Bash 进阶实战：函数、数组与正则表达式全解析
在 Linux 系统管理和自动化运维中，Bash 脚本是不可或缺的工具。掌握函数、数组和正则表达式这三大核心特性，能让你的脚本从“简单指令堆砌”升级为“模块化、高效化的工具”。本文将结合实例，详细讲解这三大特性的用法，帮你夯实 Bash 进阶基础。
一、Bash 自定义函数：让代码更模块化
函数的核心价值是“代码复用”——把重复执行的逻辑封装成独立模块，既减少冗余，又便于维护。Bash 中函数的定义和调用都非常简洁，且支持参数传递与返回值处理。
1.1 函数的定义格式
Bash 函数有两种常用定义方式，推荐使用第一种（结构更清晰）：
# 方式1：标准格式（推荐）
function 函数名() {
命令序列 # 函数体：可包含普通命令、流程控制（if/for等）
}
# 方式2：简化格式（省略 function 关键字）
函数名() {
命令序列
}
注意事项：
- 函数名需符合“字母/数字/下划线”规则，且不能以数字开头（如
sum1合法，1sum非法）； - 函数体的
{}前后需留空格（或换行），否则会语法报错； - 函数必须先定义，再调用（Bash 按顺序执行脚本，未定义的函数无法调用）。
1.2 函数的调用：直接用函数名
调用函数无需加括号，直接写“函数名”即可。如果需要传递参数，在函数名后紧跟参数（空格分隔）。
示例1：无参数函数
#!/bin/bash
# 定义一个打印欢迎信息的函数
function print_welcome() {
echo "====================="
echo " 欢迎使用 Bash 工具 "
echo "====================="
}
# 调用函数（直接写函数名）
print_welcome
执行结果：
=====================
欢迎使用 Bash 工具
=====================
1.3 函数的参数传递：用 $n 接收
Bash 函数不支持“形参定义”，而是通过 $n 接收外部传递的参数（$1 表示第1个参数，$2 表示第2个，以此类推）。若参数序号≥10，需用 ${10} 表示（避免与 $1+0 混淆）。
示例2：带参数的求和函数
#!/bin/bash
# 定义求和函数：接收2个参数，计算并打印结果
function sum() {
# $1 接收第一个参数，$2 接收第二个参数
local num1=$1 # local 关键字：定义局部变量（仅函数内可用）
local num2=$2
# 验证输入是否为数字（避免计算报错）
if ! [[ "$num1" =~ ^[0-9]+$ ]] || ! [[ "$num2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then
echo "错误：请输入有效的正整数！"
return 1 # 返回错误状态码（非0表示失败）
fi
local result=$((num1 + num2))
echo "求和结果：$num1 + $num2 = $result"
}
# 调用函数：传递2个参数（10和20）
sum 10 20
# 再次调用：传递其他参数
sum 30 45
执行结果：
求和结果：10 + 20 = 30
求和结果：30 + 45 = 75
1.4 函数的返回值：用 $? 接收
Bash 函数的返回值有两种常见形式：
- 状态码返回：用
return 数值返回（仅支持 0-255 的整数，0 表示成功，非0表示失败），外部通过$?获取； - 结果返回：若需返回字符串或大于255的数字，可在函数内用
echo输出结果，外部通过变量=$(函数名)捕获。
示例3：两种返回值的用法
#!/bin/bash
# 1. 状态码返回：判断数字是否为偶数
function is_even() {
local num=$1
if (( num % 2 == 0 )); then
return 0 # 是偶数：返回成功状态码
else
return 1 # 不是偶数：返回失败状态码
fi
}
# 2. 结果返回：计算数字的平方（返回大于255的结果）
function square() {
local num=$1
echo $((num * num)) # 用 echo 输出结果
}
# 测试状态码返回
is_even 12
if [ $? -eq 0 ]; then # $? 获取上一个命令（函数）的返回码
echo "12 是偶数"
else
echo "12 是奇数"
fi
# 测试结果返回
result=$(square 20) # 捕获函数的 echo 输出
echo "20 的平方是：$result"
执行结果：
12 是偶数
20 的平方是：400
二、Bash 数组：高效管理批量数据
当需要处理“一组相关数据”（如服务器列表、日志文件名、配置参数）时，数组是最优选择。Bash 支持一维数组（不支持多维），可灵活实现数据的定义、读取、遍历和修改。
2.1 数组的定义：3种常见方式
Bash 数组无需声明长度，直接赋值即可，元素间用空格分隔。
# 方式1：直接定义（最常用）
array_name=(元素1 元素2 元素3 ...)
server_list=("192.168.1.10" "192.168.1.20" "192.168.1.30") # 示例：服务器IP数组
# 方式2：单独定义元素（指定索引）
array_name[索引]=元素
fruit[0]="apple"
fruit[1]="banana"
fruit[5]="orange" # 索引可跳过，未赋值的索引默认为空
# 方式3：从命令输出创建数组（将命令结果按空格分割为数组元素）
file_list=($(ls /home/user/docs)) # 示例：将 /home/user/docs 下的文件存入数组
2.2 数组的读取：获取单个或所有元素
数组元素的索引从 0 开始，通过 ${数组名[索引]} 读取单个元素；通过 ${数组名[@]} 或 ${数组名[*]} 读取所有元素。
示例4：读取数组元素
#!/bin/bash
# 定义数组
fruit=("apple" "banana" "orange" "grape")
# 1. 读取指定索引的元素
echo "索引0的元素：${fruit[0]}" # 输出 apple
echo "索引2的元素：${fruit[2]}" # 输出 orange
# 2. 读取所有元素（两种方式）
echo "所有元素（@）：${fruit[@]}" # 输出 apple banana orange grape
echo "所有元素（*）：${fruit[*]}" # 输出 apple banana orange grape
# 3. 获取数组长度（元素个数）
echo "数组长度：${#fruit[@]}" # 输出 4
2.3 数组的遍历：两种实用方式
遍历数组即“逐个处理元素”，常用 for 循环实现，根据场景选择不同方式。
方式1：直接遍历所有元素（推荐，无需关心索引）
#!/bin/bash
fruit=("apple" "banana" "orange" "grape")
echo "方式1：遍历所有元素"
for item in "${fruit[@]}"; do # 用 @ 确保元素包含空格时也能正确处理
echo "水果：$item"
done
方式2：按索引遍历（需处理索引时用，如修改元素）
#!/bin/bash
fruit=("apple" "banana" "orange" "grape")
length=${#fruit[@]} # 获取数组长度
echo -e "\n方式2：按索引遍历"
for ((i=0; i<length; i++)); do
echo "索引$i：${fruit[$i]}"
# 示例：修改元素（给每个水果加前缀）
fruit[$i]="fresh_${fruit[$i]}"
done
# 输出修改后的数组
echo -e "\n修改后的数组：${fruit[@]}"
执行结果：
方式1：遍历所有元素
水果：apple
水果：banana
水果：orange
水果：grape
方式2：按索引遍历
索引0：apple
索引1：banana
索引2：orange
索引3：grape
修改后的数组：fresh_apple fresh_banana fresh_orange fresh_grape
三、Bash 正则表达式：精准过滤文本数据
正则表达式（简称“正则”）是“描述字符串模式的规则”，核心用途是检索、过滤、替换符合规则的文本。在 Bash 中，常用 grep 命令结合正则处理日志、配置文件等文本数据。
3.1 常用工具：grep 与正则搭配
grep 是 Bash 中最常用的文本过滤工具，支持基础正则和扩展正则（需加 -E 参数），以下是高频选项：
| 选项 | 功能说明 |
|---|---|
-E |
启用扩展正则（无需对 {}、+、? 等元字符转义） |
-c |
统计匹配到的行数 |
-i |
忽略大小写（如匹配 Apple 和 apple） |
-o |
只输出匹配到的内容（而非整行） |
-v |
反向匹配（输出不包含匹配内容的行） |
-n |
显示匹配行的行号 |
--color=auto |
高亮显示匹配到的内容（终端中更易识别） |
3.2 核心元字符：构建正则规则
正则的核心是“元字符”——具有特殊含义的字符，掌握这些元字符就能组合出任意规则。以下是 Bash 中常用的元字符（分基础版和进阶版）：
基础元字符（必掌握）
| 元字符 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|
^ |
匹配行首（开头位置） | ^root：匹配以 root 开头的行 |
$ |
匹配行尾（结束位置） | bash$：匹配以 bash 结尾的行 |
. |
匹配除换行符（\n）外的任意单个字符 | r..t：匹配 root、rest 等 |
[list] |
匹配“list”中的任意一个字符 | [abc]：匹配 a、b 或 c |
[^list] |
反向匹配（匹配“list”之外的任意一个字符） | [^0-9]：匹配非数字字符 |
* |
匹配前面的子表达式“0次或多次” | ro* t：匹配 rt、rot、root 等 |
进阶元字符（扩展正则，需加 -E）
| 元字符 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|
{n} |
精确匹配“前面的子表达式”n次 | o{2}：匹配 oo（如 food 中的 oo） |
{n,} |
至少匹配“前面的子表达式”n次 | o{2,}：匹配 oo、ooo 等 |
{n,m} |
匹配“前面的子表达式”n到m次（n≤m） | o{1,2}：匹配 o 或 oo |
+ |
匹配“前面的子表达式”1次或多次（等价于 {1,}） |
o+：匹配 o、oo 等 |
? |
匹配“前面的子表达式”0次或1次（等价于 {0,1}） |
o?：匹配空或 o |
3.3 实战示例：用正则解决实际问题
以下示例基于 /etc/passwd 文件（Linux 系统用户配置文件），演示正则的实际用法。
示例5：匹配以 root 开头的行（行首匹配 ^）
# 匹配以 root 开头的行，并显示行号
grep -n "^root" /etc/passwd
结果（类似）：
1:root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
示例6：匹配以 bash 结尾的行（行尾匹配 $）
# 匹配以 bash 结尾的行，高亮显示
grep --color=auto "bash$" /etc/passwd
结果（类似）：
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
user:x:1000:1000:user:/home/user:/bin/bash
示例7：匹配包含 3 个数字的行（用 [0-9] 和 {3}）
# 启用扩展正则（-E），匹配包含 3 个连续数字的行，统计行数（-c）
grep -Ec "[0-9]{3}" /etc/passwd
结果（类似）：
5 # 表示有5行包含3个连续数字
示例8：反向匹配（排除以 # 开头的注释行）
# 查看 /etc/ssh/sshd_config，排除注释行（-v）和空行（^$）
grep -vE "^#|^$" /etc/ssh/sshd_config
结果：仅显示配置文件中的有效配置行（无注释、无空行）。
四、总结：三大特性的核心应用场景
| 特性 | 核心价值 | 典型应用场景 |
|---|---|---|
| 自定义函数 | 代码复用、模块化 | 封装重复逻辑（如日志打印、参数验证）、构建脚本框架 |
| 数组 | 批量管理相关数据 | 存储服务器列表、文件列表、配置参数，实现批量操作（如批量 ping 服务器） |
| 正则表达式 | 精准过滤、检索文本 | 分析日志（如提取错误信息）、处理配置文件（如筛选有效配置）、验证输入格式 |
掌握这三大特性后，你可以写出更简洁、高效、易维护的 Bash 脚本。建议结合实际需求多练手（如写一个“批量检查服务器存活状态”的脚本，用数组存服务器IP，用函数封装 ping 逻辑，用正则过滤 ping 结果），逐步提升 Bash 实战能力。