Shell 编程核心基础：输入输出与运算详解
一、引言
在 Linux 系统管理与自动化运维领域，Shell 脚本凭借其强大的灵活性与高效性成为必备技能。其中，输入输出处理与数据运算是 Shell 编程的核心基础，掌握这些知识能让脚本实现数据交互、文件操作及逻辑计算等关键功能。
二、输入输出核心操作
2.1 重定向：精准控制数据流向
重定向用于改变命令的输入输出源，分为覆盖式与追加式两类：
覆盖式重定向（> / <）
# 将echo内容覆盖写入文件
echo "file1.txt" > file.txt
# 从文件读取内容作为命令输入
cat < file.txt
追加式重定向（>> / <<）
# 追加内容到文件末尾
echo "file2.txt" >> file.txt
# 多行内容追加（EOF分界符）
cat << EOF >> config.ini
[db]
host=127.0.0.1
port=3306
EOF
2.2 管道符：命令间的数据桥梁
管道符 | 用于将前一个命令的输出作为后一个命令的输入，实现流水线处理：
# 过滤环境变量中的SHELL信息
env | grep SHELL
# 统计当前目录文件数
ls -l | wc -l
2.3 后台执行：释放终端资源
& 符号可将命令置于后台执行，避免阻塞终端：
# 前台执行（阻塞4秒）
sleep 4
# 后台执行（立即返回）
sleep 10 &
# 查看后台进程
ps aux | grep sleep
2.4 EOF：动态生成格式化内容
EOF（End of File）用于在脚本中生成带格式的多行内容，支持自定义分界符：
# 生成请假条（注意EOF需顶格）
cat << EOF
=================请假条=================
尊敬的王老师：
我因身体不适，需请假1天。
请假人：张三 日期：2023-10-01
EOF
- 技巧：使用
<<-可自动忽略 EOF 前的制表符（Tab），方便代码缩进。
三、输出格式化：让信息清晰易读
3.1 echo：灵活的输出工具
- 常用选项
-n：不自动换行-e：启用转义字符（如\n换行、\t制表符）
echo -e "姓名：张三\n年龄：25\t职位：运维工程师"
颜色控制
通过转义序列 \033[背景色;字体色m 设置颜色（结尾用 \033[0m 恢复默认）：
echo -e "\033[41;37m 红底白字警告！ \033[0m"
颜色代码表：
| 颜色 | 字体色（3x） | 背景色（4x） |
|---|---|---|
| 黑色 | 30 | 40 |
| 红色 | 31 | 41 |
| 绿色 | 32 | 42 |
| 黄色 | 33 | 43 |
四、数据运算：让脚本动起来
4.1 整数运算：基础算术操作
- 运算符：
+（加）、-（减）、*（乘）、/（除）、%（取余） - 计算方式
$((表达式))：最常用，支持变量与运算符
a=10
b=3
echo $((a * b + 5)) # 输出35
let 命令：直接对变量赋值
let "c = a * b + 5"
echo $c # 输出35
expr 命令：需转义乘号 *
expr $a \* $b + 5 # 输出35
4.2 赋值运算：简化变量操作
- 复合赋值：
+=、-=、*=、/=、%=
a=5
a+=3 # 等价于 a=a+3，结果8
a*=2 # 等价于 a=a*2，结果16
自增 / 自减：++、--（前置 / 后置不影响数值结果）
a=5 echo $((a++)) # 输出5，a变为6
echo $((++a)) # 输出7，a变为7
4.3 案例：鸡兔同笼问题
需求：已知头数 h 和脚数 f，计算鸡兔数量。
脚本：
#!/bin/bash
h=$1 # 头数
f=$2 # 脚数
rabbit=$(( (f - 2*h) / 2 )) # 兔的数量
chicken=$(( h - rabbit )) # 鸡的数量
echo "鸡：$chicken 只，兔：$rabbit 只"
执行：
bash script.sh 30 88 # 输出：鸡：16 只，兔：14 只