操作系统学习笔记 · 第 26 课 · Shell 脚本基础

上一课我们知道 shell 是"命令解释器"。但它远不止"一条条敲命令"——它还能把一堆命令写进一个文件，按顺序、带逻辑地自动执行，这就是 shell 脚本。这一课，我们学习脚本的四大件：变量、判断、循环、函数，并写出第一个真正能用的自动化脚本。

从"把命令攒成一个文件"说起

你有没有过这种经历：一连串命令，每次都要手动敲一遍，烦死了。

shell 脚本就是解法：把这一串命令写进一个文件，以后每次运行这个文件，就自动按顺序执行。而且还能加逻辑——判断、循环、函数——让它像个"小程序"。

这一课，我们从零写一个。

26.1 变量与参数

一句话理解：name=value 赋值（等号两边不能有空格），$name 取值；脚本参数用 $1、$2…，$# 是参数个数，$@ 是全部参数，$? 是上一条命令的退出码。

定义和使用变量：

name="jerry"    # 赋值（注意：等号两边不能有空格！）
echo $name      # 取值用 $name，输出 jerry

一个最容易踩的坑：name = value 是错的（等号两边有空格会被当成命令执行）。必须 name=value 紧紧挨着。

脚本参数：

你运行 ./script.sh a b c，脚本里能拿到：

$1 = a，$2 = b，$3 = c（第 1、2、3 个参数）；
$# = 3（参数个数）；
$@ = 全部参数（a b c）；
$? = 上一条命令的退出码。

$? 特别重要，下一节（26.4）细讲退出码。

26.2 判断（test / [ ]）

一句话理解：if [ 条件 ]; then ... fi 做分支，[ ] 就是 test 命令，比较字符串、数字、文件。

脚本里做"如果…就…"：

if [ 条件 ]; then
    满足条件做的事
fi

[ 条件 ] 里的 [ ]，其实就是 test 命令的另一种写法。它能判断三类东西：

文件：-f 文件 存在且是普通文件、-d 目录 存在且是目录；
字符串：= 相等、!= 不等；
数字：-eq 等于、-gt 大于、-lt 小于、-ge 大于等于。

例子：

if [ -f /etc/passwd ]; then   # 文件存在？
    echo "有 passwd 文件"
fi

if [ "$a" -gt 10 ]; then      # 数字大于 10？
    echo "a 大于 10"
fi

注意：[ 和 ] 两边都要有空格，[条件] 是错的，要 [ 条件 ]。

26.3 循环（for / while / until）

一句话理解：for i in ... 遍历列表，while 条件 当条件真就循环，until 条件 直到条件真才停。

for 循环——遍历一个列表：

for i in 1 2 3; do
    echo "第 $i 次"
done

for f in *.txt; do    # 遍历所有 txt 文件
    echo "处理 $f"
done

while 循环——条件为真就继续：

n=1
while [ $n -le 3 ]; do   # n <= 3 时循环
    echo "n=$n"
    n=$((n + 1))
done

until 循环——直到条件为真才停（while 的反面）：

n=1
until [ $n -gt 3 ]; do   # 直到 n > 3 才停
    echo "n=$n"
    n=$((n + 1))
done

三种循环记法：for 遍历列表，while 真就干，until 真就停。

26.4 函数与退出码

一句话理解：函数名() { ... } 定义，调用就是写名字；函数/脚本最后 return 或 exit 一个数字，0 表示成功、非 0 表示失败。

定义和调用函数：

greet() {                 # 定义
    echo "你好，$1"
}
greet "jerry"             # 调用（传参数 $1=jerry）

退出码——每个命令跑完都会返回一个数字：

0 = 成功；
非 0 = 失败（不同的非 0 值代表不同的失败原因）。

grep 就是典型：找到了返回 0，找不到返回 1。所以脚本里常这么写：

if grep "error" app.log; then   # grep 找到 → 返回 0 → 进入 if
    echo "日志里有 error"
fi

脚本最后可以用 exit 数字 明确设置退出码：

exit 0    # 成功
exit 1    # 失败

退出码是脚本之间"沟通"的暗号：别的脚本或 CI 系统，靠 $? 判断你的脚本是成是败。

26.5 set -e / set -u / set -x

这是让脚本"健壮"的关键：

一句话理解：set -e 让"任一命令失败就立即退出"（默认会继续跑），set -u 用未定义变量就报错，set -x 打印每条命令（调试用）。

默认情况下，脚本里某条命令失败了，脚本会继续往下跑——这很危险（可能带着错误的状态继续执行）。三个选项：

set -e：任一命令失败，立刻退出。防止"错了还硬跑"；
set -u：用到未定义的变量就报错退出，防止拼写错误静默通过；
set -x：打印每条命令（前面带 +），调试神器。

健壮脚本的标准开头，几乎必写：

set -euo pipefail

-e：出错就停；
-u：未定义变量报错；
-o pipefail：管道里任何一环失败都算失败（默认只看最后一环）。

动手实验：第一个脚本

#!/bin/bash
set -euo pipefail

name=${1:-world}          # 参数，缺省 world
for i in 1 2 3; do
    echo "第 $i 次：你好，$name"
done

if [ -d "$HOME" ]; then
    echo "你的家目录是：$HOME"
fi

exit 0

保存为 hello.sh，然后：

chmod +x hello.sh       # 加可执行权限
./hello.sh jerry        # 传参数 jerry
echo $?                 # 看退出码，应该是 0

观察：参数、循环、判断、退出码一起工作了。${1:-world} 是"参数 1，如果没传就用默认值 world"——这是给参数设默认值的常用写法。

深入点：两个进阶话题

① 引号坑

$var 加不加引号，差别巨大：

name="hello world"
echo $name      # 会被"空格分词"拆成两段，可能出错
echo "$name"    # 当作一个整体，安全

规则：脚本里的变量，几乎都要加双引号 "$var"，防止空格分词和通配符 * 展开。

② $* vs $@

都被双引号包住时，行为不同：

"$@"：每个参数保持独立（推荐）——"$1" "$2" "$3"；
"$*"：所有参数合成一个字符串——"$1 $2 $3"。

想逐个参数处理时，一定用 "$@"。

小结与思考题

这一课，我们学会了 shell 脚本的四大件：

变量与参数：name=value、$1 $# $@ $?；
判断：if [ 条件 ]; then ... fi，[ ] 就是 test；
循环：for 遍历、while 真就干、until 真就停；
函数与退出码：f(){} 定义，0 成功非 0 失败；
set -euo pipefail：健壮脚本的标准开头。

留三个问题：

$1、$#、$@、$? 分别是什么？
set -e 的作用？为什么健壮脚本都加它？
判断文件是否存在怎么写？

现在你能写基本的脚本了。但脚本的真正威力，在于把一堆小工具串成流水线——grep、sed、awk 这三个"文本三剑客"，加上管道和重定向，能让你用一行命令从几万行日志里筛出想要的东西。stdin/stdout/stderr 是什么？管道 | 怎么把命令接起来？ 下一课，我们走进 管道、重定向与文本三剑客，这是 shell 最硬核、也最实用的部分。