一、Bash 简介

1.1 什么是 Bash？

Bash（Bourne-Again SHell）是 Linux 和 macOS 系统中默认的命令行解释器（Shell），是 Bourne Shell 的增强版。它是一个强大的命令行工具，用于与操作系统交互、执行命令和编写脚本。

1.2 Bash 的核心特点

• 命令解释器：执行用户输入的命令
• 脚本语言：支持编写自动化脚本
• 可编程性：支持变量、条件、循环等编程结构
• 高度可定制：可通过配置文件和别名定制环境
• 管道与重定向：强大的数据流处理能力

1.3 常见 Shell 类型

Shell	路径	特点
Bash	/bin/bash	最常用，功能丰富，Linux 默认
Sh	/bin/sh	标准 Shell，兼容性好
Zsh	/bin/zsh	功能强大，自动补全优秀
Ksh	/bin/ksh	Korn Shell，兼容性好

二、基础概念

2.1 Shebang 与脚本创建

Shebang：脚本文件的第一行，指定解释器路径

#!/bin/bash
# 或更推荐的写法
#!/usr/bin/env bash

创建并执行脚本：

# 创建脚本
echo '#!/bin/bash' > hello.sh
echo 'echo "Hello, World!"' >> hello.sh

# 赋予执行权限
chmod +x hello.sh

# 执行脚本
./hello.sh

2.2 注释

# 单行注释

:<<EOF
多行注释
可以跨越多行
EOF

2.3 变量

变量命名规则：

• 只能使用英文字母、数字和下划线
• 首字符不能是数字
• 不能使用空格和标点符号
• 不能使用 Bash 关键字

变量操作：

# 声明变量（注意：等号两侧不能有空格）
name="John"
age=30

# 访问变量
echo $name
echo ${age}  # 推荐使用花括号形式

# 只读变量
readonly PI=3.14
# PI=3.14159  # 会报错：read-only variable

# 删除变量
unset name

# 特殊变量
echo "脚本名称: $0"
echo "第一个参数: $1"
echo "所有参数: $@"
echo "参数个数: $#"
echo "上一个命令的退出状态: $?"
echo "当前脚本的进程ID: $$"

三、数据类型与操作

3.1 字符串操作

字符串定义：

str1="Hello"
str2='World'
str3="Today is $(date)"  # 命令替换
str4="1 + 1 = $((1+1))" # 算术替换

字符串操作：

# 获取长度
echo ${#str1}

# 子字符串
echo ${str1:1:3}  # 从索引1开始取3个字符

# 替换
echo ${str1/ell/ELL}  # 替换第一个匹配
echo ${str1//l/1}     # 替换所有匹配

# 大小写转换
echo ${str1^^}  # 转大写
echo ${str1,,}  # 转小写

3.2 数组

数组操作：

# 创建数组
colors=("red" "green" "blue")
nums=([0]=1 [1]=2 [2]=3)
files=(*.txt)  # 使用通配符

# 访问元素
echo ${colors[0]}  # 第一个元素
echo ${colors[@]}  # 所有元素
echo ${!colors[@]} # 所有索引
echo ${#colors[@]} # 数组长度

# 添加元素
colors+=("yellow")

# 删除元素
unset colors[2]

四、控制结构

4.1 条件判断

test 命令：

# 文件测试
[ -f file.txt ]      # 检查是否为普通文件
[ -d directory ]     # 检查是否为目录
[ -e file ]          # 检查文件是否存在

# 字符串测试
[ -z "$str" ]        # 检查字符串是否为空
[ -n "$str" ]        # 检查字符串是否非空
[ "$str1" = "$str2" ] # 检查字符串是否相等

# 数值测试
[ "$a" -eq "$b" ]    # 等于
[ "$a" -ne "$b" ]    # 不等于
[ "$a" -gt "$b" ]    # 大于
[ "$a" -lt "$b" ]    # 小于

if 语句：

if [ "$age" -gt 18 ]; then
    echo "Adult"
elif [ "$age" -gt 13 ]; then
    echo "Teenager"
else
    echo "Child"
fi

case 语句：

case $1 in
    start)
        echo "Starting service"
        ;;
    stop)
        echo "Stopping service"
        ;;
    restart)
        echo "Restarting service"
        ;;
    *)
        echo "Usage: $0 {start|stop|restart}"
        exit 1
        ;;
esac

4.2 循环

for 循环：

# 列表循环
for i in 1 2 3 4 5; do
    echo "Number: $i"
done

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

# 遍历数组
for color in "${colors[@]}"; do
    echo "Color: $color"
done

while 循环：

# 基本用法
count=1
while [ $count -le 5 ]; do
    echo "Count: $count"
    ((count++))
done

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

until 循环：

count=1
until [ $count -gt 5 ]; do
    echo "Count: $count"
    ((count++))
done

五、函数

5.1 函数定义与调用

# 定义函数
greet() {
    local name=$1  # 局部变量
    echo "Hello, $name!"
}

# 调用函数
greet "John"

# 带返回值的函数
add() {
    local sum=$(( $1 + $2 ))
    return $sum  # 注意：返回值范围是0-255
}

add 5 7
echo "Exit status: $?"  # 获取返回值

5.2 函数最佳实践

• 使用 local 关键字声明局部变量
• 函数名应具有描述性
• 为函数添加注释说明用途和参数
• 检查参数数量和有效性

# 带参数检查的函数
validate_input() {
    if [ $# -ne 2 ]; then
        echo "Error: Two arguments required" >&2
        return 1
    fi
    # 函数逻辑
}

六、文件与 I/O 操作

6.1 文件重定向

重定向	说明	示例
>	输出重定向（覆盖）	echo "text" > file.txt
>>	输出重定向（追加）	echo "text" >> file.txt
<	输入重定向	sort < input.txt
2>	错误重定向	command 2> error.log
&>	标准输出和错误重定向	command &> output.log
`	`	管道

Here 文档：

cat << EOF
This is a multi-line
string with variables: $name
EOF

6.2 常用文件操作命令

# 读取文件
cat file.txt
head -n 5 file.txt  # 前5行
tail -n 5 file.txt  # 后5行

# 搜索文件
grep "pattern" file.txt
find /path -name "*.txt"

# 文件比较
diff file1.txt file2.txt

# 文件权限
chmod 755 script.sh
chown user:group file.txt

七、常用命令与工具

7.1 文本处理工具

# awk - 文本处理语言
awk '{print $1}' file.txt  # 打印第一列

# sed - 流编辑器
sed 's/old/new/g' file.txt  # 替换文本

# cut - 提取字段
cut -d',' -f1,3 file.csv  # 提取CSV文件的第1和第3列

# sort - 排序
sort file.txt
sort -n numbers.txt  # 数值排序

# uniq - 去重
sort file.txt | uniq

7.2 进程管理

# 查看进程
ps aux
top

# 终止进程
kill PID
kill -9 PID  # 强制终止

# 后台运行
command &
jobs  # 查看后台任务
fg %1   # 将后台任务转到前台

7.3 系统信息

# 系统信息
uname -a
df -h  # 磁盘空间
free -h  # 内存使用

八、调试与错误处理

8.1 脚本调试

调试选项：

#!/bin/bash
set -e  # 任何命令失败时退出
set -x  # 打印执行的每条命令
set -u  # 访问未定义变量时报错
set -o pipefail  # 管道中任何命令失败时退出

命令行调试：

bash -x script.sh  # 执行并显示命令
bash -n script.sh  # 仅检查语法

8.2 错误处理

# 检查命令是否成功
if ! command; then
    echo "Command failed" >&2
    exit 1
fi

# trap 捕获信号
cleanup() {
    echo "Cleaning up..."
    rm -f temp.*
}

trap cleanup EXIT  # 脚本退出时执行

九、最佳实践

9.1 脚本编写规范

1. Shebang：总是以 #!/usr/bin/env bash 开头
2. 安全设置：在脚本开头添加 set -euo pipefail
3. 变量引用：总是使用双引号引用变量 "$var"
4. 错误处理：检查重要命令的返回值
5. 注释：为复杂逻辑添加清晰的注释
6. 函数化：将逻辑封装为函数，提高可读性
7. 参数验证：检查脚本参数是否有效

9.2 常见陷阱与解决方案

陷阱1：变量未加引号

# 错误
if [ $name = "John" ]; then

# 正确
if [ "$name" = "John" ]; then

陷阱2：空变量导致命令参数错误

# 错误
rm -rf $directory/*

# 正确
rm -rf "$directory"/*

陷阱3：文件名包含空格

# 错误
for file in $(ls); do

# 正确
while IFS= read -r file; do
    # 处理文件
done < <(find . -type f)

十、实用技巧

10.1 参数扩展

# 默认值
echo ${var:-default}  # 变量为空时使用默认值

# 错误提示
echo ${var:?变量未设置}  # 变量为空时报错

# 替换
echo ${var/pattern/replacement}  # 替换第一个匹配
echo ${var//pattern/replacement} # 替换所有匹配

10.2 算术运算

# 整数运算
echo $(( 5 + 3 * 2 ))
echo $(( 10 / 3 ))  # 结果为3

# 位运算
echo $(( 5 & 3 ))  # 按位与
echo $(( 5 | 3 ))  # 按位或

# 三元运算
result=$(( a > b ? a : b ))

10.3 命令替换

# 反引号方式（不推荐）
files=`ls *.txt`

# $() 方式（推荐）
files=$(ls *.txt)
current_date=$(date +%Y-%m-%d)