Linux Shell 变量扩展进阶：深入理解 ${} 特殊用法

Linux Shell 变量扩展进阶：深入理解 ${} 特殊用法

在 Linux Shell 脚本中，变量扩展不仅仅是简单的 $var 替换。${} 语法提供了丰富的变量处理功能，包括默认值设置、字符串截取、条件判断等。掌握这些高级用法可以让你的脚本更简洁、更健壮。本文将详细介绍 ${} 的常用特殊用法，包括默认值操作和模式匹配截取。

一、变量默认值与条件判断

当处理变量时，我们经常需要应对变量未定义、为空或非空的情况。Shell 提供了四种常用的默认值处理语法：

1. ${varname:-word}：变量不存在或为空时使用默认值

作用：如果 varname 未定义或为空（值为空字符串），则返回 word；否则返回变量本身的值。

示例：

# 未定义变量
echo ${undefined_var:-"默认值"}  # 输出：默认值# 空变量
empty_var=""
echo ${empty_var:-"默认值"}      # 输出：默认值# 已定义且非空的变量
name="Linux"
echo ${name:-"默认值"}           # 输出：Linux

应用场景：为可能未设置的变量提供默认值，避免脚本出错。

2. ${varname:+word}：变量存在且非空时使用替代值

作用：如果 varname 已定义且非空，则返回 word；否则返回空值。

示例：

# 未定义变量
echo "结果: ${undefined_var:+替代值}"  # 输出：结果: # 空变量
empty_var=""
echo "结果: ${empty_var:+替代值}"      # 输出：结果: # 已定义且非空的变量
name="Linux"
echo "结果: ${name:+替代值}"           # 输出：结果: 替代值

应用场景：仅当变量有有效值时执行特定操作，如：

# 如果配置文件存在，则加载它
config_file="app.conf"
[ -f ${config_file:+$config_file} ] && source $config_file

3. ${varname:=word}：变量不存在或为空时赋值并返回

作用：如果 varname 未定义或为空，则将 word 赋值给 varname 并返回 word；否则返回变量本身的值。

示例：

# 未定义变量
echo ${undef_var:="新值"}  # 输出：新值
echo $undef_var            # 输出：新值（变量已被赋值）# 空变量
empty_var=""
echo ${empty_var:="新值"}  # 输出：新值
echo $empty_var            # 输出：新值（变量已被更新）# 已定义且非空的变量
name="Linux"
echo ${name:="新值"}       # 输出：Linux（变量值不变）

应用场景：初始化变量，确保后续操作中有可用的值：

# 确保日志目录存在，不存在则设置默认值
${LOG_DIR:="/var/log/myapp"}
mkdir -p $LOG_DIR  # 现在可以安全使用该变量

4. ${varname:?word}：变量不存在或为空时报错

作用：如果 varname 未定义或为空，则将 word 作为错误信息输出到标准错误并终止脚本；否则返回变量本身的值。

示例：

# 未定义变量
echo ${undef_var:?"变量未定义"}  # 输出：bash: undef_var: 变量未定义（脚本终止）# 空变量
empty_var=""
echo ${empty_var:?"变量为空"}    # 输出：bash: empty_var: 变量为空（脚本终止）# 已定义且非空的变量
name="Linux"
echo ${name:?"错误信息"}         # 输出：Linux（正常执行）

应用场景：验证脚本必需的参数或变量，确保它们已正确设置：

# 脚本必须提供一个文件名参数
filename=$1
${filename:?"请提供文件名作为参数"}  # 如果未提供参数，脚本将报错退出

总结：默认值操作对比

语法	变量未定义	变量为空	变量非空	副作用
${var:-word}	返回 word	返回 word	返回 var	无
${var:+word}	返回空	返回空	返回 word	无
${var:=word}	返回 word 并赋值	返回 word 并赋值	返回 var	修改变量
${var:?word}	报错退出	报错退出	返回 var	可能终止脚本

二、模式匹配与字符串截取

${} 还提供了基于模式匹配的字符串截取功能，通过 #、##、%、%% 符号实现从开头或结尾删除匹配的子串。

1. ${varname#pattern}：从开头删除最短匹配

作用：从变量值的开头开始，删除与 pattern 匹配的最短子串，返回剩余部分。

示例：

path="/usr/local/bin/python"# 删除从开头到第一个 / 的部分
echo ${path#/}          # 输出：usr/local/bin/python# 删除从开头到第一个 . 的部分（没有匹配则返回原值）
echo ${path#*.}         # 输出：/usr/local/bin/python# 删除协议部分（如 http:// 或 https://）
url="https://example.com/path"
echo ${url#*://}        # 输出：example.com/path

2. ${varname##pattern}：从开头删除最长匹配

作用：从变量值的开头开始，删除与 pattern 匹配的最长子串，返回剩余部分。

示例：

path="/usr/local/bin/python"# 删除从开头到最后一个 / 的部分（获取文件名）
echo ${path##*/}        # 输出：python# 获取文件路径中的文件名（与上面效果相同）
file="/home/user/docs/report.pdf"
echo ${file##*/}        # 输出：report.pdf# 从路径中获取目录部分
echo ${path##/usr}      # 输出：/local/bin/python

3. ${varname%pattern}：从结尾删除最短匹配

作用：从变量值的结尾开始，删除与 pattern 匹配的最短子串，返回剩余部分。

示例：

file="document.txt.bak"# 删除最后一个 . 及其后面的部分
echo ${file%.*}         # 输出：document.txt# 从路径中删除文件名，保留目录
path="/usr/local/bin/python"
echo ${path%/*}         # 输出：/usr/local/bin# 处理没有扩展名的文件
simple_file="readme"
echo ${simple_file%.*}  # 输出：readme（无变化）

4. ${varname%%pattern}：从结尾删除最长匹配

作用：从变量值的结尾开始，删除与 pattern 匹配的最长子串，返回剩余部分。

示例：

file="document.txt.bak"# 删除所有 . 及其后面的部分
echo ${file%%.*}        # 输出：document# 处理多层目录
path="/a/b/c/d/file.txt"
echo ${path%%/*}        # 输出：（空字符串，因为匹配了从第一个 / 到结尾的所有内容）# 更实用的例子：获取不带任何扩展名的文件名
archive="data.tar.gz"
echo ${archive%%.*}     # 输出：data

模式匹配规则

上述用法中的 pattern 支持通配符：

• *：匹配任意长度的任意字符
• ?：匹配单个任意字符
• [abc]：匹配 a、b 或 c 中的任意一个
• [!abc]：匹配除 a、b、c 之外的任意字符

示例：

text="abc123def456"# 从开头删除到第一个数字
echo ${text#[!0-9]*}    # 输出：123def456# 从结尾删除最后一个数字及之后的内容
echo ${text%[0-9]*}     # 输出：abc123def4

总结：模式匹配截取对比

语法	作用	匹配方向	匹配长度	典型用途
${var#pattern}	从开头删除匹配部分	从左到右	最短匹配	移除前缀
${var##pattern}	从开头删除匹配部分	从左到右	最长匹配	获取文件名
${var%pattern}	从结尾删除匹配部分	从右到左	最短匹配	移除后缀
${var%%pattern}	从结尾删除匹配部分	从右到左	最长匹配	移除所有扩展名

三、其他实用的 ${} 用法

除了上述两大类，${} 还有一些常用功能：

1. 字符串长度：${#varname}

作用：返回变量值的长度（字符数）。

示例：

name="Linux"
echo ${#name}  # 输出：5text="Hello World"
echo ${#text}  # 输出：11（包含空格）

2. 子串提取：${varname:position:length}

作用：从 position 开始（0 为起始位置），提取长度为 length 的子串。length 可选，不指定则提取到结尾。

示例：

str="abcdefgh"echo ${str:2}    # 输出：cdefgh（从位置2开始）
echo ${str:2:3}  # 输出：cde（从位置2开始，提取3个字符）
echo ${str: -3}  # 输出：fgh（负数表示从结尾开始计数）

四、实际应用案例

结合上述功能，我们可以实现一些实用的脚本功能：

案例1：处理文件扩展名

filename="report.pdf.bak"# 获取文件名（无扩展名）
echo ${filename%%.*}  # 输出：report# 获取扩展名（最后一个）
echo ${filename##*.}  # 输出：bak# 获取第一个扩展名
echo ${filename#*.}   # 输出：pdf.bak

案例2：安全处理命令行参数

# 脚本名：process.sh
# 用法：./process.sh <输入文件> [输出目录]# 检查必需参数
input_file=$1
${input_file:?"请提供输入文件作为第一个参数"}# 设置输出目录默认值
output_dir=${2:-"./output"}# 确保输出目录存在
mkdir -p $output_direcho "处理文件: $input_file"
echo "输出目录: $output_dir"

案例3：解析路径信息

full_path="/usr/local/share/doc/readme.txt"# 获取目录部分
dir_path=${full_path%/*}
echo "目录: $dir_path"  # 输出：目录: /usr/local/share/doc# 获取文件名（含扩展名）
file_name=${full_path##*/}
echo "文件名: $file_name"  # 输出：文件名: readme.txt# 获取文件名（不含扩展名）
base_name=${file_name%.*}
echo "基础名称: $base_name"  # 输出：基础名称: readme

总结

${} 语法为 Shell 变量处理提供了强大的功能，掌握这些用法可以：

1. 更优雅地处理变量默认值和边界情况
2. 无需调用外部命令（如 sed、awk）即可完成字符串处理
3. 使脚本更简洁、高效且易于维护

重点记住：

• :-、:+、:=、:? 用于变量默认值和条件判断
• #、##、%、%% 用于基于模式的字符串截取
• 这些操作都是 Shell 内置功能，比调用外部命令性能更好

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