Shell脚本（1）

Shell脚本编程规范与变量：从基础到实战

在Linux系统运维与自动化开发中，Shell脚本是不可或缺的工具。它能将复杂的命令序列、流程控制逻辑整合为可复用的程序，极大提升工作效率。本文将从Shell的核心概念出发，详细讲解脚本编程规范、变量使用及常见操作，帮助初学者快速入门Shell开发。

一、前言：编程语言的分类与Shell定位

在学习Shell前，我们先明确它在编程语言体系中的位置：

1. 编程语言的两大范式

类型	核心思想	适用场景	代表语言
面向过程	按步骤拆解任务，指令为中心	问题规模小、流程清晰的场景	C、Shell
面向对象	抽象为“对象”，数据为中心	复杂系统、大规模开发	Java、Python、Golang

面向过程语言更适合自动化脚本、简单工具开发，比如批量执行命令、定时备份；而面向对象语言则用于构建大型应用（如电商系统、云平台）。

2. 编程语言排名参考

了解语言流行度有助于选择学习方向，可通过TIOBE指数实时查看（2024年数据中，Python、C、Java稳居前三，Shell虽未进入前十，但在Linux运维领域不可或缺）。

二、Shell核心概念：什么是Shell？

1. Shell的定义

Shell是命令解释器，介于操作系统内核与用户之间，负责：

• 接收用户输入的命令
• 将命令解释为内核可执行的二进制指令
• 接收内核执行结果，反馈到终端显示

简单来说，Shell就是“翻译官”——把人类能理解的命令，翻译成计算机能懂的语言。

2. Shell的作用

Linux系统中，Shell的核心作用是连接用户与内核：

• 交互式场景：用户输入ls、cd等命令，Shell实时解释执行
• 非交互式场景：执行Shell脚本文件，自动完成一系列命令

3. 常见Shell解释器

不同Shell的语法和功能略有差异，可通过cat /etc/shells查看系统支持的Shell类型：

• /bin/bash：CentOS/RHEL默认Shell，功能最完善，兼容性强
• /bin/sh：bash的软链接（部分系统已被bash替代）
• /bin/tcsh//bin/csh：C语言风格Shell，较少使用
• /sbin/nologin：禁止用户登录的“特殊Shell”

为什么/etc/shells要记录合法Shell？
系统服务（如SSH、FTP）会通过该文件判断用户是否有权限登录，只有在列表中的Shell才能用于用户登录。

三、Shell脚本基础：从构成到执行

1. Shell脚本的定义与作用

Shell脚本是包含命令、变量、流程控制的文本文件，无需编译，直接由Shell解释执行。它的核心价值是：

• 自动化重复操作（如批量添加用户、软件部署）
• 整合复杂命令（如日志分析、数据备份）
• 标准化操作流程（避免人工操作失误）

2. Shell脚本的构成

一个规范的Shell脚本包含三部分：

1. 解释器声明：第一行#!/bin/bash，指定脚本由bash解释执行（若不写，系统会用默认Shell执行）
2. 注释信息：以#开头，说明脚本功能、作者、日期等（注释不执行，仅用于可读性）
3. 可执行语句：实际执行的命令（如echo、cd、ls等）

示例：第一个Shell脚本

#!/bin/bash
# 脚本名称：first.sh
# 功能：查看/boot目录下的内核文件
# 作者：XXX
# 日期：2024-05-XXcd /boot  # 切换到/boot目录
echo "当前目录：$(pwd)"  # 输出当前路径
echo "内核文件列表："
ls -lh vml*  # 查看以vml开头的内核文件

3. Shell脚本的执行步骤

步骤1：创建脚本文件

用vim或nano创建文件，如vim first.sh，写入上述代码。

步骤2：赋予执行权限

Shell脚本需要可执行权限才能运行，通过chmod命令设置：

chmod +x first.sh  # 赋予所有用户执行权限

步骤3：执行脚本

Shell脚本有4种常见执行方式，适用于不同场景：

执行方式	命令示例	特点	适用场景
路径执行	./first.sh 或 /home/xxx/first.sh	需要执行权限，用脚本指定的解释器	正式环境、脚本部署
bash/sh 执行	bash first.sh 或 sh first.sh	无需执行权限，强制用bash/sh解释	快速测试、脚本调试
source 执行	source first.sh 或 . first.sh	在当前Shell中执行（变量会生效）	加载配置文件（如.bashrc）
管道执行	`cat first.sh	bash`	无需执行权限，通过管道传递脚本内容

注意：source执行与其他方式的区别
用./first.sh或bash first.sh执行时，会启动子Shell，脚本中定义的变量不会影响当前Shell；而source会在当前Shell中执行，变量会生效（如执行source ~/.bashrc加载环境变量）。

四、Shell变量：定义与使用

变量是Shell脚本的核心组件，用于存储数据（如路径、数值、字符串），方便后续调用和修改。

1. 变量的命名规则

Shell变量命名需遵守以下规则（违反会报错或导致异常）：

• 首字符：必须是字母（a-z/A-Z） 或下划线（_），不能以数字开头
• 组成：只能包含字母、数字、下划线，不能有空格或特殊符号（如$、!）
• 大小写敏感：name和Name是两个不同变量
• 禁止使用关键字：不能用Shell预留关键字（如if、for、while）

示例：合法与非法变量名

变量名	合法性	原因
user_name	合法	字母开头，下划线连接
_age	合法	下划线开头
1score	非法	数字开头
my name	非法	包含空格
if	非法	关键字

2. 变量的定义与赋值

基本语法

变量名=值  # 注意：等号前后不能有空格！

示例：定义不同类型的变量

# 字符串变量（值含空格时需用引号包裹）
name="Zhang San"
city='Beijing'# 数值变量
age=25
score=98.5# 命令结果赋值（用`命令`或$(命令)）
current_dir=$(pwd)  # 获取当前路径
file_count=`ls -l | wc -l`  # 获取当前目录文件数

注意：字符串赋值的引号差异

• 双引号（" "）：允许变量展开（如echo "Name: $name"会输出Name: Zhang San）
• 单引号（' '）：禁止变量展开（如echo 'Name: $name'会输出Name: $name）

3. 变量的使用

使用变量时，需在变量名前加$符号，格式为$变量名或${变量名}（后者用于避免歧义）。

示例：变量的调用

name="Li Si"
echo "姓名：$name"  # 输出：姓名：Li Si
echo "年龄：${age}岁"  # 输出：年龄：25岁（${}避免与后续字符混淆）# 变量重新赋值
age=26
echo "更新后年龄：$age"  # 输出：更新后年龄：26

4. 特殊变量：Shell内置变量

除了自定义变量，Shell还提供了内置特殊变量，用于获取命令行参数、执行状态等，常用如下：

变量	含义	示例
$0	脚本文件名	执行./first.sh时，$0为./first.sh
$1~$n	命令行第1~n个参数	执行./test.sh a b c时，$1=a、$2=b
$#	命令行参数总数	上述示例中$#=3
$?	上一条命令的执行状态（0=成功，非0=失败）	执行ls后echo $?输出0，执行ls xxx后输出2
$$	当前脚本的进程ID（PID）	echo $$输出脚本运行时的PID
$!	后台运行的最后一个进程的ID号	echo $!输出最后一个进程ID

示例：使用特殊变量

#!/bin/bash
# 脚本名：ceshi.sh
echo "脚本名：$0"
echo "第1个参数：$1"
echo "第2个参数：$2"
echo "参数总数：$#"
echo "当前PID：$$"# 执行后查看结果
bash test.sh hello world
# 输出：
# 脚本名：test.sh
# 第1个参数：hello
# 第2个参数：world
# 参数总数：2
# 当前PID：12345

五、重定向与管道：Shell的“数据流控制”

在Shell脚本中，“重定向”和“管道”是处理命令输入输出的核心技术，常用于日志记录、结果过滤等场景。

1. 标准输入/输出/错误

Linux系统中，每个进程默认打开3个文件描述符（FD），对应不同的数据流：

文件描述符	名称	作用	默认设备
0	标准输入（STDIN）	接收命令的输入数据	键盘
1	标准输出（STDOUT）	输出命令的正常结果	显示器
2	标准错误（STDERR）	输出命令的错误信息	显示器

默认情况下，命令从键盘读入输入，将正常结果和错误信息都输出到显示器。而“重定向”就是改变这些数据流的方向（如输出到文件）。

2. 重定向操作

（1）输出重定向：> 与 >>

将命令的正常输出（STDOUT）保存到文件，而非显示器：

• 命令 > 文件名：覆盖文件原有内容（若文件不存在则创建）
• 命令 >> 文件名：追加到文件尾部（不覆盖原有内容）

示例：输出重定向

# 将uname -r（内核版本）的结果覆盖保存到kernel.txt
uname -r > kernel.txt# 将date（当前时间）的结果追加到kernel.txt
date >> kernel.txt# 查看结果
cat kernel.txt
# 输出：
# 3.10.0-1160.el7.x86_64
# 2024年 05月 20日 星期一 15:30:00 CST

（2）错误重定向：2> 与 2>>

将命令的错误信息（STDERR）保存到文件，常用于收集错误日志：

• 命令 2> 文件名：覆盖错误日志
• 命令 2>> 文件名：追加错误日志

示例：错误重定向

# 尝试查看不存在的文件，将错误信息保存到error.log
ls /xxx/yyy 2> error.log# 查看错误日志
cat error.log
# 输出：ls: 无法访问/xxx/yyy: 没有那个文件或目录

（3）混合重定向：&> 与 2>&1

将“正常输出”和“错误信息”保存到同一个文件：

• 命令 &> 文件名：覆盖保存所有输出
• 命令 > 文件名 2>&1：等价于&>，先将STDOUT输出到文件，再将STDERR重定向到STDOUT

示例：混合重定向

# 将ls的正常结果和错误信息都保存到all.log
ls /etc/passwd /xxx/yyy &> all.log# 查看结果
cat all.log
# 输出：
# /etc/passwd
# ls: 无法访问/xxx/yyy: 没有那个文件或目录

（4）输入重定向：<

将命令的输入来源从键盘改为文件：

• 命令 < 文件名：命令从文件读取输入，而非等待键盘输入

示例：输入重定向

# 1. 创建密码文件（注意：实际生产中不建议明文存储密码）
echo "123456" > pass.txt# 2. 给用户jerry设置密码，从pass.txt读取密码（避免交互式输入）
passwd --stdin jerry < pass.txt
# 输出：更改用户 jerry 的密码 。
# 密码更改成功。

3. 管道操作：|

管道（|）是Shell中最强大的功能之一，它能将左侧命令的输出作为右侧命令的输入，实现多命令协同工作。

语法：命令1 | 命令2 | 命令3

示例：管道的常见用法

# 1. 查找系统中安装的httpd相关包
rpm -qa | grep httpd# 2. 查看根目录磁盘使用率（过滤根分区，提取使用率数值）
df -h | grep "/$" | awk '{print "根目录使用率：" $5}'# 3. 统计/var/log目录下.log文件的总行数
ls /var/log/*.log | xargs cat | wc -l

管道的核心价值：拆分复杂任务
比如“统计根目录使用率”，若不用管道，需要先执行df -h，手动找到根分区行，再提取使用率；用管道则可一步完成，且便于整合到脚本中自动化执行。

六、总结与实践建议

1. 核心知识点回顾

• Shell定位：命令解释器，连接用户与内核，适合自动化脚本开发
• 脚本规范：必须有#!/bin/bash声明，多写注释，变量命名遵循蛇形命名法（如user_name）
• 执行方式：路径执行（需权限）、bash执行（无需权限）、source执行（当前Shell生效）
• 重定向与管道：控制数据流方向，实现日志记录、结果过滤等功能

2. 实践建议

1. 从简单脚本入手：先写小脚本（如备份文件、查看系统信息），熟悉语法后再写复杂逻辑
2. 重视注释：脚本不仅是给机器执行的，更是给人看的，清晰的注释能减少后续维护成本
3. 调试技巧：用bash -x 脚本名执行脚本，查看每一步命令的执行过程（如bash -x first.sh）
4. 安全意识：避免在脚本中明文存储密码，执行未知脚本前先查看内容（cat 脚本名），防止恶意代码

通过本文的学习，你已经掌握了Shell脚本的核心基础。后续可进一步学习流程控制（if、for、while）、函数、数组等高级特性，逐步编写更强大的自动化脚本。