Shell 脚本编程

一、Shell 脚本基础

什么是 Shell 脚本？：解释其概念——为了自动执行一系列命令而编写的文本文件。
选择正确的 Shell：通常默认为 Bash (#!/bin/bash)，介绍为什么 Bash 是首选。
创建与执行脚本的步骤：
1. vim hello-world.sh （创建文件）
2. 编写代码 (例如：echo "Hello, World!")
3. chmod +x hello-world.sh （赋予可执行权限）
4. ./hello-world.sh （执行）
- 替代执行方式：bash hello-world.sh 或 source hello-world.sh（在当前Shell执行）
Shebang：#! 符号的含义和作用（指定解释器，如 #!/bin/bash）。

定义变量：variable_name="value"（等号两边不能有空格）。
使用变量：$variable_name 或 ${variable_name}（推荐后者，避免歧义）。
变量类型：
- 字符串、整数（实际上Bash中所有变量都是字符串，但可通过特定操作进行算术运算）。
- 环境变量 (env 命令查看)：如 $HOME, $PATH, $USER。
- 只读变量：readonly variable_name。
- 局部变量与全局变量：在函数中使用 local 关键字。
特殊变量（用于处理参数）：
- $0：脚本名称本身。
- $1, $2, $3...：第1、2、3...个参数。
- $#：传递给脚本的参数个数。
- $* 和 $@：所有参数（略有区别）。
- $?：上一个命令的退出状态（0表示成功，非0表示失败）。
- $$：当前Shell的进程ID（PID）。

字符串操作：
- 拼接：str3="$str1$str2"
- 长度：${#string}
- 截取：${string:position:length}
- 替换：${string/substring/replacement}
数组：
- 定义：array=("value1" "value2" "value3")
- 访问：${array[0]} （索引从0开始）
- 访问所有元素：${array[@]}
- 获取数组长度：${#array[@]}

算术运算符：+, -, *, /, % (取余)
- 运算方式：$(( expression )) （例如：result=$(( a + b ))）
关系运算符（用于数字）：-eq (等于), -ne (不等于), -gt (大于), -lt (小于), -ge (大于等于), -le (小于等于)。
布尔与字符串运算符：
- ! (非), -o (或), -a (与)
- = 或 == (字符串相等), != (字符串不相等), -z (字符串长度为0), -n (字符串长度不为0)。
文件测试运算符（非常有用）：
- -e file：文件/目录是否存在。
- -f file：是否是普通文件。
- -d file：是否是目录。
- -r file：是否可读。
- -w file：是否可写。
- -x file：是否可执行。
- -s file：文件大小是否大于零（是否为空）。

条件判断：if语句
bash
```
if [ condition ]; then
  # commands
elif [ another_condition ]; then
  # commands
else
  # commands
fi
```
- 重点：[ ] 两边必须有空格。现代脚本推荐使用 [[ ]]，功能更强大且更安全（支持 &&, || 和正则匹配 =~）。

多分支选择：case语句

bash

case $variable in
  pattern1)
    command1
    ;;
  pattern2|pattern3)
    command2
    ;;
  *)
    default_command
    ;;
esac

循环：for, while, until
- for 循环：
  bash
```
for var in list; do
  commands
done

# C语言风格
for (( i=0; i<10; i++ )); do
  commands
done
```
- while 循环：当条件为真时执行。
  bash
```
while [ condition ]; do
  commands
done
```
- until 循环：直到条件为真时停止（与 while 相反）。
  bash
```
until [ condition ]; do
  commands
done
```
- 循环控制：break（跳出循环），continue（跳过本次循环）。

读取用户输入：read -p "Enter your name: " name
Here Document：一种内联输入重定向。
bash
```
command << EOF
input line 1
input line 2
EOF
```

定义函数：

bash

function_name() {
  local local_var=$1 # 局部变量
  commands
  return $? # 返回值（通常是0或1）
}

调用函数：function_name arg1 arg2
函数返回值：使用 return 返回一个退出状态码（0-255）。要返回数据，通常使用 echo 并在调用时用 $(function_name) 捕获输出。

调试脚本：
- bash -x script.sh （跟踪执行，显示每一行命令及其参数）
- 在脚本中启用调试：set -x（开启），set +x（关闭）。
错误处理：
- set -e：脚本中任何一行命令执行失败（返回值非0）则立即退出。
- set -u：遇到未定义的变量则报错并退出。
- set -o pipefail：确保管道命令中任何一个失败，整个管道都视为失败。
信号捕获：使用 trap 命令在脚本收到中断信号（如 Ctrl+C）时执行清理操作。
bash
```
trap 'rm -f /tmp/temp_file; exit 1' INT TERM
```
常用命令：
- sed 和 awk：更强大的文本处理（可以单独开文件，这里做简介和链接）。
- grep：文本搜索。
样式与最佳实践：
- 使用双引号引用变量，防止单词拆分。
- 对代码进行注释。
- 使用有意义的变量名和函数名。