Bash 脚本使用指南

简介

Bash 脚本在 linux 上还是非常有用的. 以前没有仔细用过, 这些结合教程, 好好学习了一遍, 顺便做些笔记, 也当作自己的快速参考指南.

当前所看的教程是 Bash 脚本教程.

Shell

Shell 可以理解为与内核交互的环境, 同时也是一个命令解释器.

查看当前时使用的 Shell

echo $SHELL

查看当前系统里已安装的所有 Shell

cat /etc/shells

进入和退出 Bash

bash

exit

查看 Bash 版本

bash --version

echo $BASH_VERSION

基础语法

echo 是一个非常基础的输出命令, 用于在屏幕上输出一行文本.

一些常见的用法如下:

# 常见用法
echo hello world
# -n 取消行尾的换行符
echo -n hello world
# -e 解释引号中的特殊字符
echo -e "hello\nworld"
  1. Bash 使用空格(或 Tab)区分不同的参数.
  2. 使用分号 ; 作为命令的结束符. 借助分号可以在一行中使用多个命令.
  3. 命令组合符 && 和 || 可以控制多个命令的发生关系.
    1. Command1 && Command2 在第一个命令成功后, 继续运行第二个命令
    2. Command1 || Command2 在第一个命令失败后, 继续运行第二个命令
  4. 命令有很多类型, 有些是内置命令, 有些是外部程序. 使用 type 获取命令来源.

Bash 中的一些快捷键, 非常基础且实用, 建议速记:

  • Ctrl + L 清除屏幕并将当前行移到页面顶部。
  • Ctrl + C 中止当前正在执行的命令。
  • Shift + PageUp 向上滚动。
  • Shift + PageDown 向下滚动。
  • Ctrl + U 从光标位置删除到行首。
  • Ctrl + K 从光标位置删除到行尾。
  • Ctrl + D 关闭 Shell 会话。
  • ↑，↓ 浏览已执行命令的历史记录。

模式扩展

模式扩展是指 Bash 会将用户命令中的特殊字符扩展为完整的定义, 然后才继续执行对应的命令. 类似于简化版的 正则表达式.

Bash 共有 8 种扩展:

  • ~ 字符扩展
  • ? 字符扩展
  • * 字符扩展
  • 方括号扩展
  • 大括号扩展
  • 变量扩展
  • 子命令扩展
  • 算术扩展

在 Bash 中打开或关闭扩展

# 打开模式扩展
set +o noglob
set +f

# 关闭扩展
set -o noglob
set -f
  1. ~ 会自动扩展为当前用户的主目录
  2. ? 表示文件路径中的任意单个字符, 不包括空格
  3. * 表示文件路径中的任意数量的任意字符, 包括零个字符
  4. [...] 方括号扩展匹配括号中的任意一个字符
  5. [start-end] 方括号扩展的简写形式, 表示一个连续的范围
  6. {.,.,.} 大括号扩展表示大括号中的所有值, 使用逗号分隔值. 逗号前后不能有空格. 可以用于多字符的匹配.
  7. {start..end} 大括号的简写模式, 表示一个连续的范围. 支持逆序.
  8. Bash 将以 $ 开头的词元视为变量. 变量也可以用 %{} 形式.
  9. $(...) 可以扩展为另一个命令的运行结果.
  10. $((...)) 可以扩展为整数运行的结果.

用于文件路径匹配时, 需要文件确实存在时才会扩展. 否则会原样输出 文件名扩展时只适用于单层路径, 不能跨目录匹配. Bash4.0 之后可以用 ** 匹配零个或多个子目录.

一些示例:

echo ~
ls ?.txt
ls *.txt
ls [ab].txt
ls [a-c].txt
echo {1,2,3}
echo {a..c}
echo $SHELL
echo $(date)
echo $((2 + 2))

[[:class:]] 表示一个字符类. 常用的如下:

  • [[:alnum:]] 匹配任意英文字母与数字
  • [[:alpha:]] 匹配任意英文字母
  • [[:blank:]] 空格和 Tab 键。
  • [[:cntrl:]] ASCII 码 0-31 的不可打印字符。
  • [[:digit:]] 匹配任意数字 0-9。
  • [[:graph:]] A-Z、a-z、0-9 和标点符号。
  • [[:lower:]] 匹配任意小写字母 a-z。
  • [[:print:]] ASCII 码 32-127 的可打印字符。
  • [[:punct:]] 标点符号（除了 A-Z、a-z、0-9 的可打印字符）。
  • [[:space:]] 空格、Tab、LF（10）、VT（11）、FF（12）、CR（13）
  • [[:upper:]] 匹配任意大写字母 A-Z。
  • [[:xdigit:]] 16 进制字符（A-F、a-f、0-9）。

量词语法用于控制模式匹配的次数, 只有在 Bash 的 extglob 参数打开的情况下使用.

  • ?(pattern-list) 匹配零个或一个模式。
  • *(pattern-list) 匹配零个或多个模式。
  • +(pattern-list) 匹配一个或多个模式。
  • @(pattern-list) 只匹配一个模式。
  • !(pattern-list) 匹配零个或一个以上的模式，但不匹配单独一个的模式。

shopt 可以调整 Bash 的行为.

# 打开某个参数
$ shopt -s [optionname]

# 关闭某个参数
$ shopt -u [optionname]

# 查询某个参数关闭还是打开
$ shopt [optionname]
  • dotglob 扩展结果包含隐藏文件(以点开头的文件)
  • nullglob 通配符不匹配任何文件名时返回空字符串
  • failglob 通配符不匹配任何文件名是, 直接报错
  • extglob 使得 Bash 支持一些 ksh 的扩展语法
  • nocaseglob 让通配符匹配不区分大小写
  • globstar 使用 ** 可以匹配零个或多个子目录

引号和转义

  1. 使用 \ 进行转义.
  2. 单引号用于保留字符的字面含义, 各种特殊字符在单引号中都会变成普通字符
  3. 双引号会保留大部分特殊字符的含义, 但除了美元符 $, 反引号 `, 和反斜杆 \ 会被自动扩展.

使用 Here 文档 可以输入多行字符串.

<< token
text
text
token

其中 << token 是开始标记, token 是结束标记. Here 文档中会发生变量替换, 同时支持反斜杆转义, 但不支持通配符扩展. << token 中的空格可有可无.

Here 文档的一个变体是 <<<, 将字符串通过标准输入传递给命令.

cat <<< 'hi there'

变量

使用 env 或 printenv 显示环境变量

声明变量

variable=value
myvar="hello world"

读取变量: 在变量名前加上 % 字符

foo=bar
echo $foo

删除变量, 使用 unset.

unset NAME

输出变量, 使用 export. export 用于向子 Shell 输出环境变量.

NAME=foo
export NAME

特殊变量:

  • $? 上一个命令的退出码
  • $$ 当前 Shell 的进程 ID
  • $_ 上一个命令的最后一个参数
  • $! 最近一个后台执行的异步命令的进程 ID
  • $0 当前 Shell 的名称或脚本名
  • $- 当前 Shell 的启动参数
  • $@ 和 $# 脚本的参数数量
  • $1 - $9 表示脚本的第 1 - 9 个参数

设置变量的默认值:

  • ${varname:-word} varname 存在且不为空返回 varname, 否则返回 word. (保证有默认值兜底)
  • ${varname:=word} varname 存在且不为空返回 varname, 否则将它设置为 word 并返回 word. (设置变量的默认值)
  • ${varname:+word} varname 存在且不为空返回 word, 否则返回空值. (测试变量是否存在)
  • ${varname:?message} varname 存在且不为空返回 varname, 否则打印出 varname:message 并中断脚本执行 (防止变量未定义)

一些其他用于声明变量的命令:

  1. declare 声明特殊类型的变量.
   declare OPTION VARIABLE=value
  • -a 声明数组变量。
  • -f 输出所有函数定义。
  • -F 输出所有函数名。
  • -i 声明整数变量。
  • -l 声明变量为小写字母。
  • -p 查看变量信息。
  • -r 声明只读变量。
  • -u 声明变量为大写字母。
  • -x 该变量输出为环境变量。
  1. readonly 声明一个只读的变量.
  2. let 声明变量时, 可以直接执行算术表达式

字符串操作

  1. ${#varname} 获取字符串长度
  2. ${varname:offset:length} 提取子字符串. offset 从 0 开始计算.
  3. 字符串的搜索和替换
  4. ${varname^^} 转换为大写形式
  5. ${varname,,} 转换为小写形式

字符串的搜索和替换

  1. 字符串头部的模式匹配

检查字符串的开头是否匹配给定的模式. 匹配成功后会删除匹配成功的部分, 返回剩余的部分. 不改变原始变量.

# 如果 pattern 匹配变量 variable 的开头，
# 删除最短匹配（非贪婪匹配）的部分，返回剩余部分
${variable#pattern}

# 如果 pattern 匹配变量 variable 的开头，
# 删除最长匹配（贪婪匹配）的部分，返回剩余部分
${variable##pattern}
  1. 字符串尾部的模式匹配
# 如果 pattern 匹配变量 variable 的结尾，
# 删除最短匹配（非贪婪匹配）的部分，返回剩余部分
${variable%pattern}

# 如果 pattern 匹配变量 variable 的结尾，
# 删除最长匹配（贪婪匹配）的部分，返回剩余部分
${variable%%pattern}
  1. 任意位置的模式匹配
# 如果 pattern 匹配变量 variable 的一部分，
# 最长匹配（贪婪匹配）的那部分被 string 替换，但仅替换第一个匹配
${variable/pattern/string}

# 如果 pattern 匹配变量 variable 的一部分，
# 最长匹配（贪婪匹配）的那部分被 string 替换，所有匹配都替换
${variable//pattern/string}

算术运算

  1. ((...)) 整数的算术运算, 使用 $((...)) 读取算术运算的结果
  2. 使用其他进制
    1. number 十进制
    2. 0number 八进制
    3. 0xnumber 十六进制
    4. base#number base 进制
  3. $((...)) 支持二进制的位运算
    • << 位左移运算，把一个数字的所有位向左移动指定的位。
    • >> 位右移运算，把一个数字的所有位向右移动指定的位。
    • & 位的“与”运算，对两个数字的所有位执行一个AND操作。
    • | 位的“或”运算，对两个数字的所有位执行一个OR操作。
    • ~ 位的“否”运算，对一个数字的所有位取反。
    • ^ 位的异或运算（exclusive or），对两个数字的所有位执行一个异或操作。
  4. $((...)) 支持的逻辑运算. 如果表达式为真, 返回 1, 否则返回 0.
    • < 小于
    • > 大于
    • <= 小于或相等
    • >= 大于或相等
    • == 相等
    • != 不相等
    • && 逻辑与
    • || 逻辑或
    • ! 逻辑否
    • expr1?expr2:expr3 三元条件运算符。若表达式expr1的计算结果为非零值（算术真），则执行表达式expr2，否则执行表达式expr3。
  5. $((...)) 可以执行赋值运算.
    • parameter = value 简单赋值。
    • parameter += value 等价于parameter = parameter + value。
    • parameter -= value 等价于parameter = parameter – value。
    • parameter *= value 等价于parameter = parameter * value。
    • parameter /= value 等价于parameter = parameter / value。
    • parameter %= value 等价于parameter = parameter % value。
    • parameter <<= value 等价于parameter = parameter << value。
    • parameter >>= value 等价于parameter = parameter >> value。
    • parameter &= value 等价于parameter = parameter & value。
    • parameter |= value 等价于parameter = parameter | value。
    • parameter ^= value 等价于parameter = parameter ^ value。
  6. $((...)) 内逗号,是求值运算符, 执行前后两个表达式, 并返回后一个表达式的值.
  7. expr 命令支持算术运算, 可以不使用 ((...)).

行操作

这一节可以极大加速命令行使用中的操作速度, 建议速记.

Bash 内置了 Readline 库, 提供了很多行操作.

光标移动

  • Ctrl + a 移到行首。
  • Ctrl + b 向行首移动一个字符，与左箭头作用相同。
  • Ctrl + e 移到行尾。
  • Ctrl + f 向行尾移动一个字符，与右箭头作用相同。
  • Alt + f 移动到当前单词的词尾。
  • Alt + b 移动到当前单词的词首。

清除屏幕使用 Ctrl + l, 和 clear 命令作用相同.

编辑操作

  • Ctrl + d 删除光标位置的字符（delete）。
  • Ctrl + w 删除光标前面的单词。
  • Ctrl + t 光标位置的字符与它前面一位的字符交换位置（transpose）。
  • Alt + t 光标位置的词与它前面一位的词交换位置（transpose）。
  • Alt + l 将光标位置至词尾转为小写（lowercase）。

  • Alt + u 将光标位置至词尾转为大写（uppercase）。

  • Ctrl + k 剪切光标位置到行尾的文本。

  • Ctrl + u 剪切光标位置到行首的文本。

  • Alt + d 剪切光标位置到词尾的文本。

  • Alt + Backspace 剪切光标位置到词首的文本。

  • Ctrl + y 在光标位置粘贴文本。

  • Tab 完成自动补全。

  • Alt + ? 列出可能的补全，与连按两次 Tab 键作用相同。

  • Alt + / 尝试文件路径补全。

  • Ctrl + x / 先按Ctrl + x，再按/，等同于Alt + ?，列出可能的文件路径- 补全。

  • Alt + ! 命令补全。

  • Ctrl + x ! 先按Ctrl + x，再按!，等同于Alt + !，命令补全。

  • Alt + ~ 用户名补全。

  • Ctrl + x ~先按Ctrl + x，再按~，等同于Alt + ~，用户名补全。

  • Alt + $ 变量名补全。

  • Ctrl + x $ 先按Ctrl + x，再按$，等同于Alt + $，变量名补全。

  • Alt + @ 主机名补全。

  • Ctrl + x @ 先按Ctrl + x，再按@，等同于Alt + @，主机名补全。

  • Alt + * 在命令行一次性插入所有可能的补全。

  • Alt + Tab 尝试用.bash_history里面以前执行命令，进行补全。

操作历史

Bash 会保留用户的操作历史, 退出 Shell 式, 会将操作历史写入都 ~/.bash_history 中.

echo $HISTFILE

!e 表示找出操作历史中, 最近的一条以 e 开头的命令并执行. Bash 会先输出那条命令, 然后直接执行.

history 会显示操作历史. 可以通过定制 HISTTIMEFORMAT 来显示每个操作的时间.

  • Ctrl + p 显示上一个命令，与向上箭头效果相同（previous）。
  • Ctrl + n 显示下一个命令，与向下箭头效果相同（next）。
  • Alt + < 显示第一个命令。
  • Alt + > 显示最后一个命令，即当前的命令。

  • Ctrl + o 执行历史文件里面的当前条目，并自动显示下一条命令。这对重复执行某个序列的命令很有帮助。

  • !! 执行上一个命令。

  • !n 执行历史文件里面行号为n的命令。

  • !-n 执行当前命令之前n条的命令。

  • !string 执行最近一个以指定字符串string开头的命令。

  • !?string 执行最近一条包含字符串string的命令。

  • ^string1^string2 执行最近一条包含string1的命令，将其替换成string2。

  • Ctrl + j 等同于回车键（LINEFEED）。

  • Ctrl + m 等同于回车键（CARRIAGE RETURN）。

  • Ctrl + o 等同于回车键，并展示操作历史的下一个命令。

  • Ctrl + v 将下一个输入的特殊字符变成字面量，比如回车变成^M。

  • Ctrl + [ 等同于 ESC。

  • Alt + . 插入上一个命令的最后一个词。

  • Alt + _ 等同于Alt + .。

目录堆栈

  1. cd - 进度前一次的目录
  2. pushd 进入目录, 并将该目录放入堆栈
  3. popd 移除堆栈顶部的记录, 并进入新的堆栈顶部目录
  4. dirs 显示目录堆栈的内容

pushd 和 popd 支持的参数:

  • -n 仅操作堆栈, 不改变目录
  • 整数参数 该整数表示堆栈中的指定位置的记录. 从 0 开始.
  • 目录参数 pushd 可以接受一个目录作为参数, 表示将目录放到堆栈顶部, 并进入该目录

脚本入门

脚本的第一行通常是指定解释器. 这一行以 #! 开头, 这个字符被称为 Shebang.

#!/bin/bash

脚本通常需要执行权限, 使用 chmod 添加权限

chmod +x script.sh

如果需要脚本在任何地方都能执行,必须加到环境变量 $PATH 中. 比如将脚本统一放在 ~/bin 目录, 然后将其加入到 $PATH 中.

export PATH=$PATH:~/bin
# 可以将上面这行加入到 ~/.bashrc 中, 然后运行下面这句使得生效
source ~/.bashrc

#!/usr/bin/env NAME 让 Shell 查找环境变量中第一个匹配的 NAME.

使用 # 表示注释.

脚本参数

调用脚本时, 脚本后面可以带有参数.

  • $0 脚本文件名，即script.sh。
  • $1~$9 对应脚本的第一个参数到第九个参数。
  • $# 参数的总数。
  • $@ 全部的参数，参数之间使用空格分隔。
  • $* 全部的参数，参数之间使用变量$IFS值的第一个字符分隔，默认为空格，但是可以自定义。
  • ${10} 脚本参数多于 10 以后, 可以用 ${} 形式

shift 可以改变脚本参数, 每次执行都会移除脚本当前的第一个参数, 使得后面的参数前进一位.

getopts 可以解析复杂的脚本命令行参数, 获取所有带前置连词线 - 的参数.

getopts optstring name

optstring 给出脚本的所有连词线参数. 后面有冒号的表示有参数值. name 是一个变量名, 用来保存当前提取到的配置项参数.

while getopts 'lha:' OPTION; do
  case "$OPTION" in
    l)
      echo "linuxconfig"
      ;;

    h)
      echo "h stands for h"
      ;;

    a)
      avalue="$OPTARG"
      echo "The value provided is $OPTARG"
      ;;
    ?)
      echo "script usage: $(basename $0) [-l] [-h] [-a somevalue]" >&2
      exit 1
      ;;
  esac
done
shift "$(($OPTIND - 1))"

$OPTIND 在开始执行前是 1, 每次执行都会加 1. $OPTIND - 1 是已经处理的连词线参数的个数, 使用 shift 将这些参数移除.

配置项参数终止符 --, 可以让执行变量只能作为实体参数, 而不能作为配置项参数.

myPath="~/docs"
ls -- $myPath

exit 用于终止当前脚本的执行, 并向 Shell 返回一个退出值.

命令执行结束后, 有一个返回值. 0 表示成功, 非 0 表示失败. 用 $? 可以读取前一个命令的返回值.

source 用于执行一个脚本, 通常用于重载一个配置文件.

alias 可以为一个命令执行别名.

# 指定别名
alias NAME=DEFINITION

# 列出所有别名
alias

# 解除别名
unalias lt