Shell脚本中的括号家族()、(())、[]、[[]]、{}

快来打我* 2023-01-16 15:24 128阅读 0赞

相比其他开发语言来说，Shell脚本的各种括号还是非常多的。如果掌握好各种括号的作用，那么在Shell开发过程中会如虎添翼。在详细讲述之前，我这也有一个掌握小技巧：

*  ()：执行Shell脚本及定义数组
 *  (())：执行部分C++代码
 *  \[\]：test的语法糖
 *  \[\[\]\]:执行部分C++代码规则的判断
 *  \{\}:替换引用

# 1. `()`详解 #

上面也提到了，()主要有两个作用，一个是执行shell脚本，一个是定义数组。

## 1.1 执行shell脚本 ##

小括号中的内容会开启一个**子shell**独立运行；括号中以分号连接，最后一个命令不需要；各命令和括号无空格。这里面涉及到重要问题，如何获取到shell脚本输出的内容呢？而对于多条命令，输出的内容是以哪一条命令为主？如果有一条命令执行错误，那输出的结果又是什么？

### 1.1.1 小试牛刀 ###

[root@surpass home]# (ll;ls)
    total 1144
    -rw-r--r--. 1 root    root        171 Apr  8 13:09 awk.awk
    -rw-r--r--. 1 root    root         30 Apr  8 12:59 awk.txt
    -rw-r--r--. 1 root    root         96 Apr  8 13:36 condition.awk
    -rw-r--r--. 1 root    root         21 Apr  8 13:19 condition.txt
    drwxr-xr-x. 2 root    root       4096 Apr 19 15:42 factory
    -rw-r--r--. 1 root    root    1150415 Apr 23 12:51 factory.zip
    drwxr-xr-x. 3 root    root         50 Apr 25 18:11 python
    drwx------. 2 surpass surpass      62 Apr  7 15:56 surpass
    drwxr-xr-x. 5 root    root         74 Apr 25 18:26 venv
    awk.awk  awk.txt  condition.awk  condition.txt  factory  factory.zip  python  surpass  venv

通过上面的命令，我们发现他是将所有命令的输出结果都输出到控制台上。当然两个命令的内容通过回车分隔。

### 1.1.2 内容获取 ###

那么，既然他能输出到控制台，那我们可以直接获取吗？

[root@surpass home]# a=(ll;ls)
    -bash: syntax error near unexpected token `;'

答案肯定是不行的，此时我们需要引入$符号。$符号的作用我们可以认为是将输出流转换为字符串。

[root@surpass home]# echo $a
    total 1144 -rw-r--r--. 1 root root 171 Apr 8 13:09 awk.awk -rw-r--r--. 1 root root 30 Apr 8 12:59 awk.txt -rw-r--r--. 1 root root 96 Apr 8 13:36 condition.awk -rw-r--r--. 1 root root 21 Apr 8 13:19 condition.txt drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Apr 19 15:42 factory -rw-r--r--. 1 root root 1150415 Apr 23 12:51 factory.zip drwxr-xr-x. 3 root root 50 Apr 25 18:11 python drwx------. 2 surpass surpass 62 Apr 7 15:56 surpass drwxr-xr-x. 5 root root 74 Apr 25 18:26 venv awk.awk awk.txt condition.awk condition.txt factory factory.zip python surpass venv

此时，会将两个命令输出的内容赋值给变量a，但是不同的是，将回车符号换成了空格。

### 1.1.3 错误命令的影响 ###

[root@surpass home]# a=$(ll;ab;echo "hello")
    -bash: ab: command not found
    [root@surpass home]# echo $a
    total 1144 -rw-r--r--. 1 root root 171 Apr 8 13:09 awk.awk -rw-r--r--. 1 root root 30 Apr 8 12:59 awk.txt -rw-r--r--. 1 root root 96 Apr 8 13:36 condition.awk -rw-r--r--. 1 root root 21 Apr 8 13:19 condition.txt drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Apr 19 15:42 factory -rw-r--r--. 1 root root 1150415 Apr 23 12:51 factory.zip drwxr-xr-x. 3 root root 50 Apr 25 18:11 python drwx------. 2 surpass surpass 62 Apr 7 15:56 surpass drwxr-xr-x. 5 root root 74 Apr 25 18:26 venv hello

错误命令并没有影响其他命令的正常输出。在这里，我们可以得出一个结论，$获取的其实是标准输出流，他并不能获取错误流。

### 1.1.4 作用域 ###

我们已经知道，()可执行以子shell的方式执行子命令。那么里面定义的变量，外界会受到影响吗？我们通过代码可以看一下。

[root@surpass home]# b=4
    [root@surpass home]# d=$(echo $b;b=6;echo $b)
    [root@surpass home]# echo $d
    4 6
    [root@surpass home]# echo $b
    4

通过上面的实例，我们知道，

*  子shell的变量引用仍然需要使用$。
 *  子shell可以引用父shell的变量，但是不能修改父shell的变量值。  
    更多的子shell和父shell的运行机制大家感兴趣可以深入了解一下。

## 1.2 定义数组 ##

这个功能倒是很简单。

[root@surpass home]# ar=(2 3 4)
    [root@surpass home]# echo ${ar[2]}
    4

# 2. `(())`详解 #

上面提到，(())主要执行的是部分c++代码，我们熟悉的i++、i–、--i和++i就可以通过(())实现。对于(()),我们需要明白几个问题。

*  内容的获取
 *  多条语句的结果
 *  出现异常一句的结果获取
 *  变量的作用域

## 2.1 小试牛刀 ##

[root@surpass home]# a=1
    [root@surpass home]# ((a++))
    [root@surpass home]# echo $a
    2

# 这里表示5进制的23，结果以十进制输出。
    [root@surpass home]# echo $((5#23))
    13

## 2.2 内容获取 ##

和`()`一样，对于内容的获取仍然使用$符号。

[root@surpass home]# a=1
    [root@surpass home]# b=$((a++))
    [root@surpass home]# echo $b
    1

这里b为什么为1,大家一定很了解吧。另外，需要注意的是这里引用外部变量并不需要$符号。

## 2.3 多个命令的输出结果 ##

[root@surpass home]# a=1
    [root@surpass home]# b=2
    [root@surpass home]# echo $((c=b-a,d=b+a,b*a))
    2

这里需要注意两点：

*  多个表达式是用逗号隔开的，需要可`()`分清，但是如果在for中使用，则仍然需要使用`;`。
 *  `(())`里的值取决于最后一个表达式。

[root@surpass home]# for ((i=0;i<5;i++)); do echo $i; done
    0
    1
    2
    3
    4

## 2.4 错误命令的影响 ##

[root@surpass home]# f=$((c=b-a,d=b+a,#))
    -bash: c=b-a,d=b+a,#: syntax error: operand expected (error token is "#")
    [root@surpass home]# echo $f

如果`(())`中出现异常，则整个表达式失效，此时变量f为空。

## 2.5 作用域 ##

通过上面的例子我们发现`(())`里不仅可以引用外面定义的变量，还可以定义变量供外部使用。

[root@surpass home]# a=1
    [root@surpass home]# ((b=a*10))
    [root@surpass home]# echo $b
    10

## 2.6 状态码 ##

### 2.6.1 状态码简述 ###

Shell中运行的每个命令都使用退出状态码告诉shell它运行完毕。退出状态码：0-255的整数值，在命令结束运行时由命令传给shell。变量$?用于保存上个已执行命令的退出状态码。退出状态码可配合exit命令使用。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>状态码</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>0</td> 
   <td>命令成功结束</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>一般性未知错误</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>不适合的shell命令</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>126</td> 
   <td>命令不可执行</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>127</td> 
   <td>没找到命令</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>128</td> 
   <td>无效的退出</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>128+x</td> 
   <td>与Linux信号x相关的严重错误</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>130</td> 
   <td>通过ctrl+c终止的命令</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>255</td> 
   <td>正常范围之外的退出状态码</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 2.6.2 `(())`中的状态码 ###

如果表达式的结果为0，那么返回的退出状态码为1，或者 是"假"，而一个非零值的表达式所返回的退出状态码将为0，或者是"true"。若是逻辑判断，表达式exp为真则为1,假则为0。简言，表达式(0:真，1:假),逻辑判断(0:假，1:真)。这里有什么用呢？shell的if判断条件就是通过状态码获取状态码实现的,如果状态码为0为真，1为假。我们看如下几个例子:

[root@surpass home]# ((a=0))
    [root@surpass home]# echo $?
    1
    [root@surpass home]# ((a=1))
    [root@surpass home]# echo $?
    0
    [root@surpass home]# ((2>1))
    [root@surpass home]# echo $?
    0
    [root@surpass home]# ((2<1))
    [root@surpass home]# echo $?
    1

if举例：

[root@surpass home]# if ((a=0)); then echo "真"; else echo "假"; fi
    假
    [root@surpass home]# if ((a=1)); then echo "真"; else echo "假"; fi
    真
    [root@surpass home]# if ((2>1)); then echo "真"; else echo "假"; fi
    真
    [root@surpass home]# if ((2<1)); then echo "真"; else echo "假"; fi
    假

现在我们在举一个例子，对于已知命令和未知命令的测试:

[root@surpass home]# if fdfd; then echo "真"; else echo "假"; fi
    -bash: fdfd: command not found
    假
    [root@surpass home]# if ll; then echo "真"; else echo "假"; fi
    total 1144
    -rw-r--r--. 1 root    root        171 Apr  8 13:09 awk.awk
    -rw-r--r--. 1 root    root         30 Apr  8 12:59 awk.txt
    -rw-r--r--. 1 root    root         96 Apr  8 13:36 condition.awk
    -rw-r--r--. 1 root    root         21 Apr  8 13:19 condition.txt
    drwxr-xr-x. 2 root    root       4096 Apr 19 15:42 factory
    -rw-r--r--. 1 root    root    1150415 Apr 23 12:51 factory.zip
    drwxr-xr-x. 3 root    root         50 Apr 25 18:11 python
    drwx------. 2 surpass surpass      62 Apr  7 15:56 surpass
    drwxr-xr-x. 5 root    root         74 Apr 25 18:26 venv
    真

上面的代码中，fdfd是未知命令，返回状态码为127，所以if判断为假，ll为已知命令，且执行结果正常，所以状态码为0，if判断为真。

# 3. `[]`详解 #

`[]`有两个功能：

*  作为bash 的内部命令，和test是等同的；
 *  用来引用数组中每个元素的编号。

## 3.1 判断 ##

`[]`作为bash 的内部命令，和test是等同的。if/test结构中的左中括号是调用test的命令标识，右中括号是关闭条件判断的。所以，针对test命令的所有用法对于`[]`都适用。根据上面可知，if的判断条件是根据状态码作出真假判断的。所以，test后面的条件，如果为真，则状态码为0，如果条件为假，状态码为1。

[root@surpass home]# test 1 = 1
    [root@surpass home]# echo $?
    0
    [root@surpass home]# test 1 = 2
    [root@surpass home]# echo $?
    1

这里需要注意两点:

*  `=`和`==`是等效的
 *  `=`或者`==`前后需要有空格

### 3.1.1 test命令 ###

这里需要按了解一下test命令的各种参数及语法，便于`[]`的使用。

#### 3.1.1.1 字符串比较测试 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>参数</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>=</td> 
   <td>等于则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>!=</td> 
   <td>不相等则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-z 字符串</td> 
   <td>字符串的长度为零则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-n 字符串</td> 
   <td>字符串的长度不为零则为真</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[root@surpass home]# str1=hello
    [root@surpass home]# str2=world
    [root@surpass home]# str3=hello
    [root@surpass home]# if [ $str1 == $str2 ]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    jia
    [root@surpass home]# if [ $str1 == $str3 ]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen

需要注意的事：

*  `[]`中的内容前后要有空格
 *  `=` 或者`==`两边也需要空格
 *  变量的引用需要$符号，这个和`()`一样。

[root@surpass home]# str1=""
    [root@surpass home]# str2=
    [root@surpass home]# str3=hello
    [root@surpass home]# if [ -n $str ]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen
    [root@surpass home]# if [ -z $str ]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen
    [root@surpass home]# if [ -n $str1 ]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen
    [root@surpass home]# if [ -z $str1 ]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen
    [root@surpass home]# if [ -n $str2 ]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen
    [root@surpass home]# if [ -z $str2 ]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen
    [root@surpass home]# if [ -z $str3 ]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    jia
    [root@surpass home]# if [ -n $str3 ]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen

针对str、str1、str2我还没有想明白，为什么为空，对于-n也是真的。

#### 3.1.1.2 数字比较测试 ####

对于数字比较，test专门提供了如下命令:

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>参数</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>-eq</td> 
   <td>等于则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-ne</td> 
   <td>不等于则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-gt</td> 
   <td>大于则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-ge</td> 
   <td>大于等于则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-lt</td> 
   <td>小于则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-le</td> 
   <td>小于等于则为真</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

有些人可能会想，=和!=不能比较数字吗？我们先看一下：

[root@surpass home]# a=10
    [root@surpass home]# b=20
    [root@surpass home]# c=10
    [root@surpass home]# if [ $a = $b ] ; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    jia
    [root@surpass home]# if [ $a = $c ] ; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen

通过上面的例子，我们发现貌似没什么问题，`=`也是可以比较数字的，然后我们在看一下下面的例子就会焕然大悟：

[root@surpass home]# if [ 010 = 10 ] ; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    jia
    [root@surpass home]# if [ 010 -eq 10 ] ; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen

上面`=`之所以可以，是因为他把数字看成了字符串，所以针对数字的比较还是使用下面的表达式吧。那么他支持小数的比较吗？

[root@surpass home]# if [ 12.2 -eq 012.20 ] ; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    -bash: [: 12.2: integer expression expected
    jia

很显然，这是不支持的。但是为什么这里判断了`假`呢？如果我们查看一下状态码，就会发现其中的缘由。

[root@surpass home]# test 12.2 -eq 012.20
    -bash: test: 12.2: integer expression expected
    [root@surpass home]# echo $?
    2

#### 3.1.1.2 文件测试 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>参数</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>-e 文件名</td> 
   <td>如果文件存在则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-r 文件名</td> 
   <td>如果文件存在且可读则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-w 文件名</td> 
   <td>如果文件存在且可写则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-x 文件名</td> 
   <td>如果文件存在且可执行则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-s 文件名</td> 
   <td>如果文件存在且至少有一个字符则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-d 文件名</td> 
   <td>如果文件存在且为目录则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-f 文件名</td> 
   <td>如果文件存在且为普通文件则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-c 文件名</td> 
   <td>如果文件存在且为字符型特殊文件则为真</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-b 文件名</td> 
   <td>如果文件存在且为块特殊文件则为真</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 3.1.1.3 逻辑表达式 ####

Shell 还提供了与( -a )、或( -o )、非( ! )三个逻辑操作符用于将测试条件连接起来，其优先级为： ! 最高， -a 次之， -o 最低。这里就简单举个例子了。

[root@surpass home]# if [ 010 -eq 10 -o 12 -eq 11 ] ; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen

## 3.2 数组索引 ##

在一个array 结构的上下文中，中括号也可以用来引用数组中每个元素的编号,这里只是简单知道一下就行。

[root@surpass home]# a=(a b c d)
    [root@surpass home]# echo ${a[1]}
    b

# 4.`[[]]`详解 #

\[\[是 bash 程序语言的关键字。并不是一个命令，\[\[ \]\] 结构比\[ \]结构更加通用。他里面的语法更类似与C++语言，支持`&&`、`||`、`!`等逻辑运算。然而他对数字支持的不太好。基本把数字看成的字符串处理。另外，他是支持模糊匹配。字符串的模式匹配，使用=~操作符时甚至支持shell的正则表达式。字符串比较时可以把右边的作为一个模式，而不仅仅是一个字符串，比如\[\[ hello == hell? \]\]，结果为真。\[\[ \]\] 中匹配字符串或通配符，不需要引号。

[root@surpass home]# str=hello
    [root@surpass home]# if [[ $str == hel? ]]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    jia
    [root@surpass home]# if [[ $str == hel* ]]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen
    [root@surpass home]# if [[ $str == hell? ]]; then echo "zhen"; else echo "jia"; fi
    zhen

通配符:

*  ?:单个字符
 *  \*：多个字符  
    这里需要注意的是引用的变量需要$引用。

# 5.`{}`详解 #

## 5.1 扩展用法 ##

在大括号拓展中，不允许有空白，除非这个空白被引用或转义。

*  对大括号中的以逗号分割的文件列表进行拓展。如 touch \{a,b\}.txt 结果为a.txt b.txt。
 *  对大括号中以点点（…）分割的顺序文件列表起拓展作用，如：touch \{a…d\}.txt 结果为a.txt b.txt c.txt d.txt

## 5.2 替换结构 ##

*  $\{var:-string\}：若变量var为空，则用在命令行中用string来替换$\{var:-string\}，否则变量var不为空时，则用变量var的值来替换$\{var:-string\}；

[root@surpass home]# str=hello
    [root@surpass home]# echo ${str:-world}
    hello
    [root@surpass home]# echo ${str1:-world}
    world
    [root@surpass home]# echo $str1

*  $\{var:=string\}：若var为空时，用string替换$\{var:=string\}的同时，把string赋给变量var

[root@surpass home]# str=hello
    [root@surpass home]# echo ${str:=worl}
    hello
    [root@surpass home]# echo $str
    hello
    [root@surpass home]# echo $str2
    
    [root@surpass home]# echo ${str2:=world}
    world
    [root@surpass home]# echo $str2
    world

**这个和上面的区别是，如果str为空，`=`是会将后面的值赋值给str的，而`-`不会。**

*  $\{var:+string\}的替换规则和上面的相反，即只有当var不是空的时候才替换成string，若var为空时则不替换或者说是替换成变量 var的值，即空值。(因为变量var此时为空，所以这两种说法是等价的)

[root@surpass home]# echo $str5
    
    [root@surpass home]# echo ${str5:+world}
    
    [root@surpass home]# str4=hello
    [root@surpass home]# echo ${str4:+world}
    world
    [root@surpass home]# echo $str4
    hello

*  $\{var:?string\}替换规则为：若变量var不为空，则用变量var的值来替换$\{var:?string\}；若变量var为空，则把string输出到标准错误中，并从脚本中退出。我们可利用此特性来检查是否设置了变量的值。

[root@surpass home]# echo $str5
    
    [root@surpass home]# echo $str4
    hello
    [root@surpass home]# echo ${str4:?wolrd}
    hello
    [root@surpass home]# echo ${str5:?wolrd}
    -bash: str5: wolrd
    [root@surpass home]# echo $?
    1

## 5.3 匹配替换结构 ##

*  \# 是去掉左边(在键盘上\#在$之左边)
 *  % 是去掉右边(在键盘上%在$之右边)
 *  \#和%中的单一符号是最小匹配，两个相同符号是最大匹配。
 *  只有在pattern中使用了\*匹配符号时，%和%%，\#和\#\#才有区别

[root@surpass home]# str=testcase
    [root@surpass home]# echo $str
    testcase
    [root@surpass home]# echo ${str%s*}
    testca
    [root@surpass home]# echo ${str%%s*}
    te
    [root@surpass home]# echo ${str#s*}
    testcase
    [root@surpass home]# echo ${str#*s}
    tcase
    [root@surpass home]# echo ${str##*s}
    e

这里的通配符支持`?`和`*`,规则和上面提到的一样。

## 5.4 字符串提取 ##

*  $\{var:num\}：在var中提取第num个字符到末尾的所有字符。若num为正数，从左边0处开始；若num为负数，从右边开始提取字串，但必须使用在冒号后面加空格或一个数字或整个num加上括号，如$\{var: -2\}、$\{var:1-3\}或$\{var:(-2)\}
 *  $\{var:num1:num2\}：num1是位置，num2是长度。表示从$var字符串的第$num1个位置开始提取长度为$num2的子串。不能为负数。

[root@surpass home]# str=helloworld
    [root@surpass home]# echo ${str:1}
    elloworld
    [root@surpass home]# echo ${str: -1}
    d
    [root@surpass home]# echo ${str:1:3}
    ell
    [root@surpass home]# echo ${str:-1:3}
    helloworld

## 5.5 字符串提取和替换 ##

*  $\{var/pattern/pattern\}表示将var字符串的第一个匹配的pattern替换为另一个pattern。
 *  $\{var//pattern/pattern\}表示将var字符串中的所有能匹配的pattern替换为另一个pattern

[root@surpass home]# echo $str
    helloworld
    [root@surpass home]# echo ${str/o/x}
    hellxworld
    [root@surpass home]# echo ${str//o/x}
    hellxwxrld