Linux shell 变量详解

shell变量

1. var_name="runoob"，变量名和等号之间不能有空格，因为空格通常用于分隔命令和参数
2. 使用变量：$var_name、${var_name}，加大括号是为了帮助解释器识别变量的边界。$ 相当于从变量中取值（解引用），不加 $ 则表示变量本身
3. 只读变量：readonly var_name，变量值不可被改变
4. 删除变量：unset var_name，删除后不能再次使用，不能删除只读变量

变量类型

字符串变量

• 使用单引号'或双引号"定义，var_name='zmy' var_name="zmy"。

ℹ️undefined单引号中的任何字符都会原样输出，其中的变量是无效的，单引号字符串内不能出现一个单独的单引号（转义也不行）但可成对出现，作为字符串拼接使用：

var1='zmy_'$var_name'_flm' # 输出 zmy_runoob_flm
var2='zmy_$var_name_flm' # 输出 zmy_$var_name_flm

• 双引号中可以有变量，可以出现转义字符：var1="Hi, "$var_name"! \n" # 输出 Hi, runoob var2="Hi, ${var_name}! \n" # 输出 Hi, runoobstring="runoob is a great site" echo expr index "$string" io # 输出 4
• 获取字符串长度：${#var_name}，等价于${#var_name[0]}
• 提取子字符串：${var_name:1:2}输出un
• 查找子字符串：

整数变量

• declare -i my_int=42

# 使用 (( )) 算术表达式（推荐）
a=2
((a++))      # a 自增 1 → a=3
((a--))      # 自减
((a += 1))   # 等价于 a = a + 1
((a = a + 1))

# 使用 $(( )) 算术扩展
a=2
a=$((a + 1))   # a=3
a=$((a * 2))   # a=6

# 使用 let 命令（较老，不推荐）
a=2
let a=a+1
let "a += 1"   # 带空格时需加引号

数组（不支持多维数组）

• 整数索引数组：my_array=(1 2 3 4 5 6)
• 关联数组：declare -A my_array, my_array['name']='zmy',my_array['age']=30

# 获取数组的某个值
value=${my_array[n]}

# 使用 @ 或 * 获取数组中所有元素
${my_array[@]}
${my_array[*]}

# 使用 ! 获取数组中所有键
${!my_array[@]}
${!my_array[*]}

# 获取数组元素的个数
length=${#my_array[@]}; 
length=${#my_array[*]}

# 获取单个元素的长度
length=${#my_array[n]}

# 判断关联数组中是否存在键
if [[ -n "${my_array[$key]+exists}" ]]; then
    echo "$key 存在"
fi

if [[ -v "my_array[$key]" ]]; then
    echo "$key 存在"
fi

# 判断普通数组中是否存在值
[[ "${my_array[*]}" =~ "$value" ]] && echo "存在" || echo "不存在"

mapfile

• 在 Bash 4.0 及以上版本中，mapfile 是一个强大的内置命令，用于将文件或标准输入的内容按行读入数组。它等价于 readarray，语法和功能完全一致。

# 如果不指定数组名，数据将默认存储到 MAPFILE 数组中。
mapfile [选项] 数组名 < 输入源
# 或
mapfile [选项] 数组名 文件名

• 常用选项
• -n count 最多读取 count 行
• -O origin 从数组索引 origin 开始赋值（默认 0）
• -s count 跳过前 count 行
• -t 删除每行末尾的换行符（默认行为）
• -d DELIM 指定行分隔符（默认是换行符）
• -u fd 从文件描述符 fd 读取（默认 0）
• -C callback 每读 callback 行调用一次命令
• -c quantum 与 -C 搭配，指定调用频率，每读取 quantum 行执行一次回调（包括当前行）

⚠️ 回调是在读取过程中触发，不是读取完成后 每次回调时，数组只包含当前已读取的行 执行回调时，会传递两个参数 $1: 当前正在读取的行号，从 0 开始，$2: 当前正在读取的行内容 利用回调时的数组长度（等于 $1 参数）

内置特殊变量

命令行参数变量

• $0 脚本名称
• $1-$9 第1-9个位置参数
• ${10} 第10个参数（需要大括号）
• $# 参数个数
• $@ 所有参数，每个都是独立字符串，如果 "$@" 则以 "$1" "$2" ... "$n" 的形式输出所有参数
• $* 所有参数，作为一个字符串，如果是 "$*" 则以 "$1 $2 ... $n" 的形式输出所有参数进程和状态变量
• $$ 当前进程PID
• $! 最后一个后台进程的PID
• $? 上一个命令的退出状态码
• $_ 上一个命令的最后一个参数
• $- 当前shell选项标记
• !! 上一条命令脚本信息变量
• $BASH Bash的完整路径
• $BASH_VERSION Bash版本
• $BASH_VERSINFO[0-6] Bash版本信息数组
• $BASH_SOURCE 当前执行的源文件（脚本）路径
• $BASH_SUBSHELL 子shell层级执行环境变量
• $LINENO 当前在脚本中的行号
• $FUNCNAME 当前函数名（数组，[0] 是当前函数）
• $BASH_COMMAND 当前正在执行的命令
• $PIPESTATUS 管道中每个命令的退出状态数组
• $SECONDS 脚本运行秒数
• $RANDOM 随机数（0-32767）
• $REPLY read命令默认读取的变量
• $OPTARG getopts的选项参数
• $OPTIND getopts的选项索引行和文件描述符
• $COLUMNS 终端列数
• $LINES 终端行数
• $UID 当前用户UID
• $EUID 当前有效用户UID
• $GROUPS 用户所属组数组调试相关变量
• $BASH_XTRACEFD 用于set -x输出的文件描述符
• $BASH_LINENO 函数调用栈的行号数组
• $BASH_ARGC 函数参数个数数组
• $BASH_ARGV 函数参数值数组扩展和匹配变量
• $IFS 内部字段分隔符（默认是空格、制表符、换行）
• $GLOBIGNORE 通配符忽略模式
• $BASH_REMATCH 正则表达式匹配结果数组
• $BASH_ALIASES 别名数组
• $BASH_CMDS 命令哈希表

注释

• 单行注释：# 这是一个注释
• 多行注释：冒号:是空命令，内容不会执行

:<<EOF(EOF也可以使用其他符号：COMMENT ' !)
注释内容
注释内容
注释内容
EOF

: '
这是注释的部分。
可以有多行内容。
'

参数扩展

shell命令执行顺序

1. 分词 (Tokenization)：分割成 tokens: echo, "当前目录: $PWD", *.txt
2. 展开 (Expansion)：参数展开在这里发生

a. 大括号展开 {}

b. 波浪号展开 ~

c. 参数展开 $

d. 命令替换 $()

e. 算术展开 $(( ))

f. 单词分割

g. 文件名展开 * ? [...]

1. 引用移除 (Quote Removal)
2. 命令执行 (Execution)
3. 参数扩展提供了多种方式来修改和提取变量的内容，如果 parameter 是数字，则是参数扩展；如果 parameter 是字符串，则是变量扩展；如果 parameter 是数组，遵循数组的扩展规则；parameter 还可以是 @, *, #, ?, - 等，参考特殊参数的扩展。
4. shell 变量扩展发生在命令执行前

# 无引号：Shell 扩展
echo *.txt           # Shell 扩展
# 单引号：完全字面
echo '*.txt'         # 输出: *.txt
# 双引号：变量扩展，但通配符不扩展
echo "$HOME/*.txt"   # 输出: /home/user/*.txt

ℹ️undefined除了 ${variable:=word} 和 ${variable::=word}（强制修改变量为 word 无论原变量是否为空，Bash 4.4+ 新增）之外，其他变量扩展不会修改变量的值，仅是返回扩展结果

• 直接扩展和间接扩展 a=b; b=123;
  • echo ${a} 基本扩展，输出结果为 b
  • echo ${!a} 间接参数扩展，输出结果为变量 b 的值 123，${!var}将参数扩展为变量的值，在处理变量名作为字符串时很有用
  • 如果 b 是一个名称引用(nameref)，则不会发生间接扩展，还是输出 b
• 变量引用
  • ${variable} 或 $variable 直接引用变量的值
• 设置默认值
  • ${variable:-word} - 如果变量 variable 已被设置且非空，则展开为变量的值；否则，展开为 word。
  • ${variable:=word} - 类似于 ${variable:-word}，但是还会将 word 的值赋给变量 variable。
  • ${variable:+word} - 如果变量 variable 已被设置且非空，则展开为 word；否则，什么也不做。
  • ${variable:?word} - 如果变量 variable 已被设置且非空，则展开为变量的值；否则，打印错误消息至标准错误并退出 shell，错误消息包含 word
• 字符删除
  • ${variable#pattern} 删除 variable 中 pattern 匹配的开头最短部分。
  • ${variable##pattern} 删除 variable 中 pattern 匹配的开头最长部分。
  • ${variable%pattern} 删除 variable 中 pattern 匹配的结尾最短部分。
  • ${variable%%pattern} 删除 variable 中 pattern 匹配的结尾最长部分。
  • pattern 是 Glob 模式
    • ? 匹配任何一个字符。
    • * 匹配任意数量的字符（包括零个字符）。
    • [...] 匹配括号内的任何一个字符。例如，[abc] 匹配 'a'、'b' 或 'c'。
    • {a,b,c} 匹配 a 或 b 或 c。

ℹ️

pattern 必须能够匹配开头（对于 % ）或者结尾（对于 # ），如果只匹配了中间部分则无法删除

• 字符替换
  • ${variable/pattern/string} 替换变量值 variable 的第一次出现的 pattern 为 string。
  • ${variable//pattern/string} 替换变量值 variable 中所有出现的 pattern 为 string。
  • ${variable/#pattern/string}：如果变量 variable 值以 pattern 开头，则将其替换为 string
  • ${variable/%pattern/string}：如果变量 variable 值以 pattern 结尾，则将其替换为 string

ℹ️ 其中 /string 部分可省略，表示替换为空，即删除，例如 ${url//:*} 删除 :之后的所有内容

• 子字符串截取
  • ${variable:start:length} - 截取变量值 variable 的子字符串，从索引 start 开始（从0开始计数），长度为 length 字符。
  • ${variable:start} - 截取变量值 variable 的子字符串，从索引 start 开始（从0开始计数）直到末尾。
• 大小写转换
  • ${variable,,} - 将变量值 variable 转换为小写。
  • ${variable^^} - 将变量值 variable 转换为大写。
  • ${parameter^pattern} 和 ${parameter^^pattern} 用于将变量值中的匹配部分转换为大写，分别转换第一个匹配和所有匹配。
  • ${parameter,pattern} 和 ${parameter,,pattern} 用于将变量值中的匹配部分转换为小写，分别转换第一个匹配和所有匹配。

特定操作（ Bash 4.4 及以上版本）${variable@operator} operator 取值：

• U 全大写
• u 首字母大写
• L 全小写
• K 显示变量的赋值语句格式，字符串会被引号包裹
• Q 转义字符生成
• E 转义字符展开
• P 提示符展开
• A 显示变量的声明语句
• K 数组变量名和值
• k 数组变量名和值
• a 返回变量属性值, 表示为一系列标志:
  • -：变量既没有被引号引用，也不是数组。
  • q：变量被单引号引用。
  • Q：变量被双引号引用。
  • x：变量是被解释的。
  • X：变量是被不被解释的。
  • @：变量是数组或者关联数组。
  • A：变量是被赋值的（assigned）。

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