对于刚接触 Linux 或 Unix 系统的开发者来说，Shell 脚本往往是自动化操作的第一道门槛。它不像 Python 那样语法简洁，也不像 Java 那样有完善的面向对象体系，但却能以极少的代码实现强大的系统管理功能。本文将从 Shell 的基本概念讲起，带你一步步掌握脚本编写的核心基础，完成从 “手动操作” 到 “自动化脚本” 的跨越。
一、认识 Shell：什么是 Shell，为什么需要它？
简单来说，Shell 是用户与操作系统内核之间的 “翻译官”—— 它接收用户输入的命令，传递给内核执行，并将结果返回给用户。我们在终端中输入的ls、cd、mkdir等命令，都是通过 Shell 解析执行的。
常见的 Shell 类型
不同的操作系统默认搭载的 Shell 可能不同，常见的有：
- bash：Linux 系统中最常用的 Shell，兼容 sh，支持丰富的扩展功能（如命令补全、历史记录）；
- zsh：功能更强大的 Shell，支持更多主题和插件，是很多开发者的个性化选择；
- sh：早期的 Bourne Shell，语法简单但功能有限，现在多被 bash 兼容替代。
在终端中输入echo $SHELL可以查看当前使用的 Shell，本文将以最通用的bash为例进行讲解。
为什么要学 Shell 编程？
想象以下场景：
- 每天需要手动备份 10 个目录的日志文件；
- 批量修改 100 个文件的命名格式；
- 定期检查服务器的磁盘使用率并发送告警。
这些重复劳动如果用 Shell 脚本实现自动化，能节省大量时间。Shell 脚本的核心价值在于 “批量执行命令 + 逻辑控制”，它能将一系列命令按顺序组织，并通过条件判断、循环等逻辑实现复杂任务。
二、第一个 Shell 脚本：Hello World 的诞生
编写 Shell 脚本的流程非常简单，只需三个步骤：创建文件→编写代码→赋予权限并执行。
1. 创建脚本文件
用任意文本编辑器（如 vim、nano）创建一个.sh后缀的文件，例如hello.sh：
vim hello.sh2. 编写脚本内容
在文件中输入以下代码：
#!/bin/bash
# 这是我的第一个Shell脚本
echo "Hello, Shell Programming!"代码解析：
- #!/bin/bash：称为 “shebang”，必须放在脚本第一行，指定脚本由 bash 解释执行；
- # 这是注释：#开头的行是注释，用于说明代码功能，不被执行；
- echo "..."：打印字符串到终端，类似其他语言的print函数。
3. 赋予执行权限并运行
刚创建的脚本默认没有执行权限，需要用chmod命令赋予：
chmod +x hello.sh # 赋予执行权限然后执行脚本：
./hello.sh # 输出：Hello, Shell Programming!也可以直接通过 bash 命令运行（无需执行权限）：
bash hello.sh # 同样生效小技巧：如果脚本放在/usr/local/bin等环境变量目录下，可直接输入文件名执行（如hello.sh），无需带路径。
三、Shell 变量：存储数据的容器
和其他编程语言一样，Shell 也需要变量来存储数据。但与 Python 等语言不同，Shell 变量的定义和使用有其独特性。
1. 变量的定义与赋值
定义变量的格式为变量名=值，注意等号两边不能有空格：
name="Alice" # 正确：字符串赋值
age=25 # 正确：数字赋值
# 错误写法：name = "Bob"（等号两边有空格）2. 变量的使用
使用变量时需在变量名前加$符号，例如：
#!/bin/bash
name="Alice"
echo "My name is $name" # 输出：My name is Alice
echo "Age: $age" # 输出：Age: （未定义的变量会被视为空）如果变量名与其他字符相邻，可用大括号{}区分：
echo "Hello, ${name}123" # 输出：Hello, Alice123（若不加{}会被解析为$name123）3. 环境变量与局部变量
- 局部变量：仅在当前脚本或终端中有效，如上面定义的name；
- 环境变量：全局生效，可被所有子进程访问，常用的有：
-
- $HOME：用户主目录（如/home/alice）；
-
- $PATH：命令搜索路径（存放可执行命令的目录）；
-
- $USER：当前登录用户名；
-
- $?：上一条命令的退出状态（0 表示成功，非 0 表示失败）。
查看环境变量可用echo，例如：
echo $HOME # 输出：/home/alice
echo $PATH # 输出：/usr/local/sbin:/usr/local/bin:...自定义环境变量需用export命令：
export WORK_DIR="/data/project" # 定义环境变量四、数据类型：字符串与数字的处理
Shell 是弱类型语言，变量默认都按字符串处理，但也支持数字运算。
1. 字符串操作
字符串是 Shell 中最常用的数据类型，支持拼接、截取、替换等操作。
（1）字符串拼接
直接将变量或字符串放在一起即可：
first="Hello"
last="World"
full="$first $last" # 拼接为"Hello World"
echo $full # 输出：Hello World（2）字符串长度
用${#变量名}获取长度：
str="Shell"
echo ${#str} # 输出：5（"Shell"有5个字符）（3）字符串截取
格式：${变量名:起始位置:长度}（起始位置从 0 开始）：
path="/home/user/docs/file.txt"
# 从第6个字符开始截取（跳过"/home/"）
echo ${path:6} # 输出：user/docs/file.txt
# 从第6个字符开始，截取4个字符
echo ${path:6:4} # 输出：user（4）字符串替换
- 替换第一个匹配项：${变量名/旧字符串/新字符串}
- 替换所有匹配项：${变量名//旧字符串/新字符串}
示例：
filename="report_2023_v1.txt"
# 替换第一个"_"为"-"
echo ${filename/_/-} # 输出：report-2023_v1.txt
# 替换所有"_"为"-"
echo ${filename//_/-} # 输出：report-2023-v1.txt2. 数字运算
Shell 默认将数字视为字符串，需用特殊语法进行运算，常用的有两种方式：
（1）$((表达式))
适合简单运算：
a=10
b=3
echo $((a + b)) # 输出：13
echo $((a * b)) # 输出：30
echo $((a / b)) # 输出：3（整数除法，向下取整）
echo $((a % b)) # 输出：1（取余数）（2）expr 命令
注意表达式中运算符两边需有空格：
expr 10 + 3 # 输出：13
expr 10 \* 3 # 乘法需加转义符\（避免被Shell解析）推荐使用$((...))，语法更简洁且支持变量直接参与运算。
五、输入输出与管道：数据的流转
Shell 脚本的输入输出控制和管道操作，是实现命令协作的核心。
1. 标准输入输出
默认情况下：
- 标准输入（stdin）：从键盘接收输入，文件描述符为 0；
- 标准输出（stdout）：输出到终端，文件描述符为 1；
- 标准错误（stderr）：错误信息输出到终端，文件描述符为 2。
2. 重定向：改变输入输出的方向
通过重定向符号可将输入输出指向文件：
- >：覆盖写入文件（如echo "test" > file.txt）；
- >>：追加写入文件（如echo "test" >> file.txt）；
- <：从文件读取输入（如read var < file.txt）；
- 2>：将错误信息写入文件（如ls error_dir 2> err.log）；
- &>：将标准输出和错误都写入文件（如command &> output.log）。
示例：
# 将命令输出写入文件（覆盖原有内容）
ls -l > file_list.txt
# 追加输出到文件
echo "新内容" >> file_list.txt
# 捕获错误信息
rm non_exist_file 2> error.log3. 管道：命令间的数据传递
管道符号|可将前一个命令的输出作为后一个命令的输入，实现命令协作：
# 查找包含"error"的日志行，并统计数量
cat app.log | grep "error" | wc -l
# 列出当前目录文件，按大小排序（逆序）
ls -l | sort -k5,5nr命令解析：
- grep "error"：筛选包含指定字符串的行；
- wc -l：统计行数；
- sort -k5,5nr：按第 5 列（文件大小）逆序（nr）排序。
六、实战案例：批量文件重命名脚本
掌握了基础语法后，我们来编写一个实用脚本：将指定目录下的所有.txt文件添加前缀（如2023_）。
脚本代码
#!/bin/bash
# 批量给txt文件添加前缀
# 使用方法：./rename_txt.sh 目录路径 前缀
# 检查参数是否正确
if [ $# -ne 2 ]; then
echo "使用错误！正确用法：$0 目录路径 前缀"
exit 1
fi
dir=$1
prefix=$2
# 检查目录是否存在
if [ ! -d "$dir" ]; then
echo "错误：目录 $dir 不存在！"
exit 1
fi
# 切换到目标目录
cd "$dir" || exit 1
# 遍历txt文件并添加前缀
for file in *.txt; do
# 跳过非文件（如目录）
if [ -f "$file" ]; then
new_name="${prefix}${file}"
mv "$file" "$new_name"
echo "已重命名：$file → $new_name"
fi
done
echo "批量重命名完成！"
代码解析
- $#表示参数个数，$0表示脚本名，$1、$2表示第一个和第二个参数；
- [ -d "$dir" ]判断是否为目录，[ -f "$file" ]判断是否为文件（条件判断语法将在后续文章详细讲解）；
- for file in *.txt遍历所有 txt 文件，mv命令执行重命名。
运行效果
# 创建测试文件
mkdir test_dir
touch test_dir/{a,b,c}.txt
# 执行脚本
./rename_txt.sh test_dir 2023_
# 输出结果
已重命名：a.txt → 2023_a.txt
已重命名：b.txt → 2023_b.txt
已重命名：c.txt → 2023_c.txt批量重命名完成！
七、总结
- Shell 的作用与常见类型；
- 脚本的创建、执行流程；
- 变量定义、数据类型（字符串、数字）；
- 输入输出重定向与管道操作；
- 一个实战案例（批量重命名文件）。