Shell 脚本基础：从语法到实战全解析

Shell 脚本基础：从语法到实战全解析

Shell 脚本是 Linux 运维中实现自动化任务的核心工具，能够将复杂的命令序列、逻辑判断与变量管理整合为可重复执行的文本文件。本文从基础概念、语法规则到实战案例，系统讲解 Shell 脚本的编写与应用。

一、Shell 脚本基础

1. Shell 编程介绍与特性

Shell 既是命令解释器（接收用户输入的命令并执行），也是编程语言（支持变量、逻辑控制、函数等特性）。其核心作用是自动化完成 Linux 系统中的重复性、复杂性任务（如系统初始化、日志分析、服务部署等）。

Shell 语言的核心特点

特点	说明
解释性语言	无需编译，直接由 Shell 进程逐行解释执行，开发效率高（即编即用），但运行速度略慢。
基于字符串处理	不支持复杂数据结构（如数组、对象），仅专注于字符串操作，输出也以字符形式呈现。
命令级语言	脚本由 Linux 命令（如 ls、grep、echo）和语法结构组成，命令组合灵活，功能强大。
版本兼容性	不同 Shell 版本（如 Bash、Sh、Zsh）语法略有差异，Linux 中默认使用 Bash（/bin/bash）。

2. 变量：Shell 中的数据存储

变量是 Shell 中存储数据的“容器”，本质是一块内存空间的别名，用于在脚本中重复使用数据。

（1）变量命名规则

• 由字母、数字、下划线组成，且必须以字母或下划线开头（不能以数字开头）；
• 区分大小写（name 和 Name 是两个不同变量）；
• 建议使用“有意义的英文单词”（如 age、username），避免无意义字符（如 a1、x），提高可读性。

（2）变量类型

Shell 变量无需显式声明类型，根据赋值内容自动识别，常见类型如下：

类型	定义方式与示例	注意事项
字符串	单引号（' '）、双引号（" "）或无引号（无空格时）。 示例： msg='hello' msg="hello $name" msg=hello	1. 字符串含空格时必须加引号（如 msg="hello world"）； 2. 单引号（强引用）：内部特殊字符（如 $、#）无意义； 3. 双引号（弱引用）：内部特殊字符（如 $）保留意义。
整数	直接赋值数字，无需加引号。 示例： age=20 count=100	Shell 原生不支持浮点型，需通过 bc 等工具处理小数。
布尔型	用 true（1）或 false（0）表示逻辑真假。 示例： is_ok=true is_error=false	本质是字符串，需通过逻辑运算判断（如 if $is_ok; then ...）。

（3）变量引用与示例

引用变量时需在变量名前加 $，推荐用 ${变量名} 格式（避免与其他字符混淆）：

# 定义变量
[root@ansible ~]# vim name.sh
name="zhang3"
age=21# 引用变量
echo "姓名：$name"          # 输出：姓名：zhang3
echo "年龄：${age}岁"       # 输出：年龄：21岁（${} 避免与“岁”混淆）
echo '姓名：${name}'        # 输出：姓名：${name}（单引号内变量无意义）执行脚本文件：
[root@ansible ~]# bash name.sh 
姓名：zhang3
年龄: 21岁
姓名：${name} 

3. 脚本执行方式

Shell 脚本（通常以 .sh 为后缀）的执行需满足“语法正确”，执行方式分 5 种，核心差异在于是否需要执行权限：

执行方式	语法格式	是否需要执行权限	说明
绝对路径执行	/root/scripts/a.sh	是（chmod +x a.sh）	需指定脚本的完整路径（从 / 开始）。
相对路径执行	./a.sh	是	需在脚本所在目录执行，./ 表示“当前目录”。
sh/bash 命令执行	sh a.sh 或 bash a.sh	否	直接调用 Shell 解释器执行脚本，无需赋予执行权限（推荐调试时使用）。
. 命令执行	. a.sh（注意 . 后有空格）	否	等同于 source，在当前 Shell 进程中执行（变量会影响当前环境）。
source 命令执行	source a.sh	否	常用于加载配置文件（如 /etc/profile），使配置立即生效。

示例：执行脚本 test.sh

# 1. 创建脚本
[root@ansible ~]# cat > test.sh << EOF
> #!/bin/bash
> echo "hello world"
> EOF# 2. 方式1：sh 命令执行（无需权限）
[root@ansible ~]# sh test.sh 
hello world# 3. 方式2：赋予权限后用相对路径执行
[root@ansible ~]# chmod +x test.sh 
[root@ansible ~]# ./test.sh 
hello world

4. Shebang 机制

脚本第一行的 #!（称为 Shebang）用于告诉系统“使用哪个解释器执行脚本”，必须放在脚本开头，常见格式：

#!/bin/bash    # Bash 脚本（Linux 默认）
#!/usr/bin/python  # Python 脚本
#!/usr/bin/perl   # Perl 脚本

• 若省略 Shebang，系统会用当前默认 Shell（通常是 Bash）执行，但推荐显式声明（避免环境差异）。

二、Shell 脚本的组成结构

一个标准的 Shell 脚本由“Shebang 头”“注释”“命令/逻辑”三部分组成，语法规则简洁清晰。

1. 脚本组成与语法规则

组成部分	格式与说明
Shebang 头	第一行，#!/bin/bash，指定解释器。
注释	以 # 开头的行（#! 除外），用于说明脚本功能、作者、日期等（提高可读性）。
命令与逻辑	一行一条命令；一行多条命令用 ; 分隔；长命令用 \ 换行（避免行过长）。

示例：标准脚本结构

[root@ansible ~]# vim test1.sh
#!/bin/bash
# 脚本名称：hello.sh
# 功能：输出问候信息
# 作者：zhang3
# 日期：2025-09-9# 单行命令
echo "Hello World!"# 一行多条命令（; 分隔）
name="zhang3"; echo "Hello, $name!"# 长命令换行（\ 分隔）
echo "当前系统信息：" && \
uname -r && \
cat /etc/redhat-release
执行脚本文件：
[root@ansible ~]# sh test1.sh 
Hello World!
Hello, zhang3!
当前系统信息：
5.14.0-284.11.1.el9_2.x86_64
Red Hat Enterprise Linux release 9.2 (Plow)

2. 程序返回值

脚本执行后会产生两个结果：执行结果（如 echo 输出的内容）和状态返回码（判断脚本是否执行成功状态返回码变量：$?）。

状态返回码规则（0-255）

返回码	含义
0	脚本执行成功（所有命令均正常完成）。
1-255	脚本执行失败（如命令不存在、权限不足、语法错误等），不同错误对应不同返回码。

查看返回码

执行脚本后，通过 echo $? 查看上一个命令/脚本的返回码：

# 执行成功的脚本
[root@ansible ~]# sh test.sh 
hello world
[root@ansible ~]# echo $?
0# 执行失败的脚本（如不存在的命令）
vim test3.sh
#!/bin/bash
nonexistent_cmd  # 不存在的命令
EOF
sh error.sh
echo $?  # 输出：127（命令未找到）
执行脚本文件：
[root@ansible ~]# sh test3.sh 
error.sh: line 2: nonexistent_cmd: command not found
127

三、Shell 脚本调试

脚本编写过程中难免出现语法错误或逻辑问题，需通过调试工具定位问题。

1. 脚本执行原理

Shell 执行脚本的流程：

1. 加载环境变量：查找 ENV 变量指定的环境文件（如 /etc/profile、~/.bashrc）；
2. 逐行执行脚本：从上至下、从左至右执行，遇到子脚本（嵌套脚本）先执行子脚本，再返回父脚本；
3. 派生子进程：Shell 不直接执行命令，而是创建子进程执行（避免命令错误影响 Shell 主进程）。

2. 脚本编写注意事项

注意事项	说明
开头加 Shebang	必须写 #!/bin/bash，避免环境差异。
缩进与注释	用 4 个空格缩进（逻辑控制块如 if/for），多写注释说明功能。
命名规范	变量名大写（如 NAME）、局部变量小写（如 local age）、函数名小写（如 get_info）。
变量作用域	默认变量为全局，函数内用 local 声明局部变量（避免污染全局）。
调试辅助命令	set -e：遇到命令返回非 0 时退出脚本（避免错误扩散）； set -x：打印执行过程（每行命令执行前显示）。
路径与测试	命令用绝对路径（如 /bin/ls 而非 ls）；脚本先在测试环境运行，再部署到生产。
命令引用	引用命令结果用反引号 `cmd` 或 $(cmd)（推荐 $(cmd)，兼容性更好）。

3. 脚本调试方法

核心通过 bash 命令的选项调试，常用选项：

调试选项	语法格式	功能说明
-n	bash -n a.sh	检查脚本语法错误（不执行脚本），若无输出则语法正确。
-x	bash -x a.sh	单步执行脚本，打印每一行命令的执行过程（含变量展开结果），定位逻辑错误。

示例：调试脚本

# 创建有逻辑错误的脚本（计算两数之和，但变量名错误）
cat > calc.sh << EOF
#!/bin/bash
a=10
b=20
sum=\$((a + c))  # 错误：变量 c 未定义
echo "sum: \$sum"
EOF# 1. 检查语法错误（无输出，语法正确）
[root@ansible ~]# bash -n calc.sh# 2. 调试执行（查看变量展开过程）
[root@ansible ~]# bash -x calc.sh
+ a=10
+ b=20
+ sum=10
+ echo 'sum: 10'
sum: 10
# （通过输出发现 sum 计算时用了未定义的 c，定位错误）
执行脚本文件：
[root@ansible ~]# sh calc.sh 
sum: 10

4. 实战案例：文件与目录管理脚本

需求：完成以下自动化操作，并用调试工具验证：

1. 创建目录 /tmp/chenyu；
2. 切换到该目录；
3. 创建目录 a1c、b2d、6hina；
4. 创建空文件 xy、x123y、123；
5. 列出以 a 或 6 开头的文件/目录，写入 /tmp/file1；
6. 列出以字母开头、后跟 1 个数字、再跟任意字符的文件/目录，写入 /tmp/file2。

脚本实现（file_manage.sh）

[root@ansible ~]# vim file_manage.sh#!/bin/bash
# 功能：自动化管理 /tmp/chenyu 下的文件与目录
set -x  # 开启调试，打印执行过程# 1. 创建目录并切换
mkdir -p /tmp/zhang3  # -p 确保目录不存在时创建
cd /tmp/zhang3# 2. 创建目录
mkdir -p a1c b2d 6hina# 3. 创建空文件
touch xy x123y 123# 4. 筛选以 a 或 6 开头的文件/目录，写入 /tmp/file1
ls -d [a6]* > /tmp/file1  # [a6]* 匹配以 a 或 6 开头的内容# 5. 筛选“字母开头+1个数字+任意字符”的文件/目录，写入 /tmp/file2
ls -d [[:alpha:]][[:digit:]]* > /tmp/file2  # [[:alpha:]] 匹配字母，[[:digit:]] 匹配数字set +x  # 关闭调试
echo "脚本执行完成！"

执行与验证

# 1. 赋予权限并执行
[root@ansible ~]# chmod +x file_manage.sh
[root@ansible ~]# ./file_manage.sh# 2. 验证结果
[root@ansible ~]# cat /tmp/file1
6hina
a1c
[root@ansible ~]# cat /tmp/file2
a1c
b2d
x123y

四、Shell 运算符

Shell 原生不支持复杂运算，需通过 expr、let、$((...)) 等工具实现，常见运算符分“算术运算”和“逻辑运算”。

1. 算术运算符

用于整数计算（浮点型需用 bc 工具），常用运算符与示例：

运算符	描述	实现方式与示例（a=10，b=20）
+	加法	val=$(expr $a + $b) 或 val=$((a + b))（结果：30）
-	减法	val=$(expr $b - $a) 或 val=$((b - a))（结果：10）
*	乘法	val=$(expr $a \* $b)（需转义 *）或 val=$((a * b))（结果：200）
/	除法	val=$(expr $b / $a) 或 val=$((b / a))（结果：2）
%	取余	val=$(expr $b % $a) 或 val=$((b % a))（结果：0）
=	赋值	a=20（将 20 赋值给变量 a）
==	相等判断	if [ $a == $b ]; then ...（判断 a 与 b 是否相等）
!=	不相等判断	if [ $a != $b ]; then ...（判断 a 与 b 是否不相等）

示例：

[root@ansible ~]# vim test5.sh#!/bin/bash
a=10
b=20
val=`expr $a + $b`
echo "a + b = $val"[root@ansible ~]# sh test5.sh 
a + b = 30