Shell 脚本基础

什么是 Shell 脚本？

Shell 脚本是包含一系列命令的文本文件，由 Shell 解释执行。它可以自动化重复性任务、批量处理文件、管理系统等。

创建第一个脚本

编写脚本

#!/bin/bash
# 我的第一个脚本
# 作者：Maxwell
# 日期：2025-01-09

echo "Hello, World!"
echo "当前时间: $(date)"
echo "当前用户: $USER"
echo "当前目录: $PWD"

Shebang

脚本第一行的 #! 称为 Shebang，指定解释器：

#!/bin/bash          # 使用 bash
#!/bin/sh            # 使用 sh
#!/usr/bin/env bash  # 推荐，使用环境中的 bash
#!/usr/bin/env python3  # Python 脚本

运行脚本

# 方法 1：添加执行权限
$ chmod +x script.sh
$ ./script.sh

# 方法 2：使用 bash 运行
$ bash script.sh

# 方法 3：使用 source（在当前 Shell 执行）
$ source script.sh
$ . script.sh

变量

定义和使用变量

#!/bin/bash

# 定义变量（等号两边不能有空格）
name="Maxwell"
age=25
path="/home/maxwell"

# 使用变量
echo "Name: $name"
echo "Age: ${age}"
echo "Path: ${path}/documents"

# 只读变量
readonly PI=3.14159

# 删除变量
unset age

变量类型

# 字符串
str="Hello World"

# 数字（实际上都是字符串）
num=42

# 数组
arr=(one two three)
echo ${arr[0]}    # one
echo ${arr[@]}    # 所有元素
echo ${#arr[@]}   # 数组长度

特殊变量

变量	说明
$0	脚本名称
$1-$9	位置参数
${10}	第 10 个及以后的参数
$#	参数个数
$@	所有参数（作为独立字符串）
$*	所有参数（作为单个字符串）
$?	上一个命令的退出状态
$$	当前脚本的 PID
$!	最后一个后台进程的 PID

#!/bin/bash
echo "脚本名: $0"
echo "第一个参数: $1"
echo "第二个参数: $2"
echo "参数个数: $#"
echo "所有参数: $@"

字符串操作

str="Hello World"

# 长度
echo ${#str}         # 11

# 子串
echo ${str:0:5}      # Hello
echo ${str:6}        # World

# 替换
echo ${str/World/Bash}    # Hello Bash
echo ${str//o/O}          # HellO WOrld（全部替换）

# 删除
filename="document.txt.bak"
echo ${filename%.bak}     # document.txt（从右删除）
echo ${filename%%.*}      # document（贪婪）
echo ${filename#*.}       # txt.bak（从左删除）
echo ${filename##*.}      # bak（贪婪）

# 默认值
echo ${undefined:-default}    # 变量未定义时使用默认值
echo ${undefined:=default}    # 未定义时设置默认值
echo ${undefined:?error msg}  # 未定义时报错

引号

单引号

单引号内的内容原样输出，不解析变量：

name="Maxwell"
echo 'Hello $name'    # Hello $name

双引号

双引号内解析变量和命令替换：

name="Maxwell"
echo "Hello $name"    # Hello Maxwell
echo "Today is $(date +%Y-%m-%d)"

反引号和 $()

命令替换：

# 反引号（旧语法）
today=`date +%Y-%m-%d`

# $()（推荐）
today=$(date +%Y-%m-%d)
files=$(ls -la)

算术运算

$(()) 语法

a=10
b=3

echo $((a + b))    # 13
echo $((a - b))    # 7
echo $((a * b))    # 30
echo $((a / b))    # 3
echo $((a % b))    # 1
echo $((a ** b))   # 1000（幂运算）

# 自增自减
((a++))
((b--))
((a += 5))

let 命令

let "a = 10 + 5"
let "a++"

expr 命令

result=$(expr 10 + 5)
result=$(expr 10 \* 5)  # 乘法需要转义

bc 计算器（浮点数）

# 整数除法
echo $((10 / 3))    # 3

# 浮点数除法
echo "scale=2; 10 / 3" | bc    # 3.33

# 复杂计算
result=$(echo "scale=4; sqrt(2)" | bc)

条件判断

if 语句

#!/bin/bash

if [ 条件 ]; then
    命令
fi

if [ 条件 ]; then
    命令1
else
    命令2
fi

if [ 条件1 ]; then
    命令1
elif [ 条件2 ]; then
    命令2
else
    命令3
fi

条件表达式

文件测试

表达式	说明
-e file	文件存在
-f file	是普通文件
-d file	是目录
-r file	可读
-w file	可写
-x file	可执行
-s file	文件非空
-L file	是符号链接

if [ -f "/etc/passwd" ]; then
    echo "文件存在"
fi

if [ -d "/home" ]; then
    echo "目录存在"
fi

字符串测试

表达式	说明
-z str	字符串为空
-n str	字符串非空
str1 = str2	字符串相等
str1 != str2	字符串不等

name="Maxwell"
if [ -n "$name" ]; then
    echo "名字非空"
fi

if [ "$name" = "Maxwell" ]; then
    echo "名字匹配"
fi

数值比较

表达式	说明
n1 -eq n2	等于
n1 -ne n2	不等于
n1 -gt n2	大于
n1 -ge n2	大于等于
n1 -lt n2	小于
n1 -le n2	小于等于

age=25
if [ $age -ge 18 ]; then
    echo "成年人"
fi

逻辑运算

# AND
if [ 条件1 ] && [ 条件2 ]; then
if [ 条件1 -a 条件2 ]; then

# OR
if [ 条件1 ] || [ 条件2 ]; then
if [ 条件1 -o 条件2 ]; then

# NOT
if [ ! 条件 ]; then

[[ ]] 扩展测试

[[ ]] 是 Bash 扩展，功能更强：

# 支持正则匹配
if [[ "$str" =~ ^[0-9]+$ ]]; then
    echo "是数字"
fi

# 支持模式匹配
if [[ "$file" == *.txt ]]; then
    echo "是文本文件"
fi

# 更安全的字符串比较
if [[ "$name" == "Maxwell" ]]; then
    echo "匹配"
fi

case 语句

#!/bin/bash

case $1 in
    start)
        echo "启动服务"
        ;;
    stop)
        echo "停止服务"
        ;;
    restart)
        echo "重启服务"
        ;;
    *)
        echo "用法: $0 {start|stop|restart}"
        exit 1
        ;;
esac

循环

for 循环

# 列表循环
for item in item1 item2 item3; do
    echo $item
done

# 数组循环
arr=(one two three)
for item in ${arr[@]}; do
    echo $item
done

# 文件循环
for file in *.txt; do
    echo "处理: $file"
done

# 范围循环
for i in {1..5}; do
    echo $i
done

# C 风格循环
for ((i=0; i<5; i++)); do
    echo $i
done

# 命令输出循环
for user in $(cat /etc/passwd | cut -d: -f1); do
    echo "用户: $user"
done

while 循环

#!/bin/bash

count=0
while [ $count -lt 5 ]; do
    echo "Count: $count"
    ((count++))
done

# 读取文件
while IFS= read -r line; do
    echo "行: $line"
done < file.txt

# 无限循环
while true; do
    echo "运行中..."
    sleep 1
done

until 循环

count=0
until [ $count -ge 5 ]; do
    echo "Count: $count"
    ((count++))
done

循环控制

# break - 退出循环
for i in {1..10}; do
    if [ $i -eq 5 ]; then
        break
    fi
    echo $i
done

# continue - 跳过本次
for i in {1..5}; do
    if [ $i -eq 3 ]; then
        continue
    fi
    echo $i
done

函数

定义和调用

#!/bin/bash

# 定义函数
function greet() {
    echo "Hello, $1!"
}

# 或（POSIX 兼容）
greet() {
    echo "Hello, $1!"
}

# 调用函数
greet "Maxwell"
greet "World"

函数参数和返回值

#!/bin/bash

add() {
    local a=$1
    local b=$2
    local sum=$((a + b))
    echo $sum    # 通过 echo 返回值
}

# 获取返回值
result=$(add 3 5)
echo "结果: $result"

# 使用 return（只能返回 0-255）
check_file() {
    if [ -f "$1" ]; then
        return 0
    else
        return 1
    fi
}

if check_file "/etc/passwd"; then
    echo "文件存在"
fi

局部变量

#!/bin/bash

global_var="全局"

my_function() {
    local local_var="局部"
    global_var="在函数中修改"
    echo "函数内: $local_var, $global_var"
}

my_function
echo "函数外: $global_var"    # 在函数中修改
echo "函数外: $local_var"     # 空（局部变量不可见）

输入输出

读取用户输入

#!/bin/bash

# 基本读取
echo -n "请输入名字: "
read name
echo "你好, $name"

# 带提示
read -p "请输入年龄: " age

# 隐藏输入（密码）
read -sp "请输入密码: " password
echo

# 设置超时
read -t 5 -p "5秒内输入: " answer

# 读取到数组
read -a arr -p "输入多个值: "
echo "第一个: ${arr[0]}"

输出

# echo
echo "普通输出"
echo -n "不换行"
echo -e "支持\t转义\n字符"

# printf（格式化输出）
printf "Name: %s, Age: %d\n" "Maxwell" 25
printf "%-10s %5d\n" "Item" 100

实用示例

备份脚本

#!/bin/bash

BACKUP_DIR="/backup"
SOURCE_DIR="/var/www"
DATE=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
BACKUP_FILE="${BACKUP_DIR}/www_${DATE}.tar.gz"

# 创建备份目录
mkdir -p "$BACKUP_DIR"

# 创建备份
tar -czf "$BACKUP_FILE" "$SOURCE_DIR"

if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "备份成功: $BACKUP_FILE"
else
    echo "备份失败"
    exit 1
fi

# 删除 7 天前的备份
find "$BACKUP_DIR" -name "www_*.tar.gz" -mtime +7 -delete

系统监控脚本

#!/bin/bash

echo "=== 系统信息 ==="
echo "主机名: $(hostname)"
echo "系统: $(uname -s)"
echo "内核: $(uname -r)"
echo

echo "=== CPU 使用率 ==="
top -bn1 | grep "Cpu(s)" | awk '{print $2}' | cut -d% -f1
echo

echo "=== 内存使用 ==="
free -h | grep Mem
echo

echo "=== 磁盘使用 ==="
df -h | grep -v tmpfs

小结

本章介绍了 Shell 脚本基础：

• 脚本结构：Shebang、注释、执行
• 变量：定义、使用、特殊变量
• 运算：算术运算、字符串操作
• 条件判断：if、case、测试表达式
• 循环：for、while、until
• 函数：定义、参数、返回值
• 输入输出：read、echo、printf

Shell 脚本是 Linux 自动化的基础，掌握它将大大提高你的工作效率。

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