Shell 的作用、bash 和 sh 的关系，以及脚本最常用的三种执行方式。
• 变量体系：掌握系统预定义变量、自定义变量，以及 $n、$#、$*、$@、$? 等特殊变量的含义和区别。
• 运算与判断：熟练使用运算符、条件判断语法，注意中括号两侧必须有空格。
• 流程控制：掌握 if、case、for、while 四种控制结构，能够根据实际场景选择合适写法。
• 交互与函数：通过 read 读取控制台输入，并使用系统函数或自定义函数提升脚本复用性。
• 文本处理：理解正则表达式的基础用法，以及 cut、awk 两个常用文本处理工具。

整体来说，Shell 脚本学习的重点在于理解命令执行方式、变量与参数的传递规则，以及常用流程控制和文本处理工具的组合运用。多写、多运行、多对照输出结果是快速掌握 Shell 脚本的有效方式。