1.什么是Shell

Shell有两层身份：

Shell 是一个“应用程序”（解析器）
它是用户和操作系统之间的“翻译官”，接收你输入的命令，然后交给内核执行。
常见的 Shell 应用程序有：
| Shell | 常见平台 | 特点 |
| ————————————————— | —————————————————— | —————————————————————— |
| bash (Bourne Again SHell) | Linux, macOS（默认） | 最常见，功能强，支持数组、字符串操作 |
| sh（Bourne Shell） | Unix, Linux | 最早的 Shell，兼容性高，功能略弱 |
| zsh（Z Shell） | macOS（默认从 Catalina 开始）, Linux | 更丰富的交互体验，如自动补全、语法高亮 |
| csh / tcsh（C Shell） | Unix, BSD | 类似 C 语言语法，偏爱者较少 |
| fish（Friendly Interactive SHell） | macOS, Linux | 用户友好，现代语法，不兼容 bash 语法 |
| PowerShell | Windows（默认） | 面向对象，支持 .NET，跨平台（有 Linux 版本） |
| cmd.exe | Windows | 老式命令行，功能有限，不推荐编写复杂脚本 |

Linux系统默认的解析器是bash，文本使用bash进行。
Shell 是一种“脚本语言”
可以把 Shell 命令写进一个文本文件里（脚本）。Shell 程序会逐行解析并执行这些命令。这就是我们常说的 Shell 脚本，比如 .sh 文件。
脚本的本质是一个文件，通常是纯文本，里面写的是：按照某种“脚本语言”格式组织起来的指令序列。
shell脚本是一种脚本语言，我们只需使用任意文本编辑器，按照语法编写相应程序，增加可执行权限，即可在安装shell命令解释器的环境下执行
脚本的特点：
- 不需要编译，解释器（如 bash）一行一行地“解释”运行。
- 启动快，适合做自动化任务。
- 可以修改后立即运行，不需要重新编译。

2.Shell工作原理

以bash为例

打开一个终端（Terminal）时，Shell 程序就启动了，它会显示一个提示符（ $ ）等待你输入命令。
比如输入：
1
ls -l
解析命令（词法分析 & 语法分析）
Shell 会把你输入的命令进行解析，也叫做“解释”：
- 拆分成命令和参数，比如：
  命令：ls
  参数：-l
- 检查语法有没有错。
- 判断是不是变量、重定向、管道等操作。
查找命令的位置
Shell 会去系统的环境变量中查找这个命令对应的可执行文件。
例如 ls 实际是 /bin/ls 这个程序，它会被找到并准备执行。
创建子进程并执行命令
Shell 并不会自己“执行”命令，它会：
使用 fork() 创建一个子进程；
在子进程中调用 exec() 去执行你指定的程序（比如 /bin/ls）；
自己继续等待子进程执行完。
等待命令执行完成并返回结果
命令执行完后，会返回一个退出状态码（Exit Status），告诉 Shell 是否成功。
如果成功，状态码是 0。
如果失败，是非零的数字。
Shell 再把程序输出的内容显示在你的终端上。
等待下一条命令
一轮执行完后，Shell 又回到第一步，等你下一次输入。

3.Shell脚本编程

当你执行一个 .sh 脚本时，Shell 会：

打开脚本文件；
从上到下一行一行地执行；
每行执行过程其实跟上面的流程一样。

3.1。Shell脚本执行方式

直接执行
1
./myscript.sh
前提是要先赋予权限
1
chmod +x myscript.sh
用解释器运行脚本（不需要可执行权限）
1
bash myscript.sh

通过绝对路径或相对路径调用

1	/home/user/scripts/myscript.sh

或者

1	../scripts/myscript.sh

把脚本放入 PATH 中，像命令一样调用
3.2.两个特殊的脚本

/etc/profile 是一个系统级的 Bash 启动脚本，用于为所有用户在登录时设置统一的环境变量和初始化操作。用户第一次登录 Bash Shell 时，该文件就会被自动执行。常用于设置公共环境变量、默认路径、语言设置，以及调用系统开机自动执行的脚本（如 /etc/profile.d/*.sh 中的内容）等。
~/.bashrc 是当前用户的 Bash Shell 启动配置文件，是当前用户每次打开 Bash 终端时自动执行的脚本，用于配置环境变量、别名、自定义命令等
- 环境变量（比如 PATH）
- 别名（alias）
- Shell 提示符（PS1）
- 自定义函数
- 运行你想每次打开终端时自动执行的命令
当你真正“登录”进系统（比如 ssh 登录或 tty 登录），系统会运行一次登录型的 Shell，这时 /etc/profile 会自动跑一次。
如果你只是打开一个普通终端窗口，那跑的是非登录型 shell，它加载的是 ~/.bashrc 这类文件，而不是 /etc/profile。
如果你想让所有用户一登录就执行某个命令，就写在 /etc/profile；如果你想自己每次打开终端都有某些设置，就写在 ~/.bashrc。

3.3 Shell脚本编程语法

3.3.1.基础语法

一个最基本的 Shell 脚本长这样：

1
2
3

#!/bin/bash
# 输出Hello world
echo "Hello, world!"

#!/bin/bash：指定脚本解释器，必须写，放在第一行。
#：注释,不会被执行。
echo：输出
3.3.2 输入输出
1
2
read -p "请输入姓名：" username
echo "你好，$username"
3.3.3.变量
Shell 变量是用来存储数据的命名位置。每个变量都有一个名称（标识符）和一个对应的值。在 Shell 中，变量可以存储字符串、数字或任何有效的数据类型。

定义和使用

name="Alice"        #定义变量，使用等号（=）进行赋值，等号两边不能有空格
echo $name          #引用变量，使用变量的值需要在变量名前面加上美元符号（$）
echo "Hi, $name!"   #在双引号中引用变量也能被解析
echo ${name}        #使用花括号增强可读性（推荐）
echo "Hello, ${name}!"

变量名以字母、数字、下划线组成；不能以数字开头；
等号两边不能有空格
推荐用小写变量名，避免和系统变量冲突

系统变量
- $HOME 当前用户主目录
- $USER 当前用户名
- $PWD 当前工作目录（print working dir）
- $SHELL 当前使用的 Shell 程序路径
- $PATH 可执行命令搜索路径
预设变量
- $0 当前脚本或命令的名称。
- $1~$n 第1~n个参数
- $@ 所有参数（每个独立）
- $* 所有参数（视为一个）
- $# 参数个数
  例如：
作用域
Shell 变量的作用域通常是局部的。
|类型|定义方式|作用范围|
|—-|—-|—-|
|局部变量| name=”Alice” |当前 Shell 或函数|
|环境变量| export name=”Alice” |当前 Shell 和其子进程|
|函数局部变量| local name=”Alice” |仅在当前函数中|

变量的默认值写法（防止为空）

1	echo "Hello, ${name:-Guest}" # 如果name为空，就显示 Guest

删除变量
1
unset name

3.3.4. 数组

数组定义和访问

MY_ARRAY=(value1 value2 value3)
echo ${MY_ARRAY[0]}  # 输出第一个元素
echo ${MY_ARRAY[@]}  # 输出所有元素
echo ${MY_ARRAY[*]}  # 输出所有元素

遍历数组

# 使用 for 循环遍历数组
for value in "${MY_ARRAY[@]}"
do
    echo "value: $value"
done

3.3.5.运算符

算术运算符
以使用算术运算符进行数学运算：
- +：加法
  - -：减法
- *：乘法
- /：除法
- %：取模（求余）
逻辑运算符
逻辑判断：
- -eq：等于
- -ne：不等于
- -gt：大于
- -lt：小于
- -ge：大于等于
- -le：小于等于
字符串运算符
用于字符串处理的运算符：
- =：字符串相等
- !=：字符串不等
- -z：字符串为空
- -n：字符串非空
  3.3.6. 语句

if语句

age=18

if [ $age -ge 18 ]; then
    echo "成年人"
else
    echo "未成年人"
fi

case语句

read -p "输入成绩等级：" grade

case $grade in
    A) echo "优秀" ;;
    B) echo "良好" ;;
    C) echo "及格" ;;
    *) echo "不及格" ;;
esac

for循环

for i in 1 2 3 4 5
do
    echo "数字：$i"
done

while循环

count=1
while [ $count -le 5 ]
do
    echo "计数：$count"
    count=$((count+1))
done

3.3.7. 函数

定义函数

function_name() {
    # 函数体（命令序列）
}
#或者 旧写法
function function_name {
    # 函数体（命令序列）
}

调用

function my_func {
    echo "Hello from function"
}

my_func

函数传参
Shell 函数的参数和脚本参数一样，用 $1, $2, $3 表示第 1 个、第 2 个、第 3 个参数…

greet() {
    echo "Hello, $1! You are $2 years old."
}

greet "Alice" 25

#输出 Hello, Alice! You are 25 years old.

返回值
Shell 函数的 return 只能返回 0~255 之间的整数（代表状态码）。

add() {
    return $(($1 + $2))
}

add 3 4
echo $?   # 用 $? 获取函数返回值（是 7）

如果想返回字符串或其他数据，用 echo + 命令替换的方式：

add() {
    echo $(($1 + $2))
}

result=$(add 3 4)
echo "结果是 $result"

局部变量（防止变量污染）

my_func() {
    local name="Tom"   # 仅在函数内部有效
    echo $name
}