目录
Shell 脚本编程是 Linux/Unix 系统中自动化任务、批量处理和系统管理的核心技术。它通过将一系列命令按逻辑组织成文本文件，实现自动化执行，极大提升了工作效率。以下从基础到进阶详细介绍 Shell 脚本编程：
一、什么是 Shell 脚本？
- Shell：是用户与操作系统内核交互的命令行解释器（如 bash、zsh、sh 等），负责解析并执行用户输入的命令。
- Shell 脚本：将一系列 Shell 命令按逻辑顺序写入文本文件，通过解释器批量执行，实现自动化任务（如日志分析、备份、部署等）。
最常用的 Shell 是 bash（Bourne Again SHell），本文以 bash 为例讲解。
二、基础入门：脚本创建与执行
1. 脚本文件格式
Shell 脚本文件以 .sh 为扩展名（非强制），开头必须指定解释器（shebang 行）：
#!/bin/bash
# 这是注释（# 开头的行为注释）
echo "Hello, Shell Script!" # 输出内容#!/bin/bash：指定脚本由 bash 解释器执行（必须放在第一行）。
2. 执行脚本的 3 种方式
方式 1（推荐）：赋予执行权限后直接运行
chmod +x script.sh # 赋予执行权限
./script.sh # 运行脚本（需在脚本所在目录）方式 2：通过 bash 解释器直接调用
bash script.sh # 无需执行权限，直接用 bash 运行方式 3：通过
source或.执行（会在当前 Shell 环境中运行，变量可保留）source script.sh # 等价于 . script.sh
三、核心语法：变量与输入输出
1. 变量定义与使用
定义变量：变量名 = 值（等号两边无空格）
name="Alice" # 字符串变量
age=25 # 数值变量使用变量：通过 $变量名 或 ${变量名} 引用（{} 用于区分边界）
echo "Name: $name" # 输出：Name: Alice
echo "Age: ${age}岁" # 输出：Age: 25岁（{} 避免歧义）只读变量：用 readonly 定义，无法修改
readonly pi=3.14
pi=3.1415 # 报错：pi: readonly variable删除变量：用 unset（只读变量不可删除）
unset name # 删除 name 变量2. 字符串处理
单引号 vs 双引号：
单引号 ''：字符串原样输出，不解析变量和转义字符
echo 'Name: $name' # 输出：Name: $name 双引号 ""：解析变量和转义字符（如 \n 换行）
echo "Name: $name" # 输出：Name: Alice字符串长度：${#变量名}
echo "Length of name: ${#name}" # 输出：5（"Alice" 长度为 5）字符串截取：${变量名:起始位置:长度}
str="hello world"
echo ${str:6:5} # 输出：world（从索引 6 开始，取 5 个字符）3. 特殊变量（脚本参数与状态）
| 变量 | 含义 |
|---|---|
$0 |
脚本文件名 |
$1~$n |
脚本的第 1~n 个参数（$1 是第一个参数） |
$# |
参数的总个数 |
$* |
所有参数的集合（作为单个字符串） |
$@ |
所有参数的集合（作为独立字符串） |
$? |
上一个命令的退出状态（0 表示成功） |
$$ |
当前脚本的进程 ID（PID） |
示例：script.sh 内容
#!/bin/bash
echo "脚本名：$0"
echo "第一个参数：$1"
echo "参数总数：$#"
echo "所有参数：$@"执行：./script.sh apple banana，输出：
脚本名：./script.sh
第一个参数：apple
参数总数：2
所有参数：apple banana4. 输入输出重定向
输出重定向：将命令结果写入文件（覆盖 / 追加）
echo "Hello" > output.txt # 覆盖写入 output.txt
echo "World" >> output.txt # 追加写入 output.txt输入重定向：从文件读取输入（替代键盘输入）
wc -l < input.txt # 统计 input.txt 的行数（等价于 wc -l input.txt）管道 |：将前一个命令的输出作为后一个命令的输入
ps aux | grep "python" # 查找包含 "python" 的进程四、控制结构：条件与循环
1. 条件判断（if-else）
语法：
if 条件; then
# 条件成立时执行
elif 条件; then
# 其他条件成立时执行
else
# 所有条件不成立时执行
fi条件表达式：用 [ ]（test 命令的简写）或 [[ ]]（bash 扩展，支持更多特性），注意括号前后必须有空格。
常见判断类型：
数值比较：-eq（等于）、-ne（不等于）、-gt（大于）、-lt（小于）等
a=10
b=20
if [ $a -lt $b ]; then
echo "$a < $b"
fi字符串比较：=（等于）、!=（不等于）、-z（空字符串）、-n（非空字符串）
str="test"
if [ -n "$str" ]; then # 字符串非空
echo "str is not empty"
fi文件测试：-f（普通文件）、-d（目录）、-r（可读）、-w（可写）、-x（可执行）
file="script.sh"
if [ -f "$file" ] && [ -x "$file" ]; then # 是文件且可执行
echo "$file is an executable file"
fi2. 循环（for/while）
（1）for 循环
语法 1：遍历列表
for fruit in apple banana orange; do
echo "Fruit: $fruit"
done语法 2：类 C 风格（循环范围）
for ((i=1; i<=5; i++)); do
echo "Count: $i"
done语法 3：遍历目录文件
for file in ./test/*; do # 遍历 test 目录下的所有文件
if [ -f "$file" ]; then
echo "File: $file"
fi
done（2）while 循环（条件为真时持续执行）
count=1
while [ $count -le 3 ]; do
echo "Count: $count"
count=$((count + 1)) # 变量自增（算术运算用 $(( ))）
done无限循环（配合 break 退出）：
while true; do
read -p "输入 q 退出：" input
if [ "$input" = "q" ]; then
break # 退出循环
fi
done3. case 语句（多分支判断）
适用于变量匹配多个固定值的场景：
read -p "输入分数（A/B/C）：" grade
case $grade in
A) echo "优秀" ;;
B) echo "良好" ;;
C) echo "及格" ;;
*) echo "无效输入" ;; # * 匹配所有未列出的值
esac五、函数：代码复用
1. 函数定义与调用
# 定义函数
greet() {
echo "Hello, $1!" # $1 是函数的第一个参数
}
# 调用函数（传递参数）
greet "Bob" # 输出：Hello, Bob!2. 函数返回值
通过 return 返回状态码（0~255，0 表示成功）
add() {
return $(( $1 + $2 )) # 返回两数之和（状态码范围限制，不适合大数值）
}
add 3 5
echo "结果：$?" # 输出：8（$? 获取上一个命令的返回值）通过 echo 输出结果（适合返回字符串或大数值）
multiply() {
echo $(( $1 * $2 )) # 输出乘积
}
result=$(multiply 4 5) # 用 $() 捕获输出
echo "结果：$result" # 输出：20六、常用工具：文本处理与系统操作
Shell 脚本的强大之处在于结合各类命令工具，常见场景：
1. 文本处理
grep：查找匹配的行（支持正则表达式）
grep "error" app.log # 从 app.log 中查找包含 "error" 的行awk：按列处理文本（数据提取、统计）
awk '{print $1, $3}' data.txt # 打印 data.txt 的第 1 列和第 3 列
sed：文本替换（批量修改内容）
sed -i 's/old/new/g' file.txt # 将 file.txt 中所有 "old" 替换为 "new"
2. 系统操作
find：查找文件
find /home -name "*.txt" # 在 /home 下查找所有 .txt 文件
tar：压缩 / 解压文件
tar -czf backup.tar.gz ./data # 压缩 data 目录为 backup.tar.gz
df/du：查看磁盘空间
df -h # 查看磁盘使用情况（人类可读格式）七、错误处理与调试
1. 错误处理
set -e：脚本中任何命令失败（返回非 0 状态）时立即退出
#!/bin/bash
set -e # 开启错误退出
command1 # 若失败，脚本直接退出
command2 # 不会执行trap：捕获信号（如脚本退出时执行清理操作）
cleanup() {
echo "脚本退出，执行清理..."
# 清理临时文件等操作
}
trap cleanup EXIT # 脚本退出时调用 cleanup 函数2.脚本调试
- 执行时加
-x参数：打印执行的每一条命令（方便定位问题）
bash -x script.sh # 调试模式运行脚本八、实战示例：自动备份脚本
#!/bin/bash
# 功能：每天备份指定目录到 /backup，并保留最近 7 天的备份
# 配置参数
SOURCE_DIR="/home/user/documents" # 要备份的目录
BACKUP_DIR="/backup" # 备份存储目录
DATE=$(date +%Y%m%d) # 当前日期（如 20231001）
BACKUP_FILE="$BACKUP_DIR/doc_backup_$DATE.tar.gz"
# 检查源目录是否存在
if [ ! -d "$SOURCE_DIR" ]; then
echo "错误：源目录 $SOURCE_DIR 不存在！"
exit 1 # 非 0 状态表示失败
fi
# 创建备份目录（若不存在）
mkdir -p "$BACKUP_DIR"
# 执行备份
echo "开始备份 $SOURCE_DIR 到 $BACKUP_FILE..."
tar -czf "$BACKUP_FILE" "$SOURCE_DIR"
# 检查备份是否成功
if [ $? -eq 0 ]; then
echo "备份成功！"
else
echo "备份失败！"
exit 1
fi
# 删除 7 天前的备份
echo "清理 7 天前的备份..."
find "$BACKUP_DIR" -name "doc_backup_*.tar.gz" -mtime +7 -delete
echo "操作完成！"九、最佳实践
- 注释清晰：关键步骤添加注释，说明用途和逻辑。
- 变量复用：将路径、配置等定义为变量，方便维护。
- 检查边界：执行命令前检查文件 / 目录是否存在、权限是否足够。
- 避免硬编码：通过参数或配置文件传递可变值。
- 测试脚本：先用
bash -n script.sh检查语法错误，再逐步调试。
十、应用场景
- 系统监控：定时检查磁盘、内存、进程状态。
- 日志分析：批量处理日志文件，提取关键信息。
- 自动化部署：一键部署代码、配置环境。
- 批量处理：批量重命名文件、转换格式等。