第1章 Shell编程规范与变量 —— 学习笔记

实验环境：OpenEuler 24.03，默认 Shell 为 /bin/bash（/bin/sh 是 /bin/bash 的软链接，保证向下兼容）

0. 本章框架（一图看懂）

Shell 脚本基础 ──► 编程规范 + 3种执行方式
I/O 控制       ──► 重定向(> >> < 2> &>) + 管道(|)
变量体系       ──► 自定义 / 环境 / 只读 / 位置 / 预定义
文本三剑客(入门) ► sort(排序) + uniq(去重计数) + tr(字符处理)

技能目标：①掌握脚本核心规范与执行逻辑；②熟练使用各类变量与数组；③精通重定向、管道原理与应用；④掌握 sort/uniq/tr 高级用法与组合场景。

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1. Shell 脚本基础

1.1 脚本编程规范（四条核心规范）

规范要求	说明	示例
脚本声明（首行）	#!/bin/bash 指定解释器，必选	#!/bin/bash
注释说明	# 开头，标注功能、作者、日期、参数	# 功能:批量检测服务器端口状态
命令规范性	命令小写；路径用绝对路径（避免环境变量问题）	cd /boot && ls -lh
可执行权限	chmod +x 或直接用解释器执行	chmod +x script.sh

标准脚本示例（first.sh）：

#!/bin/bash
# 脚本名称: first.sh
# 功能: 查看 /boot 目录下的内核文件信息
# 系统环境: OpenEuler 24.03
cd /boot
echo "【OpenEuler 24.03】当前目录为："
pwd
echo "【OpenEuler 24.03】/boot 目录下以 vml 开头的内核文件："
ls -lh vml*

1.2 三种执行方式（必考对比）

执行方式	命令	适用场景	权限要求
绝对/相对路径执行	./first.sh	日常手动执行、脚本调度	需 x 权限
解释器直接执行	bash first.sh / sh first.sh	无 x 权限、跨 Shell 兼容	无需 x 权限
source/点号加载	source first.sh / . first.sh	让脚本修改当前 Shell 环境（如定义全局变量）	无需 x 权限

🛡️ 企业提示：禁止直接修改系统自带 Shell 脚本（如 /etc/rc.d/ 下），改前必须备份。

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2. 重定向与管道

2.1 标准 I/O 与文件描述符（底层基础）

标准 I/O	文件描述符	默认设备	作用
标准输入 STDIN	0	键盘	命令读取输入
标准输出 STDOUT	1	显示器	正常结果输出
标准错误 STDERR	2	显示器	错误信息输出

本质：重定向与管道就是修改文件描述符的关联设备，实现数据定向传输。

2.2 重定向

符号	含义	说明
> （= 1>）	覆盖输出重定向	文件不存在则新建，存在则覆盖
>>（= 1>>）	追加输出重定向	保留原内容
< （= 0<）	输入重定向	命令从文件读输入，实现非交互式执行
2> / 2>>	错误(覆盖/追加)重定向	结果与错误分离
&>	混合重定向	1 和 2 同时定向，等价 > file 2>&1；&> /dev/null = 丢弃全部输出

典型企业场景：

uname -p > kernel_arch.txt          # 记录结果
uname -r >> kernel_arch.txt         # 追加结果
echo "OpEuler@2024" > pass.txt
useradd jerry
passwd --stdin jerry < pass.txt     # 输入重定向：非交互批量设密码
tar zcf /nonedir/etc.tgz /etc/ 2> backup_error.log   # 采集错误日志
./configure --prefix=/usr/local/nginx &> /dev/null   # 忽略无关输出

注：OpenEuler 中 passwd --stdin 若失败，可能与 SELinux 策略有关，可临时 setenforce 0。

2.3 管道 |

• 作用：将左侧命令的标准输出作为右侧命令的标准输入，链式协同处理。
• 关键点：只传递 STDOUT，STDERR 不经过管道（需先重定向）。
• 原理：数据暂存管道缓冲区，流式传输，不生成临时文件，效率高于重定向中转。
• 支持多级串联：cmd1 | cmd2 | cmd3

高频组合示例：

# 提取用户名+登录Shell
grep "/bin/bash$" /etc/passwd | awk -F: '{print $1,$7}'  
# 根分区使用率，如 11%
df -hT | grep "/$" | awk '{print $6}'                   
# 统计进程数(-v grep 排除grep自身)
ps -ef | grep nginx | grep -v grep | wc -l                

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3. Shell 变量

变量按类型分为：自定义变量、环境变量、只读变量、位置变量、预定义变量。

3.1 自定义变量（局部变量）

定义三条强制规则：

1. 变量名以字母/下划线开头，后跟字母/数字/下划线；禁止特殊字符与空格；
2. = 两边不能有空格（空格是命令分隔符）；
3. 值含空格/特殊字符时用双/单引号括起。

#正确
Product=OpenEuler        
Env="Production Server"  
#错误
Product = OpenEuler      
2Version=24.03           

引用与边界界定：

echo $Product            # OpenEuler
echo $Product24.03       # 输出 .03 —— 被识别为未定义变量 $Product24
echo ${Product}24.03     # OpenEuler24.03 —— 用 {} 明确变量边界

赋值特殊操作：

方式	特点	示例
双引号 ""弱引用	解析 $ 变量引用和 \ 转义	Env="${Product} Production Env"
单引号 '' 强引用	一切字符原样，禁止变量解析	Env='${Product} $Version'
命令替换	命令的 STDOUT 作为变量值	p=$(which useradd)（推荐，支持嵌套）/ p=`which useradd`
read 交互赋值	从键盘读入	read -p "请输入备份目录：" Backup_Dir

# 嵌套命令替换（只有 $() 支持）：查 ls 命令所属包的配置文件
Ls_Conf=$(rpm -qc $(rpm -qf $(which ls)))

作用域：局部 → 全局（export）

Product=OpenEuler          # 仅当前 Shell 有效，进子 Shell(bash) 后为空
export Product Version     # 导出为全局变量，子 Shell 可用
export FQDN=www.xxx.com    # 一步创建并导出

export 只在当前会话有效；要永久生效须写入 /etc/profile（全局）或 ~/.bash_profile（当前用户）。

3.2 数值运算（expr）

Bash 默认只支持整数运算（小数要用 bc/awk）。

X=35; Y=16
expr $X + $Y        # 51   【注意运算符两侧必须有空格】
expr $X \* $Y       # 560  【乘法必须转义 \*】
expr $X / $Y        # 2    除法取整
expr $X % $Y        # 3    取模
Ycube=$(expr $Y \* $Y \* $Y)   # 结果赋值需命令替换 → 4096

3.3 环境变量（系统预定义的全局变量，名通常大写）

查看：env（仅环境变量）/ set（全部变量）。核心必记：

变量	作用
USER	当前登录用户名
HOME	当前用户宿主目录
PWD	当前工作目录
PATH	命令搜索路径（冒号分隔，按序查找，找不到报"未找到命令"）
LANG	语言与字符集，如 zh_CN.UTF-8
SHELL	登录 Shell
HISTSIZE	历史命令条数（默认 1000）

PATH 实战——让脚本任意目录可执行（两种方法，推荐第2种）：

# 方法1：把脚本放进 PATH 已含目录（如 /usr/local/bin）
# 方法2：把脚本目录追加进 PATH（临时生效）
PATH="$PATH:/root/scripts"

永久配置环境变量：

配置文件	作用域	场景
/etc/profile	所有用户（全局）	系统级 PATH、LANG
~/.bash_profile	仅当前用户	个人脚本目录、HISTSIZE

vim ~/.bash_profile     # 末尾加 export HISTSIZE=200
source ~/.bash_profile   # 立即生效，无需重启终端

3.4 只读变量

Log_Path=/var/log/xx.log
readonly Log_Path        # 设定后不可改、不可删（unset 也删不掉），关闭会话即失效
readonly -p              # 查看只读变量

用途：固定脚本核心参数（路径、安装目录），防误改。

3.5 位置变量（脚本命令行传参）

• $1~$9：脚本名后第 1~9 个参数；超过 9 个用 ${10}、${11}；$0 是脚本名（属预定义变量）。

#!/bin/bash   # adder2num.sh
SUM=$(expr $1 + $2)
echo "【OpenEuler 加法运算】$1 + $2 = $SUM"
# ./adder2num.sh 12 34  →  【OpenEuler 加法运算】12 + 34 = 46

3.6 预定义变量（只读、专为脚本设计，必背）

变量	作用	应用场景
$#	位置参数个数	参数个数校验
$*	所有位置参数（作为一个整体）	批量处理所有参数
$?	前一条命令的返回状态，0=成功，非0=失败	脚本容错的核心（几乎每个企业脚本都用）
$0	当前脚本名称	日志输出、帮助提示

综合实战（备份脚本 mybak.sh，串起 $*、$#、$0、时间戳、混合重定向）：

#!/bin/bash
TARFILE=openeuler-bak-$(date +%s).tgz     # UNIX 时间戳保证压缩包名唯一
tar zcf $TARFILE $* &> /dev/null          # 批量备份所有传入参数
echo "已执行脚本：$0"
echo "共备份对象个数：$# 个"
echo "备份对象列表：$*"
echo "备份压缩包：$TARFILE"

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4. 文本处理工具 sort / uniq / tr

4.1 sort —— 按行排序

语法：sort [选项] 文件 或 命令 | sort [选项]。默认按字符字典序（数字大小排序必须加 -n，否则 10 排在 2 前）。

选项	作用
-f	忽略大小写
-b	忽略行首空格
-n	数值排序
-r	反向（降序）
-u	排序并去重
-t	指定分隔符（默认 Tab）
-k	指定排序列（配合 -t）
-o 文件	结果输出到文件（替代 >）
-M	按月份排序（Jan–Dec）

sort /etc/passwd                       # 基础字符排序
sort -t: -nrk 3 /etc/passwd            # 按 UID(第3列·冒号分隔)降序
sort -t: -nk 3 /etc/passwd -o user_uid.txt
sort -nu num.txt                       # 数值升序 + 去重

4.2 uniq —— 去重（必须搭配 sort）

uniq 只对"连续"重复行生效 → 标准姿势：sort 文件 | uniq [选项]。

选项	作用
-c	去重并计数（行首显示次数）
-d	仅显示重复的行
-u	仅显示只出现一次的行

sort testfile | uniq        # 去重
sort testfile | uniq -c     #   3 CentOS 7 / 3 OpenEuler 24.03 / 2 Ubuntu 22.04
sort testfile | uniq -d     # 找重复数据
sort testfile | uniq -u     # 提取唯一数据（如单独出现1次的 SUSE 15）

4.3 tr —— 字符流处理（只读标准输入/管道，不能直接处理文件）

语法：命令 | tr [选项] 字符集1 [字符集2]；字符集可用单字符、范围（a-z、0-9）、特殊字符（\n、\t）。
替换规则：两字符集长度建议一致；字符集1更长时，超出部分用字符集2的最后一个字符替换。

选项	作用
-d	删除字符集1中所有字符
-s	压缩连续重复字符，只留一个
-c	取补集（匹配不属于字符集1的字符）
-t	截断字符集1至与字符集2等长（默认行为）

echo "OPENEULER 24.03" | tr 'A-Z' 'a-z'          # 大写→小写
echo "thissss is ..." | tr -s 'sn'                 # 压缩连续 s/n
echo "hello    world" | tr -s ' '                 # 压缩连续空格
echo 'hello world' | tr -d 'od'                   # 删除 o、d → hell wrl
echo "OpenEuler 24.03" | tr -d '0-9'              # 删除所有数字
echo "..." | tr -c -d 'a-zA-Z '                   # -c -d 组合：只保留字母和空格
cat testfile | tr '\n' ' '                        # 多行→一行
cat data.tsv | tr '\t' ',' > data.csv             # TSV→CSV

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5. 高频考点 & 易错清单

考点自查（对应文档"本章核心考点"）

1. 脚本必备结构：#!/bin/bash + 注释 + 执行权限；3 种执行方式的区别（source 能改当前环境、bash 不需 x 权限）。
2. 重定向五件套：>、>>、<、2>、&>；文件描述符 0/1/2；管道只传 STDOUT。
3. 变量赋值规则（= 无空格）、${} 边界、双/单引号区别、export、expr（空格、\*、仅整数）。
4. 位置变量 $1~$9（超9个用 ${10}）与预定义变量 $#、$*、$?、$0 的用途。
5. sort -n/-r/-t/-k/-u/-o、uniq -c/-d/-u（先 sort 后 uniq）、tr -s/-d/-c 组合。

易错点速记

• = 两边有空格 → 报错；变量名数字开头 → 报错。
• $Product24 会被当成一个整体变量名 → 用 ${Product}24。
• 单引号完全不解析，双引号解析 $、\，反撇号/$() 解析命令 → 优先级记忆。
• expr：运算符两侧必须空格，乘号写 \*，不支持小数。
• 数字排序忘加 -n → “10 < 2” 的字典序陷阱。
• 直接 uniq file 效果不对 → 必须 sort file | uniq。
• tr 不接受文件名参数 → cat file | tr ...。
• $? 紧跟被判断命令使用，中间插别的命令就被覆盖。
• export 不写进配置文件，重启终端就丢。

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6. 一页速查表

需求	命令/写法
查看系统支持的 Shell	cat /etc/shells
脚本执行（无权限）	bash xx.sh
脚本改变当前 Shell 环境	source xx.sh 或 . xx.sh
丢弃所有输出	cmd &> /dev/null
非交互设密码	passwd --stdin user < pass.txt
弱/强引用	"含$变量" / '原样字符'
取命令结果	v=$(cmd)（可嵌套）
全局变量	export 名（本会话）/ 写入 profile（永久）
整数运算	expr $a \* $b（空格！）
参数个数/全部/状态/脚本名	$# / $* / $? / $0
按 UID 排序	sort -t: -nk 3 /etc/passwd
去重计数	`sort f
大小写转换	tr 'A-Z' 'a-z'
提取纯数字	tr -c -d '0-9\n'