引言：开启 Shell 编程大门

Shell 作为用户与 Linux 内核之间的桥梁，为我们提供了强大的命令行交互方式。它不仅能执行简单的文件操作、进程管理，还能通过编写脚本实现复杂的自动化任务。无论是批量处理文件、监控系统性能，还是自动化部署软件，Shell 编程都能轻松胜任。

一、Shell 是什么

（1）定义

Shell 是 Linux 系统中的命令行解释器，它就像是一个翻译官，位于用户和系统内核之间。用户通过在终端输入各种命令，这些命令被 Shell 接收并解析，然后 Shell 将其翻译成系统内核能够理解的指令，进而执行相应的操作，并将结果反馈给用户。

例如，当我们在终端输入 “ls” 命令时，Shell 会将这个命令传达给内核，内核执行后返回当前目录下的文件和目录信息，再由 Shell 展示给我们。

（2）常见 Shell 类型

在 Linux 世界里，有多种不同类型的 Shell，其中最常见的当属 bash 和 zsh 。

bash（Bourne-Again Shell）是大多数 Linux 发行版的默认 Shell，具有广泛的兼容性，几乎可以在所有的 Linux 系统上运行。它的语法简单，易于学习，对于初学者来说非常友好，丰富的内建命令和实用工具，能满足日常的各种基本操作需求，比如文件管理、进程控制等。同时，bash 还支持命令行历史记录和命令补全功能，让我们在操作时更加便捷高效。

zsh（Z Shell）则以其丰富的个性化配置和强大的功能而闻名。它拥有更智能的命令补全功能，不仅能补全命令，还能根据上下文自动补全参数、文件名等，甚至在我们拼写错误时，也能智能地给出提示和修正。此外，zsh 还支持各种主题和插件，通过安装不同的主题，我们可以让终端界面变得更加美观炫酷；借助插件，能进一步扩展其功能，如语法高亮、历史命令搜索、Git 快捷操作等，大大提升工作效率。不过，zsh 的配置相对复杂一些，对于新手可能不太容易上手。

bash 是个很好的起点，它的稳定性和广泛适用性，能帮助你快速熟悉 Shell 编程的基本概念和操作。而当你对 Shell 有了一定的了解，想要追求更个性化、高效的操作体验时，zsh 则能满足你的进阶需求。

二、Shell 编程基础语法

在了解了 Shell 的基本概念后，接下来我们深入学习 Shell 编程的基础语法，这些语法是编写高效、灵活 Shell 脚本的基石。掌握好它们，你就能轻松驾驭 Shell 编程，实现各种复杂的自动化任务。

（1）脚本文件开头

在编写 Shell 脚本时，通常会在文件的第一行写下 “#!/bin/bash”，它的作用是指定该脚本使用的解释器为 Bash，也就是告诉系统，当执行这个脚本时，要调用 /bin/bash 程序来解释执行脚本中的命令。

这就好比我们打开一个文档时，需要指定用 Word、WPS 等相应的软件来打开一样，“#!/bin/bash” 就是在指明脚本的 “打开方式”。如果没有这一行，系统可能无法正确识别该如何执行脚本中的命令，导致脚本无法正常运行。

（2）运行 Shell 脚本有几种方法

作为可执行程序：

chmod a+x myshell.sh
./myshell.sh

chmod a+x myshell.sh - 这条命令用于给 myshell.sh 脚本添加可执行权限

chmod 是改变文件权限的命令
a+x 表示给所有用户（所有者、组用户、其他用户）添加执行权限
myshell.sh 是目标脚本文件名

./myshell.sh - 这条命令用于执行当前目录下的 myshell.sh 脚本

./ 表示当前目录
myshell.sh 是要执行的脚本文件名

执行这两条命令后，系统会运行你的 shell 脚本并执行其中包含的命令。如果脚本有输出内容，会显示在终端上。

. myshell.sh
source myshell.sh

. myshell.sh 是在当前 shell 环境中执行 myshell.sh 脚本的命令，也可以写成 source myshell.sh，两者效果完全相同。

这种执行方式与 ./myshell.sh 的主要区别在于：

. myshell.sh 会在当前 shell 进程中执行脚本，脚本中定义的变量、函数等会保留在当前 shell 环境中，执行完毕后可以直接使用
./myshell.sh 会启动一个新的子 shell 进程来执行脚本，脚本中定义的变量等不会影响当前 shell 环境

通常在需要让脚本中的设置（如环境变量配置）生效到当前终端时，会使用这种方式，比如执行 .bashrc 或 .profile 等配置文件。

作为解释器参数

/bin/bash myshell.sh

/bin/bash myshell.sh 是指定使用 /bin/bash 解释器来执行 myshell.sh 脚本的命令。

这条命令的特点和用途：

直接指定了脚本解释器为 /bin/bash，忽略脚本第一行的 #! 声明（即 shebang 行）
即使脚本没有可执行权限（未执行 chmod +x），也能正常运行
会启动一个新的 bash 子进程来执行脚本，脚本中定义的变量不会影响当前 shell 环境

这种方式常用于：

临时指定特定版本的 bash 解释器执行脚本
运行没有可执行权限的脚本
脚本缺少正确的 shebang 声明时强制指定解释器

（3）编辑shell脚本文件并执行

打开文本编辑器(可以使用 vi/vim 命令来创建文件)，新建一个文件 test.sh，扩展名为 sh（sh代表shell）

#!/bin/bash
echo "Hello World"

（4）变量

1.定义：

Shell 变量无需声明数据类型（如整数、字符串），直接通过 “变量名=值” 的形式存储数据，本质是 “键值对”，用于在脚本中传递、复用信息（比如文件路径、配置参数、计算结果等）。在 Shell 中，变量的定义非常简单，不需要声明变量类型，直接赋值即可。

变量命名需要遵循一定的规则：

只包含字母、数字和下划线：变量名可以包含字母（大小写敏感）、数字和下划线 _，不能包含其他特殊字符。
不能以数字开头：变量名不能以数字开头，但可以包含数字。
避免使用 Shell 关键字：不要使用Shell的关键字（例如 if、then、else、fi、for、while 等）作为变量名，以免引起混淆。
使用大写字母表示常量：习惯上，常量的变量名通常使用大写字母，例如 PI=3.14。
避免使用特殊符号：尽量避免在变量名中使用特殊符号，因为它们可能与 Shell 的语法产生冲突。
避免使用空格：变量名中不应该包含空格，因为空格通常用于分隔命令和参数。

这里要注意，变量名和等号之间不能有空格。

# 存储字符串
name="张三"
# 存储整数
age=20
# 存储路径
log_path="/var/log/syslog"

特殊变量：

除了我们自定义的变量，Shell 中还有一些特殊变量，它们有着特殊的用途。比如 “0”，它用于获取当前脚本的名称。假设我们有一个名为test.sh的脚本，在脚本中使用echo 0，就会输出 “test.sh”，这在需要根据脚本名进行不同操作的场景中非常有用。“1”“2”…… 则用于获取脚本执行时传入的参数，“1”表示第一个参数，“2” 表示第二个参数，以此类推。例如，我们执行脚本 “./test.sh arg1 arg2”，在脚本中使用 echo 1，就会输出“arg1”，使用echo 2 会输出 “arg2” 。这些特殊变量在处理命令行参数、实现脚本的灵活性方面发挥着重要作用。

2.变量的使用：$变量名或 ${变量名}

调用变量时，在变量名前加$；若变量名后紧跟其他字符（如字母、数字），需用${}包裹避免歧义。

# 定义变量
user="Alice"
score=95
# 基本使用：$变量名
echo "用户名：$user" # 输出：用户名：Alice
# 避免歧义：${变量名}
echo "用户分数：${score}分" # 输出：用户分数：95分
（若写$score分，会被识别为“$score分”变量，导致错误）

3.只读变量

使用 readonly 命令可以将变量定义为只读变量，只读变量的值不能被改变。

#! /bin/bash
url="www.baidu.com"
readonly url
url="www.google.com"

运行结果：

[toto@centos shell]$ bash test.sh
test.sh:行4: url: 只读变量

4.变量的修改与删除

修改：直接重新赋值（覆盖旧值）：

name="Bob"
name="Charlie" # 新值覆盖旧值，最终name为"Charlie"

删除：用unset 变量名删除变量（删除后变量不可用）：

unset name # 删除name变量
echo $name # 输出空（变量已不存在）

示例：

#!/bin/sh
Url="https://www.baidu.com"
unset Url
echo $Url

运行结果为空

5.变量赋值：从命令结果获取值（命令替换）

用$(命令)或反引号`命令`，将命令的输出结果赋值给变量（推荐$(命令)，兼容性更好）。

示例：

# 获取当前日期（格式：年-月-日）
today=$(date +%Y-%m-%d)
echo "今天日期：$today" # 输出：今天日期：2024-05-20
# 获取当前目录下的文件数
file_count=$(ls | wc -l)
echo "当前目录文件数：$file_count"

6.变量运算：整数计算（无需额外工具）

用$((表达式))直接对变量进行算术运算（支持+ - * / %等运算符）。

示例：

a=10
b=3
# 加法
sum=$((a + b))
# 乘法
product=$((a * b))
# 取余
remainder=$((a % b))
echo "sum: $sum, product: $product, remainder: $remainder"
# 输出：sum: 13, product: 30, remainder: 1

7.变量类型

字符串变量

在 Shell 中，字符串变量是最为常见的一种类型。定义字符串变量时，既可以使用单引号，也可以使用双引号。比如：

# 使用单引号定义字符串变量
single_quote_str='这是一个使用单引号定义的字符串'
# 使用双引号定义字符串变量
double_quote_str="这是一个使用双引号定义的字符串"

单引号和双引号在定义字符串变量时有着明显的区别。单引号中的内容会被原样输出，其中的变量不会被解析。例如：

name="张三"
single_quote_greeting='你好，$name'
echo $single_quote_greeting

上述代码的输出结果是你好，$name，可以看到，单引号中的$name并没有被替换成实际的变量值。

而双引号则不同，双引号中的变量会被解析成实际的值，还能识别转义字符。例如：

name="李四"
double_quote_greeting="你好，$name\n欢迎来到这里！"
echo -e $double_quote_greeting

这里的-e选项是为了让echo命令识别转义字符，输出结果会是：

你好，李四
欢迎来到这里！

1. 快速获取字符串长度

使用${#字符串名}即可直接返回字符串长度，若将字符串视为单元素数组，${#字符串名[0]}结果完全一致。

# 实例：计算字符串长度
string="abcd"
echo ${#string} # 输出 4（直接获取长度）
echo ${#string[0]} # 输出 4（数组形式获取，结果相同）

2. 精准提取子字符串

语法格式为${字符串名:起始索引:截取长度}，注意：第一个字符的索引为 0，若省略 “截取长度”，则默认截取到字符串末尾。

# 实例1：从第2个字符开始，截取4个字符
string="runoob is a great site"
echo ${string:1:4} # 输出 unoo（索引1对应第2个字符"u"，截取4位）
# 实例2：从第6个字符截取到末尾
echo ${string:5} # 输出 ob is a great site（索引5对应"o"，省略长度则取剩余所有字符）

3. 查找子字符串位置

借助expr index "$字符串名" 目标字符集，可获取字符集中首个出现字符的位置（从 1 开始计数），若未找到则返回 0。

# 实例：查找"i"或"o"的首次出现位置
string="runoob is a great site"
echo `expr index "$string" io` # 输出 4（"o"在第4位，比"i"先出现）

注意：此处使用的是反引号 `（键盘左上角，与～同键），而非单引号 '，用于执行 expr 命令并返回结果。

整数变量

在某些 Shell 中，可以使用declare或typeset命令来声明整数变量。一旦声明为整数变量，它就只能存储整数值。例如：

# 使用declare声明整数变量
declare -i num=10

当给整数变量赋非整数值时，Shell 会尝试将其转换为整数。比如：

declare -i num='10.5'
echo $num
上述代码的输出结果是10，可以看出，10.5被转换为了整数10。

数组变量

Shell 支持数组变量，它允许在一个变量中存储多个值，包括整数索引数组和关联数组。

整数索引数组的定义方式如下：

# 定义整数索引数组
int_array=(1 2 3 4 5)

通过索引可以访问数组中的元素，索引从 0 开始。例如，要访问数组中的第三个元素，可以这样做：

echo ${int_array[2]}

关联数组则使用键值对的方式存储数据，定义时需要先声明为关联数组类型。例如：

# 声明关联数组
declare -A assoc_array
# 给关联数组赋值
assoc_array["name"]="王五"
assoc_array["age"]=25

访问关联数组的元素时，使用键来获取对应的值：

echo ${assoc_array["name"]}
echo ${assoc_array["age"]}

环境变量

环境变量是由操作系统或用户设置的特殊变量，对 Shell 的行为和执行环境有着重要影响。常见的环境变量有PATH、HOME、LANG等。

PATH变量包含了操作系统搜索可执行文件的路径。当我们在命令行输入一个命令时，系统会按照PATH变量中列出的路径依次查找对应的可执行文件。例如：

echo $PATH

HOME变量表示当前用户的主目录路径。比如，在 Linux 系统中，普通用户的主目录通常是/home/用户名，通过HOME变量就可以方便地获取这个路径。

LANG变量则用于设置系统的语言环境，影响着系统中各种信息的显示语言。

特殊变量

在 Shell 中，还有一些特殊变量，它们有着特定的含义和用途。

$0表示脚本的名称。比如有一个名为test.sh的脚本，在脚本内部使用$0，就会得到test.sh。

$1、$2等表示脚本的参数。假设我们有一个脚本arg_test.sh，执行时传入两个参数：

./arg_test.sh param1 param2

在脚本内部，$1就代表param1，$2就代表param2。

$#表示传递给脚本的参数数量。继续以上面的例子来说，$#的值就是2。

$?表示上一个命令的退出状态，正常退出时返回值为 0，非 0 则表示命令执行过程中出现了错误。例如，执行一个不存在的命令：

nonexistent_command
echo $?

这里的输出结果就会是一个非 0 的值，具体数值根据系统而定，通常表示命令未找到的错误状态。

（5）Shell 数组：一维数组的灵活运用

Bash 仅支持一维数组，无大小限制，下标从 0 开始，可灵活定义和访问元素，适合存储批量数据。

1. 三种数组定义方式

数组元素用空格分隔，支持集中定义、分行定义和单独赋值，甚至可使用非连续下标。

# 方式1：集中定义（最常用）
array_name=(value0 value1 value2 value3)

# 方式2：分行定义（适合元素较多的场景）
array_name=(
value0
value1
value2
value3
)

# 方式3：单独赋值（支持非连续下标）
array_name[0]=value0
array_name[2]=value2 # 跳过下标1，直接定义下标2
array_name[5]=value5 # 下标范围无限制，无需连续

2. 数组元素的读取与遍历

读取单个元素：${数组名[下标]}
获取所有元素实现遍历：${数组名[@]}或${数组名[*]}

# 实例：定义并读取数组
array_name=(apple banana cherry date)

# 读取单个元素（下标2对应第3个元素）
echo ${array_name[2]} # 输出 cherry

# 读取所有元素（两种方式等价）
echo ${array_name[@]} # 输出 apple banana cherry date
echo ${array_name[*]} # 输出 apple banana cherry date

# 遍历数组（推荐用@，可正确处理含空格的元素）
for fruit in ${array_name[@]}; do
			echo "水果：$fruit"
done

3. 获取数组长度

获取数组元素总数：${#数组名[@]}或${#数组名[*]}
计算某元素的长度：${#数组名[下标]}

# 实例：计算数组及元素长度
array_name=(apple banana cherry)

# 数组元素总数
length=${#array_name[@]}
echo "数组长度：$length" # 输出 3

# 单个元素长度（下标1对应"banana"）
elem_length=${#array_name[1]}
echo "元素长度：$elem_length" # 输出

三、Shell 注释：让脚本更易读

注释是脚本的 “说明书”，合理使用注释能提升代码可维护性，避免后期 “看不懂自己写的代码”。

1. 单行注释：用 #标注

以#开头的行均为注释，会被 Shell 解释器忽略，适合简短说明。

# 这是单行注释，用于解释下一行代码的功能
string="hello world" # 定义字符串（行尾注释，补充代码作用）
echo $string # 输出字符串内容

2. 多行注释：三种实用方式

当需要注释大段代码时，无需逐行加#，以下三种方式可快速实现多行注释。

方式 1：Here 文档（推荐）

用:<<标识符和标识符包裹注释内容，标识符可自定义（如 EOF、COMMENT、! 等），建议使用大写字母区分。

# 实例1：用EOF作为标识符
:<<EOF
这是多行注释的第一行
第二行注释内容，可写脚本说明、作者信息等
第三行：本脚本用于处理日志文件
EOF

# 实例2：用!作为标识符
:<<!
注释内容...
支持任意行数
!

方式 2：空函数包裹

将注释内容定义为无调用的函数，函数内代码不会执行，间接实现注释效果。

# 实例：用空函数注释大段代码
comment() {
		这是通过函数实现的多行注释
		适合临时注释大段代码，后续取消注释只需调用函数即可
		echo "这段代码不会执行"
}

方式 3：冒号 + 单引号

:是 Shell 的空命令（执行后无任何操作），配合单引号包裹多行内容，简单高效。

# 实例：冒号+单引号实现多行注释

: '
这是注释内容
无需定义标识符，直接用单引号包裹
适合快速临时注释
'

四、总结

Shell 编程不仅是系统管理员必备的技能，对于开发人员、数据分析师等也有着重要的意义它能帮助我们自动化繁琐的任务，提高工作效率，让我们有更多的时间和精力去专注于更有价值的工作。

学习 Shell 编程是一个持续的过程，希望大家在今后的学习和工作中，能够不断地实践和探索，将所学知识运用到实际项目中。你可以尝试编写更复杂的脚本，探索自动化运维、服务器管理、数据处理等更多的应用场景。

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引言：开启 Shell 编程大门

一、Shell 是什么

二、Shell 编程基础语法

三、Shell 注释：让脚本更易读

四、总结