本目录代码默认采用 Bash 3.2+；Bash 4+ 特性另行标明。macOS 交互终端通常为 Zsh，脚本解释器以实际调用方式为准；外部命令还需区分 GNU/BSD 实现。

Shell 基础速查：Shell 种类与区别 → 变量与参数 → 执行模型 → 函数与流程 → 错误处理 → 实用片段 → 性能与最佳实践。

Shell 简介

什么是 Shell

Shell 是命令行解释器，负责接收用户输入的命令并调用操作系统执行。它既是交互式的命令行环境，也是脚本语言的解释器。

常见 Shell 种类

Shell	全称	特点	适用场景
sh	Bourne Shell	历史上的 Bourne Shell；现代 /bin/sh 通常由兼容 POSIX 的实现提供	跨平台脚本，最小兼容
bash	Bourne Again Shell	GNU 项目的 shell，sh 的增强版	许多 Linux 发行版采用，功能丰富
zsh	Z Shell	独立发展的 Shell，支持强补全与交互定制	macOS 默认，交互式体验好
fish	Friendly Interactive Shell	开箱即用，语法不同	新手友好，交互式
dash	Debian Almquist Shell	轻量 POSIX shell	Ubuntu 的 /bin/sh，启动快

POSIX 是什么

POSIX（Portable Operating System Interface）是一组操作系统接口标准。

• POSIX shell 是 shell 语言的标准子集
• 符合 POSIX 的脚本可以在任何 POSIX 系统上运行
• 常见的 POSIX shell：sh、dash、bash --posix、zsh --emulate sh

GNU 是什么

GNU 是一个自由软件项目，目标是创建一套完全自由的类 Unix 操作系统。

• bash 是 GNU 项目的产物
• coreutils（ls、cp、mv 等）也是 GNU 项目的
• GNU 工具通常比 BSD 版本功能更多，但兼容性稍差

GNU 与 BSD 工具差异的典型实战见 sed 用法与 BSD/GNU 兼容性踩坑：同一脚本本地能跑、Xcode 里报错的全过程。

Shebang（#!/）

脚本第一行的特殊注释，告诉系统用什么解释器来跑这个脚本。

Shebang	说明	兼容性
#!/bin/sh	用 POSIX shell 跑	最好，跨平台
#!/bin/bash	用 bash 跑	Linux 默认，macOS 也有
#!/usr/bin/env bash	自动找 bash 路径	更灵活，推荐
#!/usr/bin/env python3	用 python3 跑	Python 脚本

选择建议：

• 写跨平台脚本 → #!/bin/sh
• 用 bash 特有功能 → #!/usr/bin/env bash
• 用 env 更灵活，不用硬编码路径

脚本头部模板

#!/usr/bin/env bash
set -euo pipefail    # 启用可选检查；-e 有上下文例外，见错误处理指南
# 按语义局部设置 IFS；正确引用变量，不能靠全局 IFS 替代

变量与参数

特殊变量

变量	含义
$0	脚本名（按调用方式可能是相对路径、绝对路径或文件名）
$1 $2 …	位置参数
$#	参数个数
$@	全部参数；加引号 "$@" 时每个参数独立成词
$*	全部参数；加引号 "$*" 时合并为一个字符串（以 IFS 首字符连接）
$?	上一命令退出码（0 成功，非 0 失败）
$$	当前 shell 的 PID
$!	最近一个后台进程的 PID
$_	上一命令的最后一个参数
$PWD / $OLDPWD	当前 / 上一个工作目录
$HOME $USER $SHELL	用户环境
$HOSTNAME	主机名（bash 自设但不保证导出，脚本中用 hostname 命令更稳）
$RANDOM	0~32767 随机数（bash/zsh）
$SECONDS	shell 已运行秒数（bash/zsh）
$LINENO	当前行号
$FUNCNAME	函数名数组（[0] 为当前函数，构成调用栈）（bash）
$BASH_SOURCE	源文件路径数组（被 source 时与 $0 不同）（bash）

标注（bash）的变量是 bash 特有的，POSIX sh 里没有。

$* 与 $@ 的区别只在加双引号时体现：

set -- "a b" c
printf '[%s]' "$*"    # [a b c]      —— 一个词
printf '[%s]' "$@"    # [a b][c]     —— 两个词

遍历参数永远用 "$@"。

$0 的常见取值：

• ./script.sh → $0 = ./script.sh；/path/to/script.sh → $0 = /path/to/script.sh
• 纯文件名：basename "$0" 或 ${0##*/}
• 完整路径：realpath "$0" 或 readlink -f "$0"（Linux）

$_ 实用技巧：

mkdir -p /path/to/dir && cd "$_"    # 建目录后直接切进去

变量默认值

语法	含义
${var:-default}	var 未定义或为空时用 default（不赋值）
${var-default}	仅 var 未定义时用 default（为空不用）
${var:=default}	未定义或为空时赋值为 default
${var:?message}	未定义或为空时报错退出
${var:+alternative}	已定义且非空时用 alternative（否则为空）

export ZSH_CUSTOM="${ZSH_CUSTOM:-$HOME/.oh-my-zsh/custom}"    # 未定义则用默认值
remote_name="${1:-origin}"                                # 无第一个参数则用 origin

字符串操作

语法	含义
${#string}	长度
${string:position} ${string:position:length}	从 position 起取子串
${string#pattern} / ${string##pattern}	从头删除最短 / 最长匹配前缀
${string%pattern} / ${string%%pattern}	从尾删除最短 / 最长匹配后缀
${string/pat/rep} / ${string//pat/rep}	替换第一个 / 全部匹配
${string/#pat/rep} / ${string/%pat/rep}	仅在前缀处 / 后缀处替换

script="${0##*/}"              # 纯文件名：从左删最长 "*/" 前缀
name="${file%.*}"              # 去扩展名：从右删最短 ".*" 后缀
ext="${file##*.}"              # 只取扩展名
out="${file%.*}_compressed.jpg"
lower="${var,,}"  upper="${var^^}"    # 转小写 / 大写（bash 4+）

数组

arr=("apple" "banana" "cherry")

echo "${arr[0]}"     # 第一个元素
echo "${arr[@]}"     # 所有元素
echo "${#arr[@]}"    # 数组长度
arr+=("date")        # 追加元素

for item in "${arr[@]}"; do
    echo "$item"
done

这里是 Bash 索引数组语法，下标从 0 开始。Zsh 也支持数组，但默认从 1 开始；POSIX sh 不提供这种数组。

关联数组（bash 4+）

declare -A colors
colors["red"]="#FF0000"
colors["green"]="#00FF00"

echo "${colors["red"]}"

for key in "${!colors[@]}"; do    # ${!arr[@]} 取全部键
    echo "$key: ${colors[$key]}"
done

执行模型

父子 Shell、进程替换、Here Document、重定向和逐行读取见 Shell 执行模型与环境加载。

函数与流程

函数

function_name() {
    local var1="$1" var2="$2"    # local 限制作用域；参数用位置变量
    echo "参数1: $var1, 参数2: $var2"
    return 0                     # 退出码 0~255，不是返回值
}

function_name "hello" "world"
echo "退出码: $?"

函数"返回值"有两种，不要混淆：

• return N / $?：退出码（0~255），表示成功失败
• 返回数据：echo 输出 + 命令替换捕获

get_dir() {
    echo "/data/local/tmp"    # 数据用 echo
}
dir=$(get_dir)                # 捕获

process_files() {
    local count=0
    for file in "$@"; do
        if [ -f "$file" ]; then count=$((count + 1)); fi
    done
    echo "共处理 $count 个文件"
}

test 命令

test command reference (opens new window)

类别	操作符
数值	-eq -ne -gt -ge -lt -le
字符串	-z（空） -n（非空） = !=
文件	-e（存在） -f（普通文件） -d（目录） -r -w -x -s（非空） -c -b

[ -f "$file" ]       # 文件存在
[ -d "$dir" ]        # 目录存在
[ -n "$var" ]        # 字符串非空
[ "$num1" -gt "$num2" ]

bash 中推荐内建 [[ ]]：不做词分割、变量可不加引号、支持 &&/||/=~ 正则（bash/zsh）：

if [[ -f "$file" && "$name" =~ ^v[0-9]+$ ]]; then ...; fi

参数验证

# 参数数量
[ $# -lt 2 ] && { echo "用法: $0 <参数1> <参数2>" >&2; exit 1; }

# 文件存在
[ ! -f "$1" ] && { echo "错误: 文件 '$1' 不存在" >&2; exit 1; }

# 目录可写
[ ! -w "$(dirname "$output")" ] && { echo "错误: 无法写入目录" >&2; exit 1; }

错误处理与健壮性

严格模式的适用边界、错误降级、信号清理和作业控制见 Shell 错误处理指南。

实用片段

PATH 修改

# 追加到末尾（低优先级）；变量未定义时会拼出 "/bin"，注意先确认变量存在
export PATH="$PATH:$ANDROID_BUILD_TOOL/bin"

# 前插到开头（高优先级，优先命中）
export PATH="/usr/local/opt/postgresql@16/bin:$PATH"

常用小命令

printf "%x\n" 102        # 十进制转 16 进制 → 66
printf "%d\n" 0x66       # 16 进制转十进制 → 102
mktemp                   # 创建临时文件
basename /a/b/c.txt      # → c.txt（取文件名）
dirname /a/b/c.txt       # → /a/b（取目录名）
readlink file            # 读取链接目标文本；递归规范化用 realpath（先确认系统支持）
type cmd                  # 显示命令类型（别名/函数/内建/文件）
command -v cmd            # 查找命令路径（POSIX 标准，脚本判断命令存在的首选）

交互配置

• set -o vi：bash 切到 vi 编辑模式，光标移动同 vi

输出着色

color_echo() {
    printf '\033[%sm%s\033[0m\n' "$1" "$2"
}
color_echo "0;31" "红色文本"    # 0;31 红色，0;32 绿色，0;33 黄色

调试

set -x    # 打印执行的每条命令
set +x    # 关闭（脚本内局部调试）
bash -x script.sh              # 从外部启动调试
trap 'echo "错误发生在第 $LINENO 行" >&2' ERR

log() {
    echo "[$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')] $*" >&2
}

性能与最佳实践

性能要点

# 1. 拒绝无用 cat
grep "pattern" file.txt            # ✓ 直接读文件
cat file.txt | grep "pattern"      # ✗ 多余一次 fork

# 2. 循环内避免调用外部命令——用参数扩展替代
for f in *.txt; do
    base="${f%.*}"                 # ✓ 内置，零开销
    base=$(basename "$f" .txt)     # ✗ 每轮 fork 一个进程
done

# 3. 统计类操作交给专用命令，一次调用远快于 shell 循环
count=$(wc -l < file.txt)          # ✓ 一次调用
while IFS= read -r line; do count=$((count + 1)); done < file.txt   # ✗ 逐行解释执行，大文件慢几个数量级

变量引用

echo "$variable"        # 总是加引号：防词分割与通配展开
echo "${array[@]}"      # 数组同样加引号

临时文件

temp_file=$(mktemp) || exit 1
trap 'rm -f "$temp_file"' EXIT    # 注意单引号，退出时才展开
echo "data" > "$temp_file"

常用工具函数

# 安全备份
backup_file() {
    local file="$1"
    local target
    [ -f "$file" ] || return 1
    target=$(mktemp "${file}.bak.XXXXXX") || return 1
    if cp "$file" "$target"; then printf '%s\n' "$target"; else rm -f "$target"; return 1; fi
}

# 目录可写且（文件不存在或文件可写）
is_writable() {
    local file="$1"
    [ -w "$(dirname "$file")" ] && { [ ! -f "$file" ] || [ -w "$file" ]; }
}

# 去除前后空格（纯内置实现）
trim() {
    local var="$1"
    var="${var#"${var%%[![:space:]]*}"}"    # 去前导
    var="${var%"${var##*[![:space:]]}"}"    # 去尾随
    echo "$var"
}

to_lower() { echo "${1,,}"; }    # bash 4+
to_upper() { echo "${1^^}"; }

link

• runoob.com (opens new window) linux shell 学习
  • 运算符 (opens new window) : -z 等
  • Shell 流程控制 (opens new window)
• Bash Guide (opens new window) - 全面的Bash指南
• ShellCheck (opens new window) - Shell脚本静态分析工具
• Google Shell Style Guide (opens new window) - Shell编程规范

引用与展开

写法	展开与边界	示例
'…'	全部原样保留	printf '%s\n' '$HOME' 输出 $HOME
"…"	参数／命令／算术展开；保留展开结果为一个参数	printf '%s\n' "$HOME"
$'…'	Bash/Zsh 的转义字符串	$'a\nb' 含换行；非 POSIX 基础语法
$(cmd)	捕获 stdout，删除末尾换行	name=$(basename "$path")；另查退出码
$((expr))	算术展开	count=$((count + 1))
*.txt	未引用的通配符匹配路径	不匹配时 Bash 默认保留字面量，Zsh 默认报错

Bash 中未引用的参数／命令展开通常还会经过 IFS 分词、路径名展开。x='a b'; printf '<%s>\n' "$x" 得到一个参数，省略引号会拆成两个。Zsh 默认普通标量不做同样的分词，不能据此推断 Bash。"${ZSH_CUSTOM:-~/.oh-my-zsh/custom}" 中的 ~ 不会展开，应使用 $HOME。

glob（如 *.txt）、正则（如 ^v[0-9]+$）、字面量是三种接口；${var//pattern/replacement} 中 pattern 也是 Shell 模式，不能把用户传入的任意文本直接当模式。

流程控制

结构	用途与最小示例
if / elif / else	if [ -f "$file" ]; then printf '%s\n' found; else printf '%s\n' missing; fi
case	case "$mode" in start) start_service ;; stop) stop_service ;; *) exit 2 ;; esac
for	for file in "$@"; do printf '%s\n' "$file"; done；逐参数遍历
while	while IFS= read -r line || [ -n "$line" ]; do printf '%s\n' "$line"; done < "$file"；保留末行无换行的内容
until	until check_ready; do sleep 1; done；正式脚本增加重试次数与超时
break / continue	退出循环／跳过本轮；可带循环层数
&& / ||	按退出状态执行后续命令；a && b \|\| c 中 b 失败也会执行 c，并非完整 if/else

函数默认返回最后执行命令的状态。日志不要掩盖关键操作失败；local result=$(cmd) 会让 local 的状态遮蔽 cmd，应先 local result 再赋值并检查。

权限与文件语义

命令／概念	用途与边界
chmod u+x script.sh	允许直接执行；bash script.sh 只要求能读脚本，解释器由命令指定
chmod 600 config / chmod 700 directory	分别限制文件和目录仅所有者访问
umask 077	当前进程及后代创建对象时屏蔽组／其他人权限；不改变已有权限
目录 r / w / x	列出名称／增删目录项／穿越访问；删除主要取决于父目录权限及 sticky bit 等约束
ln / ln -s / readlink	硬链接、符号链接及查看目标文本；见 ln 与 readlink

备份函数的完整契约与重复备份处理见 代码片段：文件备份；日志、着色示例分别保留简版和按级别／颜色名的版本，按接口选择。

依据：Bash 引用规则 (opens new window)、展开顺序 (opens new window)、参数展开 (opens new window)。

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• 父子 Shell

• 进程替换

• Here Document

• 重定向

• IFS 与逐行读取

• 严格模式

• 错误捕获与降级

• 信号与清理

• 作业控制