Shell 脚本入门及语法速查

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本文主要介绍 Linux 下 Shell 的分类及基本语法。

1. Hello World

1.1. 基本结构

创建 helloWorld.sh 文件，写入如下内容：

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#!/bin/bash

echo "hello world"

其中 #! 告诉系统其后路径所指定的程序是解释此脚本文件的 Shell 程序，常见的 Shell 程序有以下几类（可通过命令 cat /etc/shells 查看）：

  • Bourne Shell（/usr/bin/sh或/bin/sh）
  • Bourne Again Shell（/bin/bash）
  • C Shell（/usr/bin/csh）
  • K Shell（/usr/bin/ksh）
  • Shell for Root（/sbin/sh）
  • ……

其中 Bash 在日常工作中被广泛使用，同时也是大多数 Linux 系统默认的 Shell。

执行该 sh 脚本

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# 增加可执行权限
➜  chmod u+x helloWorld.sh

# 运行脚本
➜  ./helloWorld.sh
或
➜  sh hellowWorld.sh

1.2. 注释

单行注释

  • 以 # 开头的行是注释

多行注释

  • 方式一：用一对 {} 括起来，定义成一个函数，没有地方调用即达到注释的效果。

  • 方式二：

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    :<<EOF
    注释内容...
    注释内容...
    注释内容...
    EOF

2. 基本语法

2.1. 变量

  • 变量定义

    • 变量名建议大写；
    • 有效字符仅能包含字母、数字、下划线，首个字符不能以数字开头；
    • = 两边不能有空格；
    • 不能使用标点符号；
    • 不能使用 bash 里的关键字（可用 help 命令查看保留关键字）。
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    # 示例
    VAR1="whoru"
    VAR2=100
    var3=/data/www
    var4_name="root"

  • 访问变量 $VAR1 或 $(var1)，其中，加花括号是为了帮助解释器识别变量的边界。

  • 设置变量只读 readonly VAR1

  • 删除变量（不适用于只读变量！） unset VAR1

  • 局部、全局变量

    • 不做特殊声明，shell 中所有变量都是全局变量。
    • 可以使用关键字 local 定义局部变量。
    • 如果函数内部和外部存在同名变量，则内部会覆盖外部。

2.2. 字符串

  • 值用双引号 "" 或单引号 '' 表示

    • 单引号单限制：
      • 单引号里的任何字符都会原样输出；
      • 单引号字符串中的变量是无效的；
    • 双引号的优点：
      • 双引号里可以有变量；
      • 双引号里可以出现转义字符；

  • 其它

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    # 字符串拼接
    name="xiaoming"
    var2="hello, "$name # 输出 hello, xiaoming

    # 获取字符串长度
    string="abcd"
    echo ${#string} # 输出 4
    echo `expr length "$string"` # 输出 4

    # 提取子字符串
    msg="zhangsan is a good man"
    echo ${msg:1:4} # 输出 hang
    echo ${msg: -3} # 输出 man

2.3. 数组

  • bash 支持一维数组（不支持多维数组），并且没有限定数组的大小。

  • 数组元素的下标由 0 开始，获取数组元素要用到下标。

  • 定义：

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    array1=(value0 value1 value2 value3)

    # 或

    array2[0]=value0
    array2[1]=value1
    array2[2]=value2

  • 读取

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    # 指定下标的元素
    ➜  echo ${array2[2]}; // 输出 value2

    # 获取数组所有元素
    ➜  echo ${array2[*]}; // 输出 value0 value1 value2
    ➜  echo ${array2[@]}

  • 获取数组元素个数

    1
    2
    ➜  echo ${#array2[@]}; // 输出 3
    ➜  echo ${#array2[*]};

  • 取得数组中指定下标元素的字符长度

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    ➜  echo ${#array2[2]};

2.4. 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，这里的 n 指传递给脚本的第 n 个参数。

如下脚本文件 demo.sh：

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#!/bin/bash

echo "执行的文件名：$0";
echo "第一个参数为：$1";
echo "第二个参数为：$2";
echo "第三个参数为：$3";

执行该文件，并传递参数，如下：

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➜  ./demo3.sh param1 param2 param3
执行的文件名：./demo3.sh
第一个参数为：param1
第二个参数为：param2
第三个参数为：param3

其中，$0 是一个特殊变量，代表当前脚本文件名，还有几个类似的变量如下：

变量 说明
$# 传递给脚本的参数个数。
$* 以一个单字符串的形式显示所有向脚本传递的参数，如 "$1 $2 ... $n"
$@ 与 $* 相同，但是使用引号把每个参数包裹起来，如 "$1" "$2" ... "$n"
$? 最后一个执行的命令的退出状态：0 正常；1 或其它任何值，表示有错误
$$ 脚本运行的当前进程ID号
$! 最后一个后台命令的进程号。

3. 运算符

3.1. 算数运算符

原生 bash 不支持简单的数学运算，但是可以通过其他命令来实现，例如 awk 和 expr，其中 expr 最常用。

假定有两个变量：a=10 b=20

运算符 说明 举例
+ 加法 `expr $a + $b` 结果为 30。
- 减法 `expr $a - $b` 结果为 -10。
* 乘法 `expr $a \* $b` 结果为 200。
/ 除法 `expr $b / $a` 结果为 2。
% 取余 `expr $b % $a` 结果为 0。
= 赋值 a=$b 将把变量 b 的值赋给 a。
== 用于比较两个数字是否相同 [ $a == $b ] 返回 false。
!= 用于比较两个数字是否不相同 [ $a != $b ] 返回 true。

注意：

  • 表达式和运算符之间要有空格，如 2+2 是错误的，必须写成 2 + 2;
  • 完整的表达式要被反引号 ` ` 包裹起来；

3.2. 关系运算符

关系运算符只支持数字，不支持字符串，除非字符串的值是数字。

假定有两个变量：a=10 b=20

运算符 说明 举例
-eq 检测两个数是否相等 [ $a -eq $b ] 返回 false。
-ne 检测两个数是否不相等 [ $a -ne $b ] 返回 true。
-gt 检测左边的数是否大于右边的 [ $a -gt $b ] 返回 false。
-lt 检测左边的数是否小于右边的 [ $a -lt $b ] 返回 true。
-ge 检测左边的数是否大于等于右边的 [ $a -ge $b ] 返回 false。
-le 检测左边的数是否小于等于右边的 [ $a -le $b ] 返回 true。

3.3. 布尔操作符

假定有两个变量：a=10 b=20

运算符 说明 举例
! 非运算，表达式为 true 则返回 false，否则返回 true。 [ ! false ] 返回 true。
-o 或运算，有一个表达式为 true 则返回 true。 [ $a -lt 20 -o $b -gt 100 ] 返回 true。
-a 与运算，两个表达式都为 true 才返回 true。 [ $a -lt 20 -a $b -gt 100 ] 返回 false。

3.4. 逻辑运算符

假定有两个变量：a=10 b=20

运算符 说明 举例
&& 逻辑的 AND [[ $a -lt 100 && $b -gt 100 ]] 返回 false
|| 逻辑的 OR [[ $a -lt 100 || $b -gt 100 ]] 返回 true

3.5. 字符串运算符

假定有两个变量：a="abc" b="efg"

运算符 说明 举例
= 检测两个字符串是否相等 [ $a = $b ] 返回 false。
!= 检测两个字符串是否不相等 [ $a != $b ] 返回 true。
-z 检测字符串长度是否为 0（空） [ -z $a ] 返回 false。
-n 检测字符串长度是否不为0（非空） [ -n "$a" ] 返回 true。
str 检测字符串是否为不为空 [ $a ] 返回 true。

3.6. 文件测试运算符

运算符 说明（如果是，则返回 true） 举例
-b 检测文件是否是块设备文件 [ -b $file ]
-c 检测文件是否是字符设备文件 [ -c $file ]
-d 检测文件是否是目录 [ -d $file ]
-f 检测文件是否是普通文件（既不是目录，也不是设备文件） [ -f $file ]
-g 检测文件是否设置了 SGID 位 [ -g $file ]
-k 检测文件是否设置了粘着位(Sticky Bit) [ -k $file ]
-p 检测文件是否是有名管道 [ -p $file ]
-u 检测文件是否设置了 SUID 位 [ -u $file ]
-r 检测文件是否可读 [ -r $file ]
-w 检测文件是否可写 [ -w $file ]
-x 检测文件是否可执行 [ -x $file ]
-s 检测文件是否为非空（文件大小是否大于0）文件 [ -s $file ]
-e 检测文件（包括目录）是否存在 [ -e $file ]

4. 流程控制

4.1. if 语句

大多使用关系运算符检查关系

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# 语法格式
if condition1
then
    command1
    ...
elif condition2
then
    command2
else
    commandN
fi

4.2. case 语句

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# 语法格式
case 值 in
    模式1)
        command1
        command2
        ...
        commandN
        ;;
    模式2）
        command1
        command2
        ...
        commandN
        ;;
    *)
        commandDefault
        ;;
esac

4.3. while 语句

用于不断执行一系列命令，也用于从输入文件中读取数据；命令通常为测试条件。其格式为：

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# 语法格式
while condition
do
    command
done

4.4. until 循环

执行一系列命令直至条件为 true 时停止，它与 while 循环 在处理方式上刚好相反。

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# 语法格式
until condition
do
    command
done

4.5. for 循环

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# 语法格式
for var in item1 item2 ... itemN
do
    command1
    command2
    ...
    commandN
done

4.6. 无限循环

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# 语法1
while :
do
    command
done

# 语法2
while true
do
    command
done

# 语法3
for (( ; ; ))

4.7. 退出循环

  • break 跳出整个循环，执行循环体后面的代码，支持 break n 退出多层嵌套循环
  • continue 结束当前循环，同样支持 continue n 退出多层

5. 输入、输出重定向

5.1. 命令列表

命令 说明
command > file 将输出结果重定向到 file。
command < file 将输入重定向到 file。
command >> file 将输出以追加的方式重定向到 file。
n > file 将文件描述符为 n 的文件重定向到 file。
n >> file 将文件描述符为 n 的文件以追加的方式重定向到 file。
n >& m 将输出文件 m 和 n 合并。
n <& m 将输入文件 m 和 n 合并。
<< tag 将开始标记 tag 和结束标记 tag 之间的内容作为输入。

关于文件描述符：

  • 0 通常是标准输入（STDIN），Unix程序默认从 stdin 读取数据。
  • 1 标准输出（STDOUT），Unix程序默认向 stdout 输出数据。
  • 2 标准错误输出（STDERR），Unix程序会向 stderr 流中写入错误信息。

示例：

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# 将 stdout 和 stderr 合并后重定向到 file
➜  command > file 2>&1

5.2. /dev/null 文件

这是一个特殊的文件，写入到它的内容都会被丢弃；如果尝试从该文件读取内容，也什么也读不到。我们通常将命令的输出重定向到它，起到“禁止输出”的效果。

如：

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# 屏蔽 stdout 和 stderr
➜  command > /dev/null 2>&1

5.3. Here 文档

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# 将两个 delimiter 之间的内容(document) 作为输入传递给 command。
command << delimiter
document
delimiter

说明：

  • 结尾的 delimiter 一定要顶格写，前面不能有任何字符，后面也不能有任何字符，包括空格和 tab 缩进。
  • 开始的 delimiter 前后的空格会被忽略掉。

6. 函数

6.1. 基本语法

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[ function ] funcName [()] {

    command;

    [return int;]

}

说明：

  • function 关键字非必须；
  • 如果该函数不传入变量，这函数名的后面的括号可以不加；
  • return 函数返回值
    • 非必须，默认返回最后一条命令的执行结果；
    • 它只能返回 1 ～ 255 之间的整数，通常只是用来供其它地方获取状态，比如 0 成功，1 或 非 0 失败；
    • 也可以使用 echo 输出一个字符串作为函数的返回值。
  • 调用函数仅使用其函数名，如 funcName；
  • 所有函数在使用前必须定义，即函数调用必须要在函数声明之后。

6.2. 函数参数

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func() {
    echo "第一个参数为 $1 !"
    echo "第二个参数为 $2 !"
    ...
    echo "第十个参数为 ${10} !"
    ...
}

# 调用并传参
func param1 param2 param3

说明：

  • 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；
  • 当 n >= 10 时，需要使用 ${n} 来获取参数。

7. 包含文件（封装函数库）

通常我们将公用的函数抽离到单独文件，以便重复调用，减少冗余代码。

对于一个函数库文件：

  • 后缀名任意，通常使用 .lib 进行标识；
  • 一般不授予可执行权限；
  • 不需要跟脚本放在同一级目录，只需在脚本引用时指定；
  • 通常第一行一般使用 #!/bin/echo 输出警告信息，避免用户执行。

示例：

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#!/bin/echo
# /home/user1/lib/comm_function.lib

function add {
    echo "`expr $1 + $2`"
}
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#!/bin/bash
# /home/user1/test.sh

# 引入函数库文件
# 使用绝对 或 相对路径
. ./lib/comm_function.lib

# 使用文件中的函数
add 1 3
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➜  sh -x test_functions.sh
+ . ./lib/comm_function.lib
+ add 1 3
++ expr 1 + 3
+ echo 4
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8. 常用命令

8.1. find 命令

语法：find [路径] [选项] [操作]

选项
选项 说明 选项 说明
-name 文件名 -iname 文件名（忽略大小写）
-perm 777 文件权限 -type f｜d｜l｜c｜b｜p 文件类型
-user 文件属主 -nouser 无有效属主
-group 文件属组 -nogroup 无有效属组
-size -n｜+n 文件大小 -prune 排除某些查找目录（通常与 -path 一同使用）
-mindepth n 从 n 级子目录开始查找 -maxdepth n 最多搜索到 n 级子目录
-mtime -n｜+n 文件修改时间（天） -mmin -n｜+n 文件修改时间（分钟）
-newer file1 文件修改时间比 file1 早

示例：

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# 文件名
➜  find /etc/ -name '*.conf'

# 文件类型
# f 文件；d 目录；c 字符设备文件；
# b 块设备文件；l 链接文件；p 管道文件
➜  find /etc/ -type f

# 文件大小
# -n 小于等于；+n 大于等于
➜  find . -size +100M
➜  find . -size -10k

# 文件修改时间
# -n < n天以内修改过的文件；
# n = n 天修改过得文件；
# +n > n天以外修改过的文件；
➜  find . -mtime -3
➜  find . -mtime 3
➜  find . -mtime +3

# 排除目录
# -path ./test1 -prune 排除 test1 目录
# -path ./test2 -prune 排除 test2 目录
# -o type f 固定结尾写法
➜  find . -path ./test1 -prune -o -path ./test2 -prune -o type f
操作
  • -print 打印输出
  • -exec 'command' {} \; 其中 {} 是前面查找匹配到的结果
  • -ok 与 exec 功能一样，但每次操作都给用户提示，由用户决定是否执行对应的操作。

示例：

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# 查找 30 天以前的日志文件并删除
➜  find /var/log -name '*.log' -mtime +30 -exec rm -f {} \;

# 查找所有 .conf 文件，并移动到指定目录
➜  find /etc/apache -name '*.conf' -exec cp {} /home/user1/backup \;

8.2. echo 命令

用于字符串的输出，基本格式 echo string。

使用示例：

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# 显示普通字符
➜  echo "It is a test" # 输出 It is a test

# 显示转义字符
➜  echo "\"It is a test\"" # 输出 "It is a test"

# 显示变量
#!/bin/sh
NAME="xiaoming"
➜  echo "$NAME It is a test" # 输出 xiaoming is a test

# 显示换行
➜  echo -e "OK! \n" # -e 开启转义
➜  echo "It is a test"

# 显示不换行
➜  echo -e "OK! \c" # -e 开启转义 \c 不换行
➜  echo "It is a test"

# 显示结果定向至文件
➜  echo "It is a test" > myfile

# 显示命令执行结果
➜  echo `date`

8.3. printf 命令

模仿 C 程序库（library）里的 printf() 程序，主要用于格式化输出。

默认 printf 不会像 echo 自动添加换行符，我们可以手动添加 \n。

其基本语法格式为：

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➜  printf  format-string  [arguments...]

说明：

  • format-string 为格式控制字符串
  • arguments 为参数列表。

示例：

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➜  printf "%-10s %-8s %-4s\n" 姓名 性别 体重kg
➜  printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭靖 男 66.1234
➜  printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 杨过 男 48.6543
➜  printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭芙 女 47.9876
姓名     性别   体重kg
郭靖     男      66.12
杨过     男      48.65
郭芙     女      47.99

其中：

  • %s %c %d %f 都是格式替代符；
  • %-10s 指一个宽度为10个字符（-表示左对齐，没有则表示右对齐），任何字符都会被显示在10个字符宽的字符内，如果不足则自动以空格填充，超过也会将内容全部显示出来。
  • %-4.2f 指格式化为小数，其中.2指保留2位小数。

更多使用示例：

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# 没有引号也可以输出
➜  printf %s abcdef

# 格式只指定了一个参数，但多出的参数仍然会按照该格式输出，format-string 被重用
➜  printf %s abc def
abcdef

➜  printf "%s\n" abc def
abc
def

# 如果没有 arguments，那么 %s 用NULL代替，%d 用 0 代替
➜  printf "%s and %d \n"
 and 0

8.4. 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（详见第3节对应的运算符部分）。

基本使用示例：

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cd /bin
if test -e ./bash
then
    echo '文件已存在!'
else
    echo '文件不存在!'
fi

9. 补充

9.1. 变量替换

规则 说明 示例 var="Hello shell"
${变量#匹配规则} 从头开始匹配，最短删除 ${var#*e} => llo shell
${变量##匹配规则} 从头开始匹配，最长删除 ${var##*e} => ll
${变量%匹配规则} 从尾开始匹配，最短删除 ${var%e*} => Hello sh
${变量%%匹配规则} 从尾开始匹配，最长删除 ${var%%e*} => H
${变量/旧字符串/新字符串} 只替换匹配到的第一个 ${var/e/*} => H*llo shell
${变量//旧字符串/新字符串} 全部替换 ${var//e/*} => H*llo sh*ll

9.2. 有类型变量

shell 中变量默认都是字符串，除非使用以下方式声明。

declare 或 typeset 参数 说明
-r 只读
-i 整数
-a 数组
-f 在脚本中显示定义的函数和内容
-F 在脚本中显示定义的函数
-X 将变量声明为环境变量

示例：

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➜  declare -r var1="hello shell type"
➜  var1="hello lalala"
zsh: read-only variable: var1

9.3. 使用 bc 进行浮点数运算

系统内置，支持 +、-、*、/、^ 指数、% 取余，并使用 scale 指定小数位数，默认 0。

示例：

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➜  which bc
/usr/bin/bc

# 示例
➜  echo "5+4" | bc
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➜  echo "5-4" | bc
1
➜  echo "5*4" | bc
20
➜  echo "5/4" | bc
1
➜  echo "scale=3;5/4" | bc
1.250
➜  echo "5%4" | bc
1
➜  echo "5^4" | bc
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9.4. [ … ] 与 [[ … ]]

  • [[ 是关键字，许多 shell 并不支持这种方式。
    • 所有的字符都不会被文件扩展或是标记分割，但是会有参数引用和命令替换；
    • 更能防止脚本里的许多逻辑错误，比如说 &&, ||, < 和 > 操作符能在一个 [[ ... ]] 测试里通过，但在 [ ... ] 结构会发生错误。
    • 会进行算术扩展。
  • [ 是一条命令，与 test 等价，大多数的 shell 都支持。
    • 在其中的表达式应是它的命令行参数，所以串比较操作符 > 与 < 必须转义，否则就变成 IO 重定向操作符了。
    • 不会进行算术扩展。