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shell 脚本（千字长文）

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前言：为什么学习 Shell 脚本？

在数字时代，自动化是提升工作效率的核心工具之一。无论是开发人员、系统管理员，还是普通用户，shell 脚本都是实现任务自动化、简化重复操作的重要手段。它如同一位隐形的助手，能够快速执行复杂指令、管理文件、监控系统状态，甚至与编程语言协作完成高级任务。对于编程初学者而言，学习 shell 脚本是理解操作系统底层逻辑的第一步；对于中级开发者，则能通过它优化工作流程，提升技术栈的全面性。

Shell 脚本基础语法：从零开始构建自动化工具

什么是 Shell 脚本？

Shell 脚本是基于命令行环境编写的程序，通过组合系统命令和逻辑控制语句，实现特定功能。它类似一个“指令合集”，告诉计算机按顺序执行一系列操作。例如，你可以用它批量重命名文件、定时清理日志，甚至部署整个 Web 应用。

第一个 Shell 脚本：Hello World

创建一个名为 hello.sh 的文件，输入以下内容：

#!/bin/bash
echo "Hello, Shell Script World!"

保存后赋予执行权限：

chmod +x hello.sh

运行脚本：

./hello.sh

关键点解释：

  • #!/bin/bash：声明解释器路径，确保系统用 Bash 解析脚本。
  • echo：输出命令，相当于 Python 的 print()。
  • chmod +x：添加可执行权限，使脚本可直接运行。

变量与赋值：数据存储的“盒子”

变量是存储信息的容器，例如：

name="Alice"
age=25
echo "My name is $name, I'm $age years old."

注意事项：

  • 变量名不区分大小写，但推荐统一风格。
  • 使用 $ 符号引用变量值，如 $name。
  • 环境变量（如 PATH）是全局的，位置变量（如 $1）用于接收脚本参数。

变量替换与运算符

full_name="${name}_Smith"  # Alice_Smith

result=$(( 5 + 3 * 2 ))    # 11

输入与输出：与用户的对话

通过 read 命令获取用户输入：

echo "请输入你的名字："
read user_name
echo "欢迎你，$user_name！"

重定向符号可控制输出流向：

echo "日志信息" >> log.txt

command > output.txt 2>&1

Shell 脚本进阶：流程控制与逻辑判断

条件语句：决策树的构建

if 语句根据条件执行不同代码块：

number=10
if [ $number -gt 5 ]; then
    echo "数字大于5"
elif [ $number -eq 5 ]; then
    echo "数字等于5"
else
    echo "数字小于5"
fi

符号与运算符：

  • -eq：等于（equal）
  • -ne：不等于（not equal）
  • -gt：大于（greater than）
  • 字符串比较用 = 或 ==，例如 [ "$str" = "hello" ]

循环结构：重复任务的自动化

For 循环：已知次数的迭代

for i in 1 2 3 4 5; do
    echo "当前数值：$i"
done

While 循环：条件满足时持续执行

count=0
while [ $count -lt 3 ]; do
    echo "计数器：$count"
    count=$((count + 1))
done

Until 循环：直到条件成立才停止

num=0
until [ $num -eq 5 ]; do
    echo "当前值：$num"
    num=$((num + 1))
done

函数：代码复用的“工具箱”

函数将重复逻辑封装，提高可读性：

greet() {
    echo "你好，我是 $1！"  # $1 表示第一个参数
}

greet Alice
greet Bob

函数高级用法：

add_numbers() {
    sum=$(( $1 + $2 ))
    return $sum           # 返回数值
}

add_numbers 3 5
result=$?                 # 获取返回值
echo "计算结果：$result"  # 输出 8

Shell 脚本实战：自动化文件管理

案例 1：批量重命名文件

假设需要将 *.txt 文件重命名为 backup_*.txt：

for file in *.txt; do
    new_name="backup_$file"
    mv "$file" "$new_name"
done

案例 2：定时清理日志文件

创建 clean_logs.sh 脚本：

find /var/log/ -type f -name "*.log" -mtime +7 -exec rm -f {} \;

结合 cron 定时任务，实现每日凌晨 2 点执行：

0 2 * * * /path/to/clean_logs.sh

案例 3：系统监控脚本

监控磁盘使用率并发送警报：

disk_usage=$(df / | awk '{print $5}' | tail -n1 | sed 's/%//')
if [ $disk_usage -gt 90 ]; then
    echo "磁盘使用率过高：${disk_usage}%" | mail -s "警报" admin@example.com
fi

Shell 脚本高级技巧：错误处理与调试

错误处理：预见问题的“保险丝”

使用 set -e 使脚本在出错时立即终止：

set -e
mkdir /nonexistent_dir  # 若目录不存在会终止脚本
echo "此行不会执行"

捕获错误码：

command_to_run || {
    echo "命令执行失败，错误码：$?"
    exit 1
}

调试技巧：追踪脚本运行轨迹

  • 在脚本开头添加 set -x，显示每一步执行的命令：

    set -x
echo "调试模式已开启"

  • 使用 trap 捕获信号，例如：

    trap 'echo "脚本被终止"' SIGINT

Shell 脚本与编程语言的协作：扩大生态边界

调用 Python 脚本

python_script_output=$(python3 my_script.py --arg value)
echo "Python 返回结果：$python_script_output"

与 AWS CLI 结合

自动创建 S3 存储桶：

aws s3 mb s3://$BUCKET_NAME

使用 JSON 解析工具 jq

处理 API 响应：

curl -s https://api.example.com/data | jq '.items[].name'

结论：持续学习与实践

掌握 shell 脚本不仅是技术能力的提升，更是工作效率的革命。从基础语法到高级技巧，每个环节都需要通过实际项目巩固。建议读者从简单任务开始，逐步挑战复杂场景，例如：

  1. 自动化部署 Web 应用
  2. 编写 CI/CD 管道
  3. 开发自定义监控工具

记住，shell 脚本的核心价值在于将重复劳动转化为可复用的自动化流程。当你熟练使用它时，会发现它像一位默契的伙伴，默默提升你的生产力。保持好奇心，不断探索新命令和组合方式，你的技术之路将越走越宽广。

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