linux入门六：Linux Shell 编程

一、Shell 概述

1. 什么是 Shell？

Shell 是 Linux 系统中用户与内核之间的桥梁，作为 命令解析器，它负责将用户输入的文本命令转换为计算机可执行的机器指令。

• 本质：Shell 是一个程序（如常见的 Bash、Zsh），而 Shell 脚本则是包含一系列命令的文本文件，通常以 .sh 结尾（非强制，仅为识别方便）。
• 作用：批量执行重复命令、实现自动化任务、编写复杂逻辑程序。

2. 为什么选择 Bash？

• 主流性：Bash（Bourne Again Shell）是 Linux 系统的默认 Shell，几乎所有发行版都内置，兼容性强。
• 功能强大：支持变量、数组、函数、流程控制等高级特性，满足从简单脚本到复杂程序的需求。
• 学习门槛低：语法简洁，对新手友好，且与早期 Shell（如 Bourne Shell）兼容。

二、Shell 脚本基础操作

1. 脚本文件的创建与编辑

1.1 选择文本编辑器

Shell 脚本本质是纯文本文件，推荐使用以下编辑器：

• nano（新手友好）：命令行下的简单编辑器，通过 nano 文件名 启动，支持鼠标和快捷键操作。
• vim（功能强大）：通过 vim 文件名 启动，需切换模式（i 进入插入模式，Esc 退出，:wq 保存并退出）。
• gedit（图形界面）：适合桌面环境，直接右键文件选择「用文本编辑器打开」。

1.2 创建脚本文件

# 在当前目录创建名为 demo.sh 的脚本文件
touch demo.sh

1.3 编写脚本内容

# 用 nano 打开并编辑脚本
nano demo.sh

输入以下内容：

#!/bin/bash
# 这是一个简单的 Shell 脚本示例
echo "Hello, World!"  # 输出文本

关键行解释：

• #!/bin/bash：指定脚本使用 Bash 解释器执行，必须位于文件第一行。
• # 开头的行是注释，用于解释代码逻辑，不参与执行。
• echo 命令用于输出文本，默认换行。若需不换行，使用 echo -n "内容"。

2. 脚本的执行方式

2.1 方式一：通过 bash 命令执行（无需权限）

bash demo.sh

原理：直接调用 Bash 解释器执行脚本，适用于快速测试，无需修改文件权限。

2.2 方式二：通过 sh 命令执行（兼容旧版）

sh demo.sh

注意：sh 通常指向 Bash，但某些系统中可能指向更古老的 Shell（如 BusyBox sh），可能导致兼容性问题。建议统一使用 #!/bin/bash 头部。

2.3 方式三：赋予执行权限后运行（推荐）

# 赋予文件执行权限
chmod +x demo.sh
# 通过相对路径执行
./demo.sh

关键点：

• chmod +x 用于添加执行权限，否则会提示 Permission denied。
• ./ 表示当前目录，必须显式指定路径，因为当前目录默认不在系统 PATH 中。

3. 脚本执行的常见问题与解决

3.1 权限不足

错误提示：Permission denied
解决方法：

chmod +x demo.sh  # 赋予执行权限

3.2 路径错误

错误提示：No such file or directory
可能原因：

1. 脚本路径错误（如 ./demo.sh 写成 demo.sh）。
2. 脚本文件格式问题（如 Windows 换行符导致的错误）。
   解决方法：

# 检查路径是否正确
ls -l demo.sh  # 确认文件存在且路径正确# 转换文件格式为 Unix 格式（若文件来自 Windows）
dos2unix demo.sh  # 需先安装 dos2unix 工具

3.3 解释器路径错误

错误提示：Bad interpreter: No such file or directory
可能原因：脚本头部 #!/bin/bash 路径错误。
解决方法：

# 查看系统 Bash 路径
which bash  # 通常输出 /bin/bash# 修改脚本头部为正确路径
vim demo.sh  # 将第一行改为 #!/usr/bin/env bash（更具可移植性）

4. 脚本调试与验证

4.1 检查执行结果

# 执行脚本并查看输出
./demo.sh  # 正常输出：Hello, World!# 检查命令执行状态（0 表示成功）
echo $?  # 输出：0

4.2 调试模式

# 启用调试模式，显示每行执行的命令
bash -x demo.sh

4.3 错误处理

# 脚本遇到错误时立即退出
set -e# 捕获错误并输出信息
trap 'echo "错误发生在第 $LINENO 行"' ERR

5. 脚本优化与进阶

5.1 输出重定向

# 将输出保存到文件（覆盖原有内容）
./demo.sh > output.log# 追加输出到文件
./demo.sh >> output.log

5.2 输入重定向

# 从文件读取输入
cat input.txt | ./demo.sh

5.3 环境变量与脚本交互

# 在脚本中引用环境变量
echo "当前用户：$USER，主目录：$HOME"# 导出自定义变量到子进程
export MY_VAR="自定义变量"

6. 实战案例：批量创建用户

#!/bin/bash
# 批量创建用户脚本# 定义用户列表
users=("user1" "user2" "user3")# 遍历用户列表并创建用户
for user in ${users[@]}; douseradd $user && echo "用户 $user 创建成功" || echo "用户 $user 创建失败"
done

执行步骤：

1. 保存脚本为 create_users.sh。
2. 赋予执行权限：chmod +x create_users.sh。
3. 执行脚本：./create_users.sh。

7. 常见易错点总结

1. 变量赋值空格：a = 10 错误，必须为 a=10。
2. 中括号空格：[条件] 需写成 [ 条件 ]（如 [ $a -gt 5 ]）。
3. 路径问题：执行脚本需用 ./脚本名，直接输入 脚本名 会提示 “命令未找到”。
4. 转义符遗漏：使用 expr 计算乘法时，* 需转义为 \*（如 expr 5 \* 3）。
5. 文件格式错误：Windows 格式文件需转换为 Unix 格式（使用 dos2unix）。

8. 拓展知识

8.1 脚本可移植性

• 推荐头部：#!/usr/bin/env bash，使用 env 命令自动查找 Bash 路径，避免硬编码。
• 兼容性检查：使用 sh 命令测试脚本在旧版 Shell 中的运行情况。

8.2 权限设置最佳实践

• 最小权限原则：仅赋予脚本所有者执行权限（chmod u+x 脚本名）。
• 特殊权限：setuid（chmod u+s 脚本名）允许普通用户以脚本所有者权限执行。

8.3 脚本性能优化

• 使用内置命令：优先使用 Bash 内置命令（如 echo、cd），避免调用外部程序。
• 减少 I/O 操作：将多次 echo 合并为一次输出，或使用 printf 提升效率。

通过以上步骤，你可以全面掌握 Shell 脚本的基础操作，从创建、编辑到执行、调试，再到优化和实战应用。建议结合实际案例反复练习，加深对脚本执行原理的理解。

三、变量：脚本的 “数据细胞”

1. 变量基础：从存储到操作

1.1 变量定义与引用

定义变量：

name="Alice"          # 字符串变量（值含空格需用引号包裹）
age=25                # 数值变量（本质为字符串，可参与计算）
file_path="/etc/passwd"  # 路径变量

关键规则：

• 变量名必须以字母或下划线开头，区分大小写（如 Name 和 name 是不同变量）。
• 等号两边不能有空格（name = "Alice" 会报错）。

引用变量：

echo "姓名：$name，年龄：${age}岁"
# 输出：姓名：Alice，年龄：25岁

推荐写法：使用 ${变量名} 避免歧义，例如：

fruit="apple"
echo "${fruit}s"  # 输出：apples（正确）
echo "$fruits"    # 输出：（错误，变量名歧义）

1.2 单引号 vs 双引号

符号	特性	示例
''	原样输出，不解析变量和转义符	echo '$name' → $name
""	解析变量和转义符（如 \n 换行）	echo "$name\n" → Alice 换行

实战场景：

msg='当前用户：$USER，主目录：$HOME'
echo $msg  # 输出：当前用户：$USER，主目录：$HOMEmsg="当前用户：$USER，主目录：$HOME"
echo $msg  # 输出：当前用户：root，主目录：/root

2. 数值计算：从基础到高级

2.1 算术运算符

运算符	示例（a=10, b=3）	结果
+	$((a + b))	13
-	$((a - b))	7
*	$((a * b))	30
/	$((a / b))	3
%	$((a % b))	1

推荐方法：

# 方法 1：$(( ))（简洁高效）
sum=$((5 + 3))          # 8
product=$((5 * 3))      # 15# 方法 2：expr（需转义乘号）
sum=$(expr 5 + 3)       # 8
product=$(expr 5 \* 3)  # 15（注意 `\*`）

2.2 数值运算实战

案例：计算圆的面积

#!/bin/bash
radius=5
area=$((3.14 * radius * radius))  # 注意：整数运算会截断小数
echo "半径为 $radius 的圆面积：$area"  # 输出：78（实际应为 78.5）

改进方案：

area=$(echo "3.14 * $radius * $radius" | bc)  # 使用 bc 工具支持浮点运算
echo "半径为 $radius 的圆面积：$area"  # 输出：78.5

3. 标准变量：系统级的数据仓库

3.1 常用环境变量

变量名	含义	示例（管理员用户）
$HOME	用户主目录	/root
$PWD	当前工作目录	/home/user/scripts
$USER	当前用户名	root
$PATH	命令搜索路径	:/usr/bin:/bin
$HOSTNAME	主机名	localhost.localdomain

实战示例：

echo "当前用户：$USER，主目录：$HOME"
# 输出：当前用户：root，主目录：/root

3.2 永久设置环境变量

1. 临时生效（当前终端有效）：

   export MY_VAR="自定义变量"
   

2. 永久生效（所有终端有效）：

   # 编辑用户配置文件
   nano ~/.bashrc
   # 在文件末尾添加
   export MY_VAR="自定义变量"
   # 使配置生效
   source ~/.bashrc
   

4. 特殊变量：脚本参数与状态

4.1 位置参数

变量	含义	示例（脚本 test.sh 1 2 "a b"）
$0	脚本名称	test.sh
$1~$9	第 1 到第 9 个参数	$1=1, $2=2, $3=a b
${10}	第 10 个参数（需用大括号）	$10=10（若参数足够）

示例脚本 args.sh：

#!/bin/bash
echo "脚本名：$0"
echo "第一个参数：$1"
echo "第十个参数：${10}"

运行：

./args.sh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
# 输出：
# 脚本名：./args.sh
# 第一个参数：1
# 第十个参数：10

4.2 其他特殊变量

变量	含义	示例（脚本 test.sh）
$#	参数个数	3（若传递 3 个参数）
$@	所有参数（独立字符串）	1 2 "a b"
$*	所有参数（单个字符串）	1 2 a b（空格丢失）
$$	脚本进程号（PID）	12345（实际 PID）
$?	上条命令退出状态（0 = 成功）	0（若命令成功）

实战案例：

#!/bin/bash
echo "参数个数：$#"
echo "所有参数（\$@）：$@"
echo "所有参数（\$*）：$*"

运行：

./test.sh hello "world!"
# 输出：
# 参数个数：2
# 所有参数（$@）：hello world!
# 所有参数（$*）：hello world!

5. 变量作用域：从全局到局部

5.1 全局变量

定义：在脚本任何位置定义的变量，默认在整个脚本有效。

#!/bin/bash
global_var="全局变量"function show_var() {echo "函数内访问全局变量：$global_var"
}show_var  # 输出：函数内访问全局变量：全局变量
echo "函数外访问全局变量：$global_var"  # 输出：函数外访问全局变量：全局变量

5.2 局部变量

定义：使用 local 关键字在函数内定义的变量，仅在函数内有效。

#!/bin/bash
function local_var_demo() {local local_var="局部变量"  # 仅函数内有效echo "函数内访问局部变量：$local_var"
}local_var_demo  # 输出：函数内访问局部变量：局部变量
echo "函数外访问局部变量：$local_var"  # 输出：函数外访问局部变量：（空）

6. 高级变量操作：让脚本更灵活

6.1 变量替换

语法	作用	示例（str="hello world"）
${str#h*o}	从头部删除最短匹配 h*o	world
${str##h*o}	从头部删除最长匹配 h*o	rld
${str%ld}	从尾部删除最短匹配 ld	hello wor
${str%%ld}	从尾部删除最长匹配 ld	hello wor
${str/world/Shell}	替换第一个匹配项	hello Shell
${str//l/LL}	替换所有匹配项	heLLo worLLd

实战案例：

path="/home/user/documents/report.txt"
# 提取文件名
filename=${path##*/}  # 输出：report.txt
# 提取文件类型
extension=${filename##*.}  # 输出：txt

6.2 命令替换

语法：

变量=$(命令)  # 推荐写法
变量=`命令`  # 反引号写法（易混淆）

示例：

# 获取当前日期
date=$(date +%Y-%m-%d)
echo "今天日期：$date"  # 输出：今天日期：2023-10-01# 获取文件行数
line_count=$(wc -l < /etc/passwd)
echo "用户文件行数：$line_count"  # 输出：用户文件行数：42

7. 常见易错点与解决方案

7.1 变量赋值空格错误

错误示例：

name = "Alice"  # 报错：-bash: name: 未找到命令

解决方案：

name="Alice"  # 正确写法

7.2 中括号条件判断空格缺失

错误示例：

if [ $age -gt 18 ]; then  # 正确
if [ $age-gt 18 ]; then  # 错误（缺少空格）

7.3 数组定义逗号分隔

错误示例：

names=("Kanye", "Edison", "Fish")  # 错误（逗号分隔）

解决方案：

names=("Kanye" "Edison" "Fish")  # 正确（空格分隔）

7.4 变量命名冲突

错误示例：

USER="自定义用户"  # 覆盖系统变量 $USER

解决方案：

user="自定义用户"  # 使用小写字母避免冲突

8. 拓展知识：让变量更强大

8.1 只读变量

readonly PI=3.14  # 定义只读变量
PI=3.1415        # 报错：PI: 只读变量

8.2 删除变量

name="Alice"
unset name       # 删除变量
echo $name       # 输出：（空）

8.3 变量类型转换

num="123"
echo $((num + 100))  # 输出：223（自动转换为整数）

9. 实战案例：变量综合应用

9.1 批量重命名文件

#!/bin/bash
# 将当前目录下所有 .txt 文件重命名为 .log
for file in *.txt; donew_name="${file%.txt}.log"  # 替换扩展名mv "$file" "$new_name"echo "重命名：$file → $new_name"
done

9.2 动态获取系统信息

#!/bin/bash
# 获取系统负载、内存使用、用户数
load=$(uptime | awk -F 'load average:' '{print $2}' | cut -d ',' -f 1)
mem_used=$(free -h | awk '/Mem:/ {print $3}')
user_count=$(who | wc -l)echo "系统负载：$load"
echo "内存使用：$mem_used"
echo "在线用户：$user_count"

10. 总结：变量的 “生存法则”

• 命名规范：小写字母开头，避免与系统变量冲突。
• 引号使用：值含空格或特殊字符时，优先使用双引号。
• 作用域控制：函数内变量使用 local 声明，避免全局污染。
• 性能优化：算术运算用 $(( ))，命令替换用 $( )。

通过以上内容，你将掌握 Shell 变量的核心操作，从基础定义到高级应用，再到实战案例，逐步提升脚本编写能力。变量是 Shell 编程的基石，熟练运用它们能让你的脚本更灵活、高效！

四、运算符与条件判断

1. 关系运算符（判断条件）

（1）数字比较

运算符	含义	示例（a=10，b=20）
-eq	等于	[ $a -eq $b ] → 假
-ne	不等于	[ $a -ne $b ] → 真
-gt	大于	[ $a -gt $b ] → 假
-lt	小于	[ $a -lt $b ] → 真
-ge	大于等于	[ $a -ge $b ] → 假
-le	小于等于	[ $a -le $b ] → 真

（2）字符串比较

运算符	含义	示例
-z	字符串为空	[ -z "" ] → 真
-n	字符串非空	[ -n "abc" ] → 真
==	字符串相等	[ "a" == "a" ] → 真
!=	字符串不等	[ "a" != "b" ] → 真
\>	字符串排序大于（需转义）	[ "b" \> "a" ] → 真
\<	字符串排序小于（需转义）	[ "a" \< "b" ] → 真

（3）文件判断

运算符	含义	示例
-e	文件 / 目录存在	[ -e /etc/passwd ] → 真
-f	是普通文件	[ -f first_script.sh ] → 真（若文件存在）
-d	是目录	[ -d /home ] → 真
-r	文件可读	[ -r /etc/shadow ] → 假（普通用户不可读）
-w	文件可写	[ -w first_script.sh ] → 真（若有写权限）
-x	文件可执行	[ -x first_script.sh ] → 真（若有执行权限）

2. 逻辑运算符（组合条件）

运算符	含义	示例
-a	逻辑与（AND）	[ $a -gt 5 -a $a -lt 15 ] → a 在 6-14 之间为真
-o	逻辑或（OR）	[ -f file -o -d dir ] → 文件或目录存在为真
!	逻辑非（NOT）	[ ! -e file ] → 文件不存在为真

注意：

• 条件判断需用中括号 [ ]，且括号前后必须留空格（如 [ $a -gt 5 ]，否则报错）。
• 复杂条件可用 && 和 ||（适用于命令级逻辑，如 command1 && command2 表示 command1 成功后执行 command2）。

五、数组：批量数据处理

1. 定义数组

• 方式 1：直接赋值（下标从 0 开始）

  fruits=("apple" "banana" "orange")  # 定义包含三个元素的数组
  

• 方式 2：指定下标（支持稀疏数组）

  numbers[0]=10
  numbers[2]=30  # 下标 1 未定义，值为空
  

• 方式 3：省略下标（自动递增）

  array=()
  array+=("one")  # 追加元素
  array+=("two")
  

2. 访问数组元素

• 获取单个元素：${数组名[下标]}

  echo ${fruits[1]}  # 输出：banana
  

• 获取所有元素：${数组名[@]} 或 ${数组名[*]}

  echo ${fruits[@]}  # 输出：apple banana orange
  

• 获取数组长度：${#数组名[@]}

  echo ${#fruits[@]}  # 输出：3
  

• 切片操作（从下标 1 开始，取 2 个元素）

  echo ${fruits[@]:1:2}  # 输出：banana orange
  

3. 遍历数组示例

#!/bin/bash
nums=(1 3 5 7 9)
for num in ${nums[@]}; do  # 遍历数组所有元素echo "当前数字：$num"
done
# 输出：
# 当前数字：1
# 当前数字：3
# 当前数字：5
# 当前数字：7
# 当前数字：9

六、流程控制：脚本的 “逻辑大脑”

在 Shell 编程中，流程控制是实现复杂逻辑的核心。通过条件判断和循环结构，脚本可以根据不同场景执行不同操作，实现自动化任务。本节将从基础语法到实战案例，逐步解析 Shell 流程控制的核心知识点。

1. 条件判断：让脚本 “会思考”

1.1 if 语句：最基础的条件分支

语法格式：

if [ 条件 ]; then命令1  # 条件为真时执行
elif [ 条件2 ]; then  # 可选，多个条件分支命令2
else  # 可选，所有条件不满足时执行命令3
fi  # 必须以 fi 结束

关键细节：

• 条件表达式：需用中括号 [ ] 包裹，且括号前后必须留空格（如 [ $a -gt 5 ]，否则报错）。
• 文件判断参数：常用 -e（存在）、-f（普通文件）、-d（目录）等（见下表）。

运算符	含义	示例
-e	文件 / 目录存在	[ -e /etc/passwd ] → 真
-f	是普通文件	[ -f script.sh ] → 真（若文件存在）
-d	是目录	[ -d /home ] → 真

示例：判断文件类型

#!/bin/bash
file="./test.txt"if [ -e "$file" ]; then          # 文件存在if [ -f "$file" ]; then         # 是普通文件echo "文件 $file 是普通文件"elif [ -d "$file" ]; then       # 是目录echo "文件 $file 是目录"else                            # 其他类型（如链接、设备文件）echo "文件 $file 是特殊文件"fi
elseecho "文件 $file 不存在"
fi

1.2 case 语句：模式匹配的高效选择

语法格式：

case 变量 in模式1)命令1;;  # 必须用双分号结束分支模式2)命令2;;*)  # 通配符：匹配所有未定义的模式命令3;;
esac  # 必须以 esac 结束

适用场景：

• 菜单驱动程序（如用户输入 1-5 选择操作）。
• 文件类型判断（如根据扩展名执行不同解压命令）。

示例：简易菜单程序

#!/bin/bash
echo "请选择操作（1-3）："
echo "1. 查看当前目录"
echo "2. 查看系统时间"
echo "3. 退出程序"
read choicecase $choice in1)ls -l  # 列出当前目录文件;;2)date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S"  # 显示当前时间;;3)echo "退出程序"exit 0  # 退出脚本;;*)echo "无效选择！请输入 1-3";;
esac

2. 循环结构：让脚本 “重复执行”

2.1 for 循环：遍历列表或范围

格式 1：遍历列表（新手友好）

for 变量 in 元素1 元素2 元素3; do命令  # 对每个元素执行操作
done

示例：打印所有水果

fruits=("apple" "banana" "orange")
for fruit in ${fruits[@]}; doecho "当前水果：$fruit"
done
# 输出：
# 当前水果：apple
# 当前水果：banana
# 当前水果：orange

格式 2：C 语言风格（指定次数）

for ((初始值; 条件; 增量)); do命令  # 按次数循环
done

示例：计算 1+2+…+10

sum=0
for ((i=1; i<=10; i++)); dosum=$((sum + i))
done
echo "总和：$sum"  # 输出：55

2.2 while 循环：条件驱动的重复

语法格式：

while [ 条件 ]; do命令  # 条件为真时持续执行
done

示例：逐行读取文件

#!/bin/bash
file="users.txt"
while read line; do  # 每次读取文件一行到变量 lineecho "用户：$line"
done < "$file"  # 从文件获取输入（重定向）

2.3 until 循环：反条件循环

语法格式：

until [ 条件 ]; do命令  # 条件为假时持续执行，直到条件为真
done

示例：等待文件生成

until [ -e "data.csv" ]; do  # 直到文件存在echo "等待 data.csv 生成..."sleep 1  # 休眠 1 秒
done
echo "文件已生成！"

3. 循环控制：让流程更灵活

3.1 break 与 continue

关键字	作用	示例
break	跳出当前循环（类似 C 语言）	for i in 1 2 3; do if [ $i -eq 2 ]; then break; fi; done（仅打印 1）
continue	跳过当前循环迭代	for i in 1 2 3; do if [ $i -eq 2 ]; then continue; fi; echo $i; done（打印 1, 3）

3.2 嵌套循环：解决复杂逻辑

示例：打印乘法表

for i in {1..9}; dofor j in {1..9}; doecho -n "$i×$j=$((i*j)) "  # -n 不换行doneecho  # 换行
done

4. 函数：代码复用的 “积木”

4.1 定义与调用函数

语法格式：

# 格式 1（简洁写法）
函数名() {local 变量  # 声明局部变量（仅限函数内使用）命令       # 函数逻辑return 退出码  # 可选，0 表示成功，非 0 表示失败
}# 格式 2（显式声明）
function 函数名() {命令
}

示例：计算两数之和

#!/bin/bash
# 定义函数：接收两个参数，返回和
add() {local a=$1  # 局部变量，避免污染全局作用域local b=$2echo $((a + b))  # 通过 echo 输出结果（推荐）return 0        # 返回成功状态
}# 调用函数并获取结果
result=$(add 5 3)
echo "5 + 3 = $result"  # 输出：8
echo "函数返回值：$?"    # 输出：0（成功）

4.2 函数参数传递

• 位置参数：函数内通过 $1、$2 等获取调用时传递的参数。
• 参数验证：调用前检查参数个数，避免空指针错误。

  add() {if [ $# -ne 2 ]; then  # 检查参数个数是否为 2echo "错误：需要 2 个参数"return 1fi# 逻辑代码
  }
  

5. 常见易错点与解决方案

5.1 中括号空格缺失

错误示例：

if [ $age>18 ]; then  # 错误（缺少空格）
if [ $age -gt 18 ]; then  # 正确

解决方案：始终在中括号内外留空格（[ 条件 ]）。

5.2 case 分支遗漏 ;;

错误示例：

case $choice in1) echo "选项 1"  # 缺少 ;;，导致语法错误
esac

解决方案：每个分支必须以 ;; 结束。

5.3 无限循环陷阱

错误示例：

while [ 1 -eq 1 ]; do  # 条件永远为真，导致无限循环echo "陷阱！"
done

解决方案：确保循环条件最终会变为假，或用 break 强制退出。

6. 实战案例：流程控制综合应用

6.1 文件备份脚本

#!/bin/bash
# 功能：判断目录是否存在，存在则备份，否则创建并备份backup_dir="/backup"
source_dir="/data"# 判断备份目录是否存在
if [ ! -d "$backup_dir" ]; thenmkdir -p "$backup_dir"  # 创建目录（-p 自动创建父目录）echo "创建备份目录：$backup_dir"
fi# 备份数据（使用时间戳命名备份文件）
timestamp=$(date +%Y%m%d%H%M%S)
tar -czf "$backup_dir/data_$timestamp.tar.gz" "$source_dir"echo "备份完成！文件路径：$backup_dir/data_$timestamp.tar.gz"

6.2 交互式猜数字游戏

#!/bin/bash
# 生成 1-100 随机数
num=$((RANDOM % 100 + 1))
attempts=0  # 记录尝试次数while true; do  # 无限循环，直到猜对read -p "请输入一个数字（1-100）：" guessattempts=$((attempts + 1))if [ $guess -eq $num ]; thenecho "恭喜！你在 $attempts 次内猜对了！"break  # 跳出循环elif [ $guess -gt $num ]; thenecho "猜大了！再试一次。"elseecho "猜小了！再试一次。"fi
done

7. 拓展知识：让流程控制更强大

7.1 复合条件表达式

• 逻辑与：&&（如 command1 && command2，仅当 command1 成功时执行 command2）。
• 逻辑或：||（如 command1 || command2，仅当 command1 失败时执行 command2）。

7.2 函数递归

示例：计算阶乘（递归实现）

factorial() {local n=$1if [ $n -eq 0 ]; thenecho 1elseecho $((n * $(factorial $((n-1)))))fi
}result=$(factorial 5)
echo "5 的阶乘：$result"  # 输出：120

7.3 循环性能优化

• 减少 I/O：将多次 echo 合并为一次，或使用 printf 提升效率。
• 避免全局变量：函数内使用 local 声明变量，提高代码可读性和安全性。

8. 总结：流程控制的 “黄金法则”

1. 条件判断：善用 if 和 case，复杂逻辑用 case 提高可读性。
2. 循环选择：列表遍历用 for，条件驱动用 while，反向条件用 until。
3. 函数设计：参数验证、局部变量、明确返回值，提升代码复用性。
4. 调试技巧：用 set -x 开启调试模式，查看循环和条件的执行流程。

通过掌握流程控制，你将能编写具备 “智能” 的 Shell 脚本，实现从简单任务到复杂自动

七、函数：代码复用的核心

在 Shell 编程中，函数是实现代码复用和模块化的关键。通过将重复或通用的逻辑封装为函数，不仅能减少代码冗余，还能提高脚本的可读性和维护性。本节将从函数的基础语法出发，结合实战案例，逐步解析函数的核心知识点。

1. 函数基础：从定义到调用

1.1 函数定义的两种格式

格式 1：简洁写法（推荐新手）

函数名() {命令1命令2return 退出码  # 可选，默认返回最后一条命令的状态（0-255）
}

格式 2：显式声明（清晰易读）

function 函数名() {命令
}

关键说明：

• function 关键字可选，但显式声明能提高代码可读性。
• return 用于指定退出码（0 表示成功，非 0 表示失败），省略时返回最后一条命令的状态。

示例：定义一个打招呼函数

greet() {echo "Hello, $1!"  # $1 是函数的第一个参数return 10  # 手动设置返回码为 10
}

1.2 调用函数与参数传递

语法：

函数名 参数1 参数2 参数3  # 参数之间用空格分隔

示例：调用打招呼函数

greet "Alice"  # 输出：Hello, Alice!
echo "函数返回码：$?"  # 输出：10（通过 $? 获取返回码）

2. 参数处理：让函数更灵活

2.1 位置参数：函数的 “输入变量”

变量	含义	示例（函数调用 add 5 3）
$1	第一个参数	5
$2	第二个参数	3
$#	参数个数	2
$@	所有参数（独立字符串）	5 3

示例：计算两数之和的函数

add() {local sum=$(( $1 + $2 ))  # local 声明局部变量，避免污染全局作用域echo "和为：$sum"  # 输出结果（推荐通过 echo 返回数据）return 0  # 返回成功状态码
}# 调用函数并获取结果
result=$(add 5 3)  # 将函数输出赋值给变量
echo "计算结果：$result"  # 输出：计算结果：8

2.2 参数验证：避免无效输入

场景：当函数需要固定数量的参数时，先检查参数个数。

add() {if [ $# -ne 2 ]; then  # 检查参数是否为 2 个echo "错误：需要 2 个参数，实际 $# 个"return 1  # 返回错误码filocal sum=$(( $1 + $2 ))echo $sum
}# 调用错误示例
add 5  # 输出：错误：需要 2 个参数，实际 1 个
echo "返回码：$?"  # 输出：1

3. 变量作用域：避免 “变量污染”

3.1 全局变量：脚本内处处可见

特点：在函数外定义的变量，或函数内未用 local 声明的变量，均可在全局访问。

global_var="全局变量"show_global() {echo "函数内访问：$global_var"  # 可直接访问全局变量
}show_global  # 输出：函数内访问：全局变量
echo "函数外访问：$global_var"  # 输出：函数外访问：全局变量

3.2 局部变量：函数内的 “私有数据”

语法：用 local 关键字声明，仅在函数内有效。

function local_demo() {local local_var="局部变量"  # 局部变量echo "函数内：$local_var"
}local_demo  # 输出：函数内：局部变量
echo "函数外：$local_var"  # 输出：（空，外部无法访问）

4. 返回值：状态与数据的双重传递

4.1 返回码（状态值）

• 用途：通过 return 声明，用于表示函数执行是否成功（0 = 成功，非 0 = 失败）。
• 获取方式：调用后通过 $? 获取。

check_file() {if [ -e "$1" ]; thenreturn 0  # 文件存在，返回成功码elsereturn 1  # 文件不存在，返回错误码fi
}check_file "test.sh"
if [ $? -eq 0 ]; thenecho "文件存在"
elseecho "文件不存在"
fi

4.2 数据返回（推荐方式）

• 用途：通过 echo 或 printf 输出数据，适用于返回字符串、数值等复杂结果。
• 获取方式：用命令替换 $(函数名) 接收输出。

get_current_time() {date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S"  # 直接输出时间
}time_now=$(get_current_time)
echo "当前时间：$time_now"  # 输出：当前时间：2023-10-01 15:30:00

5. 高级技巧：让函数更强大

5.1 函数递归：用循环逻辑解决复杂问题

场景：计算阶乘、斐波那契数列等递归问题。

# 计算 n 的阶乘（递归实现）
factorial() {local n=$1if [ $n -eq 0 ]; thenecho 1  # 递归终止条件elseecho $(( $n * $(factorial $((n-1))) ))  # 递归调用fi
}result=$(factorial 5)
echo "5 的阶乘：$result"  # 输出：120

5.2 默认参数：让函数更 “智能”

语法：通过 ${参数:-默认值} 实现参数默认值。

greet() {local name=${1:-"Guest"}  # 若未传参，默认值为 "Guest"echo "Hello, $name!"
}greet  # 输出：Hello, Guest!（未传参时用默认值）
greet "Alice"  # 输出：Hello, Alice!（传参时用实际值）

5.3 可变参数：处理不确定数量的输入

场景：函数需要接收任意数量的参数（如日志函数记录多个信息）。

log() {local timestamp=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")echo "[${timestamp}] $*"  # $* 表示所有参数（视为单个字符串）
}log "用户登录" "IP: 192.168.1.1"  # 输出：[2023-10-01 15:30:00] 用户登录 IP: 192.168.1.1

6. 常见易错点与解决方案

6.1 忘记声明局部变量导致全局污染

错误示例：

count=0  # 全局变量
increment() {count=$((count + 1))  # 未用 local，修改全局变量
}increment
echo "全局 count：$count"  # 输出：1（全局变量被修改）

解决方案：在函数内用 local 声明变量：

increment() {local count=$((count + 1))  # 局部变量，不影响全局
}

6.2 参数索引错误（如 $0 误用）

错误示例：

add() {echo $0  # 输出脚本名，而非第一个参数（$0 是脚本名，参数从 $1 开始）
}

解决方案：牢记函数内参数从 $1 开始，$0 是脚本名。

6.3 返回码与数据返回混淆

错误做法：用 return 返回数据（仅支持 0-255 的整数）。

add() {return $((5 + 3))  # 错误，return 只能返回状态码
}

正确做法：用 echo 输出数据，return 仅用于状态码。

7. 实战案例：函数综合应用

7.1 文件操作函数库

需求：封装常用文件操作函数，如创建目录、复制文件。

#!/bin/bash# 函数 1：创建目录（带错误处理）
create_dir() {local dir=$1if [ -d "$dir" ]; thenecho "目录 $dir 已存在"return 1fimkdir -p "$dir"if [ $? -eq 0 ]; thenecho "目录 $dir 创建成功"return 0elseecho "目录 $dir 创建失败"return 1fi
}# 函数 2：复制文件到目录
copy_file() {local src=$1local dest_dir=$2if [ ! -f "$src" ]; thenecho "源文件 $src 不存在"return 1fiif [ ! -d "$dest_dir" ]; thencreate_dir "$dest_dir"  # 调用其他函数if [ $? -ne 0 ]; thenreturn 1fificp "$src" "$dest_dir"echo "文件 $src 复制到 $dest_dir 成功"return 0
}# 调用函数
copy_file "data.txt" "backup"

7.2 交互式菜单函数

需求：通过函数实现菜单驱动的用户交互。

show_menu() {echo "===== 菜单 ====="echo "1. 查看系统信息"echo "2. 退出程序"echo "================"
}handle_choice() {local choice=$1case $choice in1)uname -a  # 显示系统信息;;2)echo "退出程序"exit 0;;*)echo "无效选择！";;esac
}# 主程序
while true; doshow_menu  # 调用菜单函数read -p "请选择：" choicehandle_choice "$choice"  # 调用选择处理函数
done

8. 拓展知识：函数的进阶应用

8.1 函数库管理

• 创建函数文件：将常用函数保存到独立文件（如 utils.sh）。

  # utils.sh 内容
  function add() { ... }
  function greet() { ... }
  

• 引入函数库：通过 source 命令在脚本中引用。

  source utils.sh  # 使 utils.sh 中的函数在当前脚本生效
  add 5 3  # 直接调用
  

8.2 函数调试技巧

• 开启调试模式：用 set -x 跟踪函数执行步骤。

  set -x  # 开启调试
  add 5 3  # 显示每一步执行的命令
  set +x  # 关闭调试
  

• 打印参数信息：在函数开头输出参数，确认输入是否正确。

  add() {echo "接收到的参数：$1, $2"  # 调试用输出...
  }
  

9. 总结：函数的 “复用哲学”

• 代码复用：将重复逻辑封装为函数，避免 “重复造轮子”。
• 模块化设计：每个函数专注于一个独立功能（如文件操作、数据计算），提高可维护性。
• 错误处理：通过参数验证和返回码，让函数更健壮。

掌握函数后，你将从 “编写零散命令” 进阶到 “构建结构化脚本”。建议从简单函数开始，逐步积累常用工具函

八、实战案例：判断闰年

需求

输入年份，判断是否为闰年（闰年条件：能被 4 整除且不能被 100 整除，或能被 400 整除）。

脚本实现

#!/bin/bash
read -p "请输入年份：" year# 组合条件：(year%400==0) 或 (year%4==0 且 year%100!=0)
if [ $((year % 400)) -eq 0 ] || [ \( $((year % 4)) -eq 0 -a $((year % 100)) -ne 0 \) ]; thenecho "$year 是闰年"
elseecho "$year 是平年"
fi

关键点

• \(` 和 `\) 用于转义括号，确保条件正确组合。
• || 表示逻辑或，-a 表示逻辑与。

九、常见易错点总结

1. 变量赋值空格：a = 10 错误，必须为 a=10（等号前后不能有空格）。
2. 中括号空格：[条件] 需写成 [ 条件 ]，否则报错（如 [a -gt 5] 错误，应为 [ $a -gt 5 ]）。
3. 文件路径错误：执行脚本时需用 ./脚本名，直接输入 脚本名 会提示 “命令未找到”。
4. 转义符遗漏：使用 expr 计算乘法时，* 需转义为 \*，或改用 $(( )) 避免转义。
5. 字符串比较误区：比较字符串是否相等时，= 前后需留空格（如 [ "$a" = "$b" ]），否则会被视为赋值。

十、总结

Shell 编程是 Linux 自动化的核心技能，从简单的脚本到复杂的流程控制，需要通过大量实践掌握。新手入门时，建议：

1. 从单个知识点入手，如变量、循环、函数，逐个击破。
2. 每学一个语法，编写小例子验证效果，理解背后逻辑。
3. 遇到错误时，善用 echo 打印变量值，或用 bash -x 脚本名 调试（显示每行执行过程）。

记住：Shell 脚本的魅力在于 “用简单命令组合实现强大功能”，坚持练习，你会逐渐体会到它的高效与便捷！