Bash

最後更新: 2024-12-23 18:04:45 +0800 +0800
tags: Linux | Bash | Shell
原文以英文撰寫。您正在閱讀AI翻譯版本。

Bash 同時是互動式命令語言與腳本執行環境。可靠的 Shell 程式碼會將字組、結束狀態與檔案描述元視為不同的資料流。需要 Bash 功能時，請以明確的直譯器啟動腳本：

bash 
#!/usr/bin/env bash

bash -c 'commands' name arg1 會將 name 指派給 $0，將 arg1 指派給 $1。當命令字串使用位置參數時，這項細節很重要。

Shell 文法與執行 #

清單使用 ;、&、&& 或 || 連接管線。&& 與 || 是短路運算子；& 會啟動非同步清單。管線使用 | 連接命令；當左側命令的標準錯誤也傳送至管線時，使用 |&。

bash 
build && test && deploy
generate_report 2>&1 | tee build.log

括號會建立子 Shell，因此其中的指派、目錄變更與選項不會影響呼叫端 Shell。大括號在目前 Shell 中執行，需要空格，以及結尾分號或換行。

bash 
( cd build && make )
{ cd build && make; }

依預設，管線中的命令會在不同環境執行。因此，不要預期管線右側 while 迴圈所指派的變數在之後仍保持設定。請改用重新導向或程序替換將資料送入迴圈：

bash 
count=0
while IFS= read -r line; do
  ((count++))
done < <(printf '%s\n' one two)
printf '%s\n' "$count"

shopt -s lastpipe 在特定非互動且停用工作控制的條件下，會變更最後一個管線命令的行為；程式碼不應依賴這種選用的執行模型。

條件、迴圈與函式 #

Shell 條件是命令狀態：零表示成功，非零表示失敗。if、while 與 until 接受清單，而不是布林運算式。

bash 
if [[ -d $directory && -r $directory/config ]]; then
  printf 'configuration is readable\n'
elif [[ -e $directory ]]; then
  printf 'configuration is unavailable\n' >&2
else
  printf 'directory does not exist\n' >&2
fi

Bash 條件式使用 [[ ... ]]，因為它避免未加引號運算元的字組分割與路徑名稱展開。算術使用 (( ... ))，萬用字元模式分派使用 case。即使外圍條件不要求，也要在命令中為變數展開加上引號。

bash 
for file in "$@"; do
  [[ -f $file ]] || continue
  process "$file"
done

retry=0
until fetch; do
  ((++retry >= 3)) && exit 1
done

函式在目前 Shell 中執行。local 將變數限制在目前函式；return 提供其狀態。引數是函式的位置參數，因此使用 "$@" 轉送。

bash 
run_checked() {
  local output
  output=$("$@") || return
  printf '%s\n' "$output"
}

展開與引號 #

命令執行前，Bash 會執行大括號展開、波浪號展開、參數／算術／命令／程序替換、字組分割、路徑名稱展開與移除引號。參數、算術、命令與程序替換由左至右發生。大括號展開早於參數展開，因此不能使用變數建立範圍。

引號會改變此流程：

  • 單引號會保留每個字元，直到下一個單引號。
  • 雙引號保留一個字組，但允許參數、算術與命令替換。
  • 未加引號的展開會經歷字組分割與路徑名稱展開。
  • "$@" 每個位置參數展開為一個字組；"$*" 展開為一個以 IFS 第一個字元連接的字組。
bash 
files=("$directory"/*.log)
printf '%s\n' "${files[@]}"

name=${path##*/}             # Remove the longest matching prefix.
extension=${name##*.}
printf '%s\n' "${name%.*}"   # Remove the shortest matching suffix.
printf '%s\n' "$((retries + 1))"

未匹配的未加引號萬用字元依預設會保持原樣。只有在需要空結果時，才在嚴格限定範圍的情境設定 nullglob；failglob 會將未匹配模式轉為錯誤。絕不要使用 for file in $(command) 剖析任意檔名，因為分割與萬用字元展開會破壞檔名。

陣列、算術與正規表示式 #

只有以 "${array[@]}" 展開時，索引與關聯陣列才會保留元素邊界。指派字串鍵前，先宣告關聯陣列。

bash 
declare -a files=(one 'two words')
declare -A status=([build]=pending)
files+=("three words")
for file in "${files[@]}"; do
  printf '<%s>\n' "$file"
done

算術接受 Shell 變數，當評估值非零時回傳零狀態。如果輸入可能有前導零，請在十進位數字前加上 10#；否則 Bash 可能將前導零解讀為八進位。

bash 
number=008
(( value = 10#$number + 1 ))

[[ value =~ regex ]] 使用 POSIX 擴充正規表示式。將非字面模式保留在變數中，並讓該展開保持未加引號；加引號會改變匹配語意。成功匹配後，BASH_REMATCH[0] 包含完整匹配，後續元素包含擷取群組。

bash 
version='release-1.2.3'
regex='^release-([0-9]+)\.([0-9]+)\.([0-9]+)$'
if [[ $version =~ $regex ]]; then
  printf 'major=%s\n' "${BASH_REMATCH[1]}"
fi

重新導向與輸入 #

管線連線建立後，重新導向由左至右套用。2>&1 會複製標準輸出的目前目的地，因此其位置會改變結果。

bash 
command >output.log 2>&1     # Both standard streams go to the file.
command 2>&1 >output.log     # Standard error retains its prior destination.
command |& consumer           # Equivalent to command 2>&1 | consumer.

當命令使用標準輸入而迴圈也需要輸入時，開啟專用描述元：

bash 
while IFS= read -r line <&3; do
  printf '%s\n' "$line"
done 3< input.txt

read -r 防止反斜線解讀。沒有變數時，read 將資料指派給 REPLY，並移除輸入分隔符。mapfile（也稱為 readarray）將行讀入索引陣列，除非使用 -t，否則會保留分隔符。

bash 
mapfile -t lines < input.txt
printf '%s\n' "${lines[@]}"

未加引號的 here-document 分隔符允許參數、命令與算術展開。加引號的分隔符會讓本文保持字面值。<<- 會移除前導 tab 字元，不會移除空格。

bash 
cat <<'EOF'
literal $HOME and $(command)
EOF

啟動檔、提示與引數 #

互動式登入 Bash 會讀取 /etc/profile，接著讀取 ~/.bash_profile、~/.bash_login 與 ~/.profile 中第一個可讀檔案。互動式非登入 Bash 會讀取 ~/.bashrc。發行版檔案可能加入全系統啟動檔，因此請使用本機文件，而不要假設路徑。當設定 BASH_ENV 時，非互動 Bash 會讀取該變數命名的檔案。

將互動式別名、完成與提示設定放在 ~/.bashrc。當互動式登入 Shell 應共用該設定時，登入設定檔通常會載入它。只有子程序需要時，才在登入啟動檔匯出環境變數。

PS1 控制主要互動提示。將不列印的終端機序列包在 \[ 與 \] 中；否則 readline 會錯誤計算可見提示寬度。

bash 
PS1='\[\e[32m\]\u@\h \W\[\e[0m\]\$ '

$0 命名 Shell 或腳本，$# 是引數數量，而 $1 到 ${10} 選取引數。使用 "$@" 保留引數邊界；只有刻意消耗目前引數後才使用 shift。

失敗語意與選項 #

除非啟用 set -o pipefail，否則管線狀態是最後一個命令的狀態；啟用後，只要任何命令失敗就會回報非零狀態。PIPESTATUS 會在管線後立即保存每個命令的狀態。

bash 
set -o pipefail
producer | consumer
printf 'statuses: %s\n' "${PIPESTATUS[*]}"

set -e 不代表「每個錯誤都退出」。Bash 會在條件測試、&& 與 || 清單中除最後命令以外的命令、以 ! 反轉狀態的命令，以及數種複合命令情境中抑制其效果。因此，請在重要位置撰寫錯誤處理：

bash 
if ! deploy "$environment"; then
  printf 'deployment failed\n' >&2
  exit 1
fi

set -u 會偵測未設定變數的展開，但選用輸入需要 ${optional:-} 等明確預設值。set -x 會暴露展開後的命令，可能洩漏祕密，因此只在受控診斷中啟用。只有當腳本理解每個選項的語意時，才使用 set -euo pipefail；它是明確驗證與清理的補充，而不是替代品。

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