Bash 脚本编程入门教程

发布于 2025-09-27 分类: Linux
系列文章: Linux基础系列教程
第 1 部分: Linux 终端漫游指南：基础导航命令 第 2 部分: Linux文件与目录核心概念 第 3 部分: Linux命令行中的超级用户与安全 第 4 部分: Linux 文件权限详解 第 5 部分: 命令行文件管理入门 第 6 部分: 管理文件和目录 第 7 部分: 玩转Linux中的隐藏文件与文件夹 第 8 部分: Egrep 与正则表达式入门教程 第 9 部分: 玩转Linux man命令：你的随身速查手册 第 10 部分: 玩转 Linux 命令行：文本过滤器入门 第 11 部分: 玩转通配符：批量操作文件的命令行魔法 第 12 部分: Unix命令行文本处理之：管道的艺术 第 13 部分: 管道、重定向与数据流 第 14 部分: Linux 进程管理入门 第 15 部分: Vi/Vim 编辑器新手入门教程 第 16 部分: Bash 脚本编程入门教程 (当前)

Bash 脚本编程：程序员的“偷懒”艺术

欢迎来到本系列教程的最后一部分。在这里，我们将一起探索一个强大的工具——脚本编程。

本篇教程旨在为你提供一个 Bash 脚本的快速入门，让你掌握足以应对日常工作的实用技能。内容整合了前面章节的许多知识点，如果你对某些命令感到陌生，不妨回顾一下之前的章节。

究竟什么是脚本？

在计算机领域，“脚本”（Script）与戏剧中的“剧本”非常相似。剧本规定了演员的台词和动作；而 Bash 脚本则是一份写给计算机的“剧本”，它包含了一系列需要执行的命令。

通过编写脚本，我们可以让计算机自动完成一系列操作，而无需我们手动逐条输入命令。这对于处理频繁或重复性的任务特别有用。

Bash 脚本由一个叫做“解释器”（Interpreter）的程序来读取和执行。Linux 系统中有多种解释器，但我们学习的是 Bash Shell，所以这里我们专注于 Bash 脚本。

请记住一个核心原则：

任何你能在命令行中运行的命令，都可以放进脚本里，其行为完全一致。反之亦然，脚本中的任何命令，也可以直接在命令行中运行，效果也完全相同。

理解这一点至关重要。当你在构建脚本、测试某个部分的功能时，最简单的方法就是直接在命令行里运行对应的命令。

脚本本质上只是一个纯文本文件，你可以用任何文本编辑器（例如我们学过的 vi）来创建它。

一个简单的例子

让我们从一个简单的脚本开始。我建议你亲手创建这个文件并运行它，以感受其工作方式。这个脚本会先在屏幕上打印一条消息，然后列出当前目录下的所有文件。

1. 创建脚本文件 myscript.sh

#!/bin/bash
# 这是一个简单的演示脚本
# 作者: Ryan, 日期: 2025-09-04

echo "以下是您当前目录中的文件："
ls

2. 赋予脚本执行权限

一个脚本文件必须拥有“执行权限”才能运行。我们使用 chmod 命令来添加权限。

chmod 755 myscript.sh

755 是一个常用的权限设置，表示文件所有者拥有读、写、执行权限，而其他用户只有读和执行权限。

3. 运行脚本

./myscript.sh

4. 查看输出

运行后，你将看到类似下面的输出：

以下是您当前目录中的文件：
barry.txt   bob   example.png   firstfile   foo1   myoutput   video.mpeg

脚本构成要素详解

上面的例子虽然简单，但包含了很多关键点。让我们来逐一解析。

1. Shebang (#!)

脚本的第一行必须是 #!/bin/bash。
这一行被称为 Shebang，它的作用是告诉系统应该使用哪个解释器来执行这个文件。

  • #! 是固定格式，必须出现在文件的最开头，前面不能有任何空格或空行。
  • /bin/bash 是 Bash 解释器的路径。

如果你不确定解释器的路径，可以使用 which 命令查找：

$ which bash
/bin/bash

$ which ls
/usr/bin/ls

虽然省略 Shebang 有时也能正常运行（因为当前 Shell 可能会默认自己为解释器），但为了保证脚本在任何环境下都能被正确解释，强烈建议始终添加 Shebang。

2. 脚本命名

Linux 是一个“无扩展名”的系统，脚本文件的名称不会影响其运行。虽然我们通常会给 Bash 脚本加上 .sh 后缀以方便识别，但这纯粹是习惯，并非强制要求。你可以将脚本命名为 myscript 甚至 myscript.jpg，它依然能正常运行。

3. 注释 (#)

在脚本中，以 # 开头的任何内容都会被解释器忽略，它们是写给人看的注释。

# 这是一个占据整行的注释
ls -l # 这是跟在命令后面的注释

一个好的编程习惯是在脚本开头写明脚本的功能、作者和创建日期，并在代码中对复杂的或关键的步骤添加注释。

4. 为什么需要 ./ 来执行？

你可能注意到我们使用 ./myscript.sh 而不是直接用 myscript.sh 来运行脚本。这其实是 Linux 的一种安全机制。

当你输入一个命令（如 ls）时，系统并不会搜索整个硬盘，而是会查找一个名为 PATH 的环境变量所定义的目录列表。

你可以用 echo 查看你的 PATH 变量：

$ echo $PATH
/usr/local/bin:/usr/bin:/bin:/usr/games

系统会依次在这些目录（以冒号分隔）中寻找你输入的命令。它不会默认在你的当前目录中寻找。

通过提供路径（./），我们明确地告诉系统：“不要去 PATH 里找了，就在我指定的这个位置执行文件”。其中：

  • . 代表当前目录。
  • ./myscript.sh 就表示“当前目录下的 myscript.sh 文件”。

这种机制可以防止恶意行为。例如，如果有人在一个公共目录里创建了一个名为 ls 的恶意脚本，而你恰好在该目录想用 ls 命令查看文件，如果没有 ./ 的保护机制，你可能会无意中运行那个恶意脚本。

核心利器：变量

变量是用来存储数据的容器，在脚本中非常有用。

基本变量

  • 定义变量：变量名=值 (注意：等号两边不能有空格)
  • 使用变量：$变量名
# 脚本: variable_example.sh
#!/bin/bash
# 变量使用示例

name='Ryan'
echo "你好, $name"

运行 ./variable_example.sh 会输出 你好, Ryan。

特殊变量 (预设变量)

运行脚本时，系统会自动为我们设置一些特殊的变量：

  • $0：脚本本身的名称。
  • $1 - $9：传递给脚本的命令行参数。$1 是第一个参数，$2 是第二个，以此类推。
  • $#：传递给脚本的命令行参数的总个数。
  • $*：所有命令行参数组成的单个字符串。

示例脚本 arguments.sh:

#!/bin/bash
# 特殊变量演示

echo "脚本名称是: $0"
echo "共传入了 $# 个参数"
echo "所有参数是: $*"
echo "第二个参数是: $2"

运行与输出:

$ ./arguments.sh bob fred sally
脚本名称是: ./arguments.sh
共传入了 3 个参数
所有参数是: bob fred sally
第二个参数是: fred

命令替换 (反引号或 $())

我们可以将一个命令的输出结果存入一个变量。这可以通过反引号 (`) 或更现代的 $(...) 语法实现。

示例脚本 backticks.sh:

#!/bin/bash
# 命令替换演示

# 统计 testfile.txt 文件的行数并存入变量 lines
# $1 代表传入的第一个参数，这里即 'testfile.txt'
lines=`cat $1 | wc -l`
# 推荐使用 $(...) 写法，更清晰且支持嵌套: lines=$(wc -l < $1)

echo "文件 $1 中共有 $lines 行。"

运行与输出: (假设 testfile.txt 有12行)

$ ./backticks.sh testfile.txt
文件 testfile.txt 中共有 12 行。

实战演练：一个简单的备份脚本

现在，让我们把所学知识应用到一个有用的脚本中。假设我需要定期备份 ~/projects 目录下的某个项目文件夹到 ~/projectbackups 目录。

#!/bin/bash
# 备份单个项目目录
# 作者: Ryan, 日期: 2025-09-04

# 格式化当前日期为 YYYY-MM-DD
todays_date=$(date +%F)

# 创建备份目录，格式为：项目名_日期
mkdir ~/projectbackups/$1_$todays_date

# 递归复制项目目录到备份目录
cp -R ~/projects/$1 ~/projectbackups/$1_$todays_date

echo "项目 $1 的备份已完成！"

运行与输出:

$ ./projectbackup.sh ocelot
项目 ocelot 的备份已完成！

这个脚本通过使用 $1 作为项目名，变得非常通用。我的同事也可以直接使用它来备份他们自己的项目，而无需修改脚本代码。编写灵活、通用的脚本能极大地提高效率。

让脚本更智能：If 条件判断

上面的备份脚本虽然能用，但如果使用者输错了参数，或者目录不存在，脚本就会报错。我们可以使用 if 语句来增加判断逻辑，让脚本更健壮。

（这部分内容相对进阶，如果觉得困惑可以先跳过。即使只掌握以上知识，也足以编写出许多实用的脚本。）

增强版备份脚本 projectbackup_v2.sh:

#!/bin/bash
# 更健壮的项目备份脚本
# 作者: Ryan, 日期: 2025-09-04

# 检查参数数量是否不为1
if [ $# != 1 ]; then
    echo "用法: $0 <要备份的目录名>"
    exit 1
fi

# 检查源项目目录是否存在
if [ ! -d ~/projects/$1 ]; then
    echo "错误: 目录 ~/projects/$1 不存在，请检查拼写。"
    exit 1
fi

todays_date=$(date +%F)
backup_dir=~/projectbackups/$1_$todays_date

# 检查今天是否已经备份过
if [ -d $backup_dir ]; then
    echo "今天似乎已经备份过该项目，是否覆盖? (y/n)"
    read answer # 读取用户输入
    if [ "$answer" != "y" ]; then
        echo "操作取消。"
        exit 0
    fi
else
    mkdir -p $backup_dir # 如果不存在，则创建
fi

cp -R ~/projects/$1 $backup_dir
echo "项目 $1 的备份已完成！"

代码解析:

  • if [ ... ]; then ... fi 是 if 语句的基本结构。fi 是 if 的倒写，表示条件块结束。
  • [ $# != 1 ]: [ 是 test 命令的简写。$# 是参数个数，!= 是不等于。这行代码判断“参数个数是否不等于1”。

    注意：[ 和 ] 与其中的表达式之间必须有空格！

  • exit: 立即退出脚本。通常 exit 0 表示成功，非0值表示错误。
  • [ ! -d ~/projects/$1 ]: -d 用来测试一个路径是否存在且为目录，! 表示“非”（not）。所以这行代码判断“如果 ~/projects/$1 不是一个目录”。
  • read answer: 读取用户的键盘输入，并将其存入 answer 变量。

为了代码的可读性，if 块内的代码通常会进行缩进，虽然这不是强制的，但这是一个非常好的编程习惯。

知识点总结

  • #!
    : Shebang。指定脚本的解释器。
  • echo
    : 在屏幕上打印消息。
  • which
    : 查找一个命令的完整路径。
  • $
    : 引用变量值的前缀。
  • `` 或 $( )
    : 命令替换。用于将命令的输出赋值给变量。
  • date
    : 显示或格式化日期时间。
  • if [ ] then else fi
    : 实现基本的条件逻辑判断。
  • 核心原则
    : 命令行能做的，脚本就能做，反之亦然。
  • 格式要求
    : Bash 脚本对空格非常敏感，尤其是在变量赋值和 if 判断中，要特别注意。

课后练习

现在，运用你学到的所有知识，来自动化一些任务吧！

  1. 编写你自己的备份脚本。可以从一个最简单的版本开始，然后逐步增加功能，比如添加日期、检查目录是否存在、压缩备份文件等。
  2. 编写一个目录报告脚本。这个脚本接受一个目录名作为参数，然后输出关于该目录的报告，可以包括：
    • 目录中有多少个文件？
    • 有多少个子目录？
    • 哪个文件最大？
    • 哪个文件是最新修改的？
    • 统计目录中文件分属哪些不同用户。
    • 任何你能想到的其他信息...

-- 感谢阅读 --