Shell 基础与运行环境

Shell 是用户与操作系统内核之间的命令解释层;Bash 是 Linux 中最常见的 Shell 实现之一。本篇先建立脚本执行、变量作用域和启动环境的整体认识,后续再进入字符串、数组、流程控制与文本处理。

阅读路线:基础与运行环境 → 字符串、数组与运算符 → 流程控制、函数与重定向 → 文本处理工具与综合练习 → 自动推送脚本

Shell、终端与 Bash

• 终端(Terminal):负责显示输入输出,是与 Shell 交互的窗口。
• Shell:读取命令、展开变量、建立管道并启动程序。
• Bash:Shell 的一种具体实现,常见路径是 /bin/bash。
• Shell 脚本:按顺序保存 Shell 命令的文本文件,通常使用 .sh 后缀。

可以先确认当前环境:

echo $SHELL       # 登录时配置的默认 Shell
echo $0           # 当前 Shell 或脚本名称
bash --version
command -v bash      # Bash 可执行文件的位置

$SHELL 表示账户的默认 Shell,不一定等于当前正在运行的解释器;判断当前脚本应优先结合 $0、BASH_VERSION 等信息。

第一个 Bash 脚本

新建 hello.sh:

#!/usr/bin/env bash

name=${1:-Shell}
printf 'Hello, %s!\n' $name

第一行称为 shebang,用于告诉系统应由哪个解释器执行脚本。/usr/bin/env bash 会从当前 PATH 中寻找 Bash,跨环境时通常比写死 /bin/bash 更灵活。

chmod +x hello.sh
./hello.sh World

如果脚本在 Windows 和 Linux 间复制后出现 bad interpreter 或行尾带有 ^M,通常是 CRLF 行尾导致的,应转换为 LF。

脚本的执行方式

子进程不能直接修改父进程的工作目录和普通变量。因此下面两种方式结果不同:

bash change-dir.sh    # 脚本中的 cd 不影响当前终端
source change-dir.sh  # cd 和变量修改保留在当前终端

只有确实需要改变当前 Shell 状态的配置脚本才应使用 source,普通任务脚本通常应独立执行。

命令组合与退出状态

Linux 命令结束后会返回退出状态码:0 表示成功,非 0 表示失败。

mkdir demo
echo $?

常见组合方式:

command1 ; command2   # 无论 command1 是否成功，都执行 command2
command1 && command2  # command1 成功才执行 command2
command1 || command2  # command1 失败才执行 command2
command1 | command2   # 将前一个命令的标准输出交给后一个命令

例如:

mkdir -p build && cd build
grep 'ERROR' app.log | sort | uniq -c

变量与引用

定义和读取变量

变量赋值时,等号两侧不能有空格:

project_name='shell-demo'
count=3

echo $project_name
echo ${project_name}-${count}

推荐用 ${变量名} 明确变量边界,并在普通字符串场景中使用双引号,避免空格、通配符和空值造成意外拆分。

单引号、双引号与不加引号

name='World'
echo '$name'          # 原样输出 $name
echo $name          # 展开变量
echo $name            # 会发生单词拆分和路径名展开，不建议默认使用

• 单引号 '...':内容按字面值处理,不展开变量和命令。
• 双引号 ...:展开变量和命令替换,但保留整体参数边界。
• 不加引号:还可能发生单词拆分和通配符展开,最容易产生隐蔽问题。

命令替换

使用 $(...) 获取命令输出:

current_dir=$(pwd)
today=$(date +%F)
printf '目录：%s，日期：%s\n' $current_dir $today

相比旧式反引号,$(...) 更易读,也更容易嵌套。

Shell 变量与环境变量

普通变量只存在于当前 Shell;使用 export 后,它才会作为环境变量传递给后续创建的子进程。

app_mode='dev'
export app_mode

bash -c 'echo $app_mode'

也可以只为单次命令提供环境变量:

APP_MODE=prod ./start.sh

常用管理命令:

export NAME=value     # 导出环境变量
readonly NAME=value   # 创建只读变量
unset NAME            # 删除变量
env                    # 查看环境变量
declare -p NAME       # 查看变量的准确声明

位置参数与特殊变量

执行 ./deploy.sh api prod 时,脚本可以通过特殊变量读取调用信息:

#!/usr/bin/env bash

printf '脚本：%s\n' $0
printf '参数数量：%s\n' $#

for arg in $@; do
  printf '参数：%s\n' $arg
done

遍历调用参数时应使用 $@;$* 会更容易丢失原始参数边界。

PATH 与命令查找

Shell 会按照 PATH 中从左到右的目录顺序查找命令:

printf '%s\n' $PATH | tr ':' '\n'
command -v java
type cd

• command -v:判断命令最终会解析到哪里。
• type:还能识别内置命令、函数和别名。
• 当前目录默认不在 PATH 中,因此执行当前脚本通常要写 ./script.sh。
• 不建议把 . 放入公共 PATH,否则可能误执行当前目录中的同名恶意文件。

临时追加目录:

export PATH=$HOME/bin:$PATH

需要长期生效时,应把它写入合适的 Bash 启动文件,而不是每次手动执行。

登录、交互与启动文件

理解 Bash 环境时要区分两个维度:

• 交互式 / 非交互式:是否正在等待用户输入命令。
• 登录 / 非登录:是否作为一次登录会话启动。

常见做法是在 ~/.bash_profile 中主动加载 ~/.bashrc:

if [[ -f ~/.bashrc ]]; then
  source ~/.bashrc
fi

推荐的职责划分:

• ~/.profile 或 ~/.bash_profile:登录时只需设置一次的环境变量。
• ~/.bashrc:别名、提示符、补全和交互函数。
• 项目脚本:项目自身所需的变量与逻辑,不依赖个人终端配置。

判断当前 Bash 类型:

[[ $- == *i* ]] && echo '交互式 Shell'
shopt -q login_shell && echo '登录 Shell'

调试与安全执行

bash -n script.sh   # 只检查语法，不执行
bash -x script.sh   # 展开并打印执行过程

较严谨的脚本可以从下面的模板开始:

#!/usr/bin/env bash
set -Eeuo pipefail

main() {
  local target=${1:-default}
  printf '处理目标：%s\n' $target
}

main $@

• -e:未处理的失败命令会终止脚本。
• -u:读取未定义变量时终止脚本。
• pipefail:管道中任一命令失败,整条管道即视为失败。
• -E:让错误陷阱在函数和子 Shell 等场景中继续生效。

这些选项会改变错误处理语义,使用时仍应显式处理允许失败的命令,例如放入 if 判断或搭配清晰的兜底逻辑。

常见错误速查

基础练习

1. 编写 hello.sh,接收一个姓名参数;没有参数时使用默认值。
2. 编写 check-command.sh,用 command -v 判断指定命令是否存在,并返回不同状态码。
3. 分别用 bash script.sh 和 source script.sh 修改变量、切换目录,观察父子 Shell 的差异。
4. 打印 $@ 中的每个参数,验证带空格参数在加引号和不加引号时的区别。

掌握这些基础后,再进入字符串展开、数组、运算符和流程控制,就能明确每段语法究竟发生在当前 Shell、子进程还是命令展开阶段。

延伸阅读

• Linux