Bash 基础与进阶实践指南

Bash 简介与基础
基本命令与文件操作
权限管理与用户管理
重定向与管道
变量与环境变量
通配符与正则表达式
Shell 脚本结构与控制流
常用内建命令与技巧
文本处理常用命令
作业控制与进程管理
别名与函数
实用技巧与注意事项
更多 Bash 进阶话题
参考资源

1. Bash 简介与基础

1.1 什么是 Bash

Bash（Bourne-Again SHell）：一种常见的 Unix/Linux Shell（命令解释器），也是在大多数 Linux 发行版中的默认 Shell。
Shell 的作用：提供命令执行与脚本编写环境，是用户与操作系统内核交互的接口。

1.2 如何进入 Bash

登录终端 后默认即进入 Bash。如果使用的是其他 Shell（如 zsh），可输入 bash 切换到 Bash。
查看当前 Shell：
```
echo $SHELL
```

1.3 Bash 的主要特点

强大的 命令行交互：组合、重定向、管道操作非常灵活。
支持 脚本编写：可以编写 .sh 文件并运行。
易于与其他命令结合，具有丰富的内置功能。

2. 基本命令与文件操作

查看当前所在目录：
```
pwd
```
切换目录：
```
cd /path/to/directory
```

2.2 列出文件

列出文件和目录（简洁列表）：
```
ls
```
查看详情（权限、大小、修改时间等）：
```
ls -l
```
显示隐藏文件：
```
ls -a
```

2.3 创建、删除、复制、移动

创建文件（空文件）：
```
touch filename
```
创建目录：
```
mkdir directory_name
```
删除文件：
```
rm filename
```
删除目录：
```
rm -r directory_name
```
复制文件：
```
cp source_file target_file
```
移动/重命名文件：
```
mv old_name new_name
```

2.4 查看文件内容

cat：一次性显示整个文件
```
cat file.txt
```
less：分页查看文件（q 退出）
```
less file.txt
```

head/tail：只看开头/结尾 N 行

head -n 10 file.txt
tail -n 10 file.txt

tail -f file.txt：实时查看文件增长（常用于查看日志）

2.5 搜索文件

find：在指定路径下查找文件

find /path -name "*.sh"

常与 xargs 或 -exec 搭配使用做批量操作：

find /path -type f -name "*.log" -exec rm {} \;

3. 权限管理与用户管理

3.1 文件权限

Unix/Linux 的文件权限通常分为：所有者（user）、组（group） 和 其他人（others） 三类。
每一类权限有三个维度：读（r）、写（w）、执行（x）。
查看权限：
```
ls -l
```
例如：-rwxr-xr-- 表示所有者有 rwx 权限，组用户有 r-x 权限，其他人有 r-- 权限。

3.2 修改权限

使用 chmod 修改权限（符号模式或数字模式）：
```
chmod u=rwx,g=rx,o=r file.sh
chmod 755 file.sh
```

3.3 修改文件拥有者

chown：修改文件/目录所有者或所属组

chown user file.txt
chown user:group file.txt

3.4 切换用户

从当前用户切换到其他用户：
```
su - other_user
```
使用超级管理员权限（若当前用户在 sudoers 列表中）：
```
sudo command
```

4. 重定向与管道

4.1 标准输入输出和错误输出

文件描述符：
- stdin：标准输入（文件描述符 0）
- stdout：标准输出（文件描述符 1）
- stderr：标准错误输出（文件描述符 2）

4.2 重定向

重定向输出到文件（覆盖原文件）：
```
command > file.txt
```
追加输出到文件：
```
command >> file.txt
```

重定向错误输出：

command 2> error.log
command 2>> error.log

同时重定向标准输出和错误输出：
```
command > all.log 2>&1
```

4.3 管道

管道操作符 |：将左边命令的标准输出作为右边命令的标准输入。
```
command1 | command2
```
常用示例：
```
ls -l | grep ".sh"
```

4.4 Here Document 与 Here String

Here Document：将多个行的文本作为输入传递给命令
```
cat << EOF > file.txt
line1
line2
EOF
```
EOF 可以改为任意标记，结束符前不能有多余空格。
Here String：将一小段字符串作为输入
```
grep "pattern" <<< "this is a test"
```

5. 变量与环境变量

5.1 变量的定义与使用

定义变量：
```
NAME="Alice"
echo $NAME
```
注意：等号两边不能有空格；要引用变量使用 echo $变量名 或 ${变量名}。

5.2 环境变量

常见环境变量：
- $HOME：用户主目录
- $PATH：可执行文件搜索路径
- $PWD：当前工作目录
- $SHELL：当前 Shell 路径
导出环境变量：
```
export VARIABLE="value"
```
查看环境变量：
```
env
printenv
```

5.3 位置参数变量

脚本中的位置参数：
- $0：脚本自身的名字
- $1～$9：传递给脚本的参数
- $#：传递给脚本的参数总个数
- $@：传递给脚本的所有参数
- $?：上一条命令的退出状态（0 表示成功，非 0 表示失败）

5.4 数组与关联数组（简单介绍）

普通数组：

myarr=(apple banana cherry)
echo ${myarr[0]}    # apple
echo ${myarr[@]}    # apple banana cherry

关联数组（Bash 4+ 支持）：

declare -A mymap
mymap[color]="blue"
mymap[fruit]="apple"
echo ${mymap[color]}  # blue

6. 通配符与正则表达式

6.1 通配符（Globbing）

*：匹配任意长度的任意字符（包括空字符）
?：匹配单个任意字符
[ ]：匹配中括号内任意单个字符
例如 ls *.sh：匹配当前目录下所有以 .sh 结尾的文件。

6.2 正则表达式（Regular Expressions）

通常结合 grep、sed、awk 等命令使用，用于复杂的文本匹配。
常见元字符：
- ^：匹配行首
- $：匹配行尾
- .：匹配除换行符以外的任何字符
- *：匹配前一个字符的 0 次或多次出现
- [...]：匹配方括号内的任意一个字符
- ( )：分组
注意：通配符与正则表达式的语法/使用场景并不完全相同，需要区分。

7. Shell 脚本结构与控制流

7.1 脚本的基本结构

脚本头行（Shebang）：指定解释器
```
#!/usr/bin/env bash
```
注释：使用 #
执行权限：要让脚本具有可执行权限
```
chmod +x script.sh
```

运行脚本：

./script.sh

或在当前 Shell 中执行：

source script.sh
# 或 . script.sh

7.2 条件判断

if 语句：

if [ condition ]; then
    # ...
elif [ condition2 ]; then
    # ...
else
    # ...
fi

test 命令 或者单中括号 [ ]：进行数值、字符串、文件检测，比如

[ -f file ]      # 是否是一个普通文件
[ -d directory ] # 是否是一个目录
[ "$VAR" = "abc" ] # 字符串是否相等
[ "$NUM" -eq 10 ]  # 数值是否等于 10

双中括号 [[ ]]：Bash 的扩展测试语句，支持更多模式匹配等高级特性。

7.3 循环

for 循环：

for var in item1 item2 item3
do
    echo $var
done

while 循环：
```
while [ condition ]
do
    # ...
done
```
until 循环：
```
until [ condition ]
do
    # ...
done
```

7.4 case 语句

case $variable in
  pattern1)
    # ...
    ;;
  pattern2)
    # ...
    ;;
  *)
    # 默认匹配
    ;;
esac

7.5 常用扩展

命令替换：

result=$(command) 
# 或者老式用法： result=`command`

算术扩展：

num1=10
num2=5
echo $((num1 + num2))  # 15

花括号扩展：

echo {1..5}    # 1 2 3 4 5
echo file{A,B,C}.txt  # fileA.txt fileB.txt fileC.txt

8. 常用内建命令与技巧

8.1 type/which

查看命令是内置（builtin）还是外部可执行文件：
```
type cd
type ls
```
查看可执行文件路径：
```
which ls
```

8.2 history

查看和管理历史命令：
```
history
```
执行第 N 条历史命令：
```
!N
```
搜索历史：按 Ctrl + r，然后输入关键字

8.3 echo/printf

echo：输出文本，自动换行
printf：功能类似 C 语言的 printf，可格式化输出

8.4 read

交互式读取用户输入：

read -p "Enter your name: " NAME
echo "Hello, $NAME"

read 常用选项：
- -r：禁止反斜杠转义
- -t <秒>：设置等待输入的超时时间

8.5 引号与转义

单引号 ' '：原样输出，引号内所有字符都被视为普通字符
双引号 " "：可以进行变量替换和命令替换
反斜杠 \ ：转义下一字符

9. 文本处理常用命令

9.1 grep

在文本中搜索匹配的行：
```
grep "pattern" file.txt
```
结合正则表达式：
```
grep -E "reg(pattern)+" file.txt
```
常用选项：
- -i：忽略大小写
- -n：显示行号
- -v：显示不匹配的行

9.2 sed

流编辑器，可进行文本替换、插入、删除等：
```
sed 's/old/new/g' file.txt
```
-i 选项可以直接修改文件：
```
sed -i 's/old/new/g' file.txt
```

9.3 awk

强大的文本处理工具，可按列进行分析：
```
awk '{print $1, $3}' file.txt
```
支持复杂脚本逻辑，可以根据分隔符处理 CSV 等格式。关键字段：
- $0：当前行全部内容
- $1：第一列 … $NF：最后一列
- NR：当前行号
- FS：输入分隔符

9.4 sort、uniq、cut、paste、xargs、tee

sort：排序
```
sort file.txt
```
uniq：去重（需先 sort）
```
sort file.txt | uniq
```
cut：切割某几列
```
cut -d ',' -f 1,3 file.csv
```
paste：将多文件按行合并
xargs：将标准输入的输出拼接成命令参数
```
find . -name "*.txt" | xargs rm
```
tee：将输入同时写入文件和标准输出
```
command | tee output.txt
```

10. 作业控制与进程管理

10.1 后台运行

在命令末尾加 &，使其在后台运行：
```
long_running_command &
```
查看后台作业：
```
jobs
```

10.2 前后台切换

暂停前台作业：Ctrl + Z
将暂停的作业放到后台：bg %job_number
恢复后台作业到前台：fg %job_number

10.3 进程管理

ps：列出当前进程
```
ps aux
```
top/htop：动态查看进程状态
kill：结束进程
```
kill -9 PID
```

11. 别名与函数

11.1 别名（alias）

临时设置别名：
```
alias ll='ls -l'
```
在 ~/.bashrc 中设置长期别名，加入：
```
alias ll='ls -l --color=auto'
```

11.2 函数（function）

在脚本或命令行定义函数：

myfunc() {
    echo "This is my function."
}

调用函数：
```
myfunc
```

在函数内使用局部变量可用 local 关键字：

myfunc() {
    local var="local_value"
    echo "$var"
}

12. 实用技巧与注意事项

Tab 补全：在命令行输入部分命令或文件名后按 Tab 可自动补全。
通配符谨慎使用：如 rm -rf *；需非常小心，以防误删重要文件。
Shell 脚本调试：
- bash -x script.sh：打印执行过程（追踪每一条命令）
- bash -n script.sh：只做语法检查，不执行脚本
- 在脚本顶部加入 set -x 或手动添加 set -e、set -u、set -o pipefail 等，以控制脚本在出错或使用未定义变量时及时退出。
查看命令帮助：
- 内部命令使用 help command
- 外部命令使用 command --help 或 man command
PS1 自定义：在 ~/.bashrc 中可自定义 PS1 来定制命令行提示符（颜色、显示 Git 分支等）。
区分登录 Shell 与非登录 Shell：常见的启动文件有 .bash_profile、.bashrc、.profile 等，具体加载顺序略有差异。
使用 shellcheck：对脚本做静态分析，排查常见错误和风格问题。