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流程控制

流程控制是编程语言的核心特性，它决定了程序的执行顺序。Shell 提供了完整的流程控制语句，包括条件判断、循环语句和分支选择。本章详细介绍这些控制结构的语法和使用方法。

条件判断​

条件判断允许脚本根据不同条件执行不同的代码分支。

if 语句​

基本语法

if condition; then
    commands
fi

if-else 语句

if condition; then
    commands1
else
    commands2
fi

if-elif-else 语句

if condition1; then
    commands1
elif condition2; then
    commands2
else
    commands3
fi

示例

#!/bin/bash

age=18

if [ $age -ge 18 ]; then
    echo "成年人"
elif [ $age -ge 12 ]; then
    echo "青少年"
else
    echo "儿童"
fi

test 命令与 [ ]​

test 命令用于评估条件表达式，[ 是 test 的别名，] 是匹配的结束符。

数值比较

运算符含义
-eq等于
-ne不等于
-gt大于
-ge大于等于
-lt小于
-le小于等于
a=10
b=20

if [ $a -lt $b ]; then
    echo "$a 小于 $b"
fi

if [ $a -eq 10 ]; then
    echo "a 等于 10"
fi

字符串比较

运算符含义
=字符串相等
!=字符串不相等
-z字符串长度为 0
-n字符串长度不为 0
str1="hello"
str2="world"

if [ "$str1" = "$str2" ]; then
    echo "字符串相等"
fi

if [ "$str1" != "$str2" ]; then
    echo "字符串不相等"
fi

if [ -z "$str1" ]; then
    echo "字符串为空"
fi

if [ -n "$str1" ]; then
    echo "字符串非空"
fi

重要提示：字符串比较时，变量应该用双引号包围，防止变量为空时出现语法错误。

# 错误：如果 str 为空，变成 [ = "hello" ]
if [ $str = "hello" ]; then ... fi

# 正确：即使 str 为空，也是 [ "" = "hello" ]
if [ "$str" = "hello" ]; then ... fi

文件测试

运算符含义
-e文件存在
-f是普通文件
-d是目录
-r可读
-w可写
-x可执行
-s文件非空
-L是符号链接
-nt文件比另一个新
-ot文件比另一个旧
file="/etc/passwd"

if [ -e "$file" ]; then
    echo "文件存在"
fi

if [ -f "$file" ]; then
    echo "是普通文件"
fi

if [ -r "$file" ]; then
    echo "文件可读"
fi

if [ -d "/tmp" ]; then
    echo "是目录"
fi

# 比较文件修改时间
if [ "file1.txt" -nt "file2.txt" ]; then
    echo "file1.txt 比 file2.txt 新"
fi

[[ ]] 高级条件测试​

[[ ]] 是 Bash 的扩展测试语法，比 [ ] 更强大、更安全。

特点

  1. 支持模式匹配（通配符）
  2. 支持正则表达式
  3. 支持逻辑运算符 && 和 ||
  4. 变量不需要引号保护
  5. 不会进行词分割

模式匹配

str="hello.txt"

# 通配符匹配
if [[ $str == *.txt ]]; then
    echo "是 txt 文件"
fi

if [[ $str == h* ]]; then
    echo "以 h 开头"
fi

正则表达式

str="hello123"

# 正则匹配
if [[ $str =~ ^[a-z]+[0-9]+$ ]]; then
    echo "匹配字母+数字格式"
fi

# 提取匹配结果
if [[ $str =~ ^([a-z]+)([0-9]+)$ ]]; then
    echo "字母部分: ${BASH_REMATCH[1]}"
    echo "数字部分: ${BASH_REMATCH[2]}"
fi

逻辑运算

# 在 [[ ]] 中可以直接使用 && 和 ||
if [[ -f "$file" && -r "$file" ]]; then
    echo "文件存在且可读"
fi

if [[ -f "$file" || -d "$file" ]]; then
    echo "是文件或目录"
fi

# 在 [ ] 中需要使用 -a 和 -o
if [ -f "$file" -a -r "$file" ]; then
    echo "文件存在且可读"
fi

(( )) 算术条件测试​

(( )) 用于算术运算和比较，支持 C 风格的操作符。

a=10
b=20

# 数值比较（使用 < > <= >= 等符号）
if (( a < b )); then
    echo "$a 小于 $b"
fi

if (( a == 10 )); then
    echo "a 等于 10"
fi

# 算术运算
if (( a + b > 25 )); then
    echo "a + b 大于 25"
fi

# 自增
(( a++ ))
echo $a    # 输出：11

# 条件赋值
(( a > 5 ? (result=1) : (result=0) ))
echo $result

逻辑运算符​

[ ] 中的逻辑运算

# -a: 逻辑与
if [ $a -gt 0 -a $a -lt 10 ]; then
    echo "a 在 0 到 10 之间"
fi

# -o: 逻辑或
if [ $a -lt 0 -o $a -gt 10 ]; then
    echo "a 不在 0 到 10 之间"
fi

# !: 逻辑非
if [ ! -f "$file" ]; then
    echo "文件不存在"
fi

[[ ]] 中的逻辑运算

# &&: 逻辑与
if [[ $a -gt 0 && $a -lt 10 ]]; then
    echo "a 在 0 到 10 之间"
fi

# ||: 逻辑或
if [[ $a -lt 0 || $a -gt 10 ]]; then
    echo "a 不在 0 到 10 之间"
fi

# !: 逻辑非
if [[ ! -f "$file" ]]; then
    echo "文件不存在"
fi

命令连接实现逻辑

# && 实现逻辑与
[ -f "$file" ] && [ -r "$file" ] && echo "文件存在且可读"

# || 实现逻辑或
[ -f "$file" ] || echo "文件不存在"

# 组合使用
[ -f "$file" ] && [ -r "$file" ] || echo "文件不存在或不可读"

case 语句​

case 语句用于多分支选择，类似于其他语言的 switch 语句。

基本语法​

case expression in
    pattern1)
        commands1
        ;;
    pattern2)
        commands2
        ;;
    *)
        default_commands
        ;;
esac

简单示例​

#!/bin/bash

day="Monday"

case $day in
    Monday)
        echo "星期一"
        ;;
    Tuesday)
        echo "星期二"
        ;;
    Wednesday)
        echo "星期三"
        ;;
    *)
        echo "其他日子"
        ;;
esac

模式匹配​

case 支持多种模式匹配：

#!/bin/bash

read -p "输入一个字符: " char

case $char in
    [a-z])
        echo "小写字母"
        ;;
    [A-Z])
        echo "大写字母"
        ;;
    [0-9])
        echo "数字"
        ;;
    a|e|i|o|u)
        echo "元音字母"
        ;;
    *)
        echo "其他字符"
        ;;
esac

多模式匹配​

#!/bin/bash

file="document.txt"

case $file in
    *.txt|*.md)
        echo "文本文件"
        ;;
    *.jpg|*.png|*.gif)
        echo "图片文件"
        ;;
    *.sh)
        echo "Shell 脚本"
        ;;
    *)
        echo "未知文件类型"
        ;;
esac

范围匹配​

#!/bin/bash

score=85

case $score in
    9[0-9]|100)
        echo "优秀"
        ;;
    8[0-9])
        echo "良好"
        ;;
    7[0-9])
        echo "中等"
        ;;
    6[0-9])
        echo "及格"
        ;;
    *)
        echo "不及格"
        ;;
esac

贯穿执行​

使用 ;& 可以让 case 继续执行下一个模式的命令：

#!/bin/bash

var="B"

case $var in
    A)
        echo "A"
        ;;&    # 继续匹配下面的模式
    B)
        echo "B"
        ;;&
    C)
        echo "C"
        ;;
esac
# 输出：B C

循环语句​

Shell 提供了三种循环结构：for、while 和 until。

for 循环​

列表遍历语法

for var in list; do
    commands
done

示例

# 遍历列表
for fruit in apple banana orange; do
    echo "水果: $fruit"
done

# 遍历数组
arr=(one two three)
for item in "${arr[@]}"; do
    echo "元素: $item"
done

# 遍历文件
for file in *.txt; do
    echo "处理文件: $file"
done

# 遍历命令输出
for user in $(cut -d: -f1 /etc/passwd); do
    echo "用户: $user"
done

# 遍历数字范围
for i in {1..5}; do
    echo "数字: $i"
done

# 使用 seq
for i in $(seq 1 2 10); do
    echo "奇数: $i"
done

C 风格 for 循环

for ((init; condition; update)); do
    commands
done
# 基本用法
for ((i=1; i<=5; i++)); do
    echo "计数: $i"
done

# 多变量
for ((i=1, j=10; i<=5; i++, j--)); do
    echo "i=$i, j=$j"
done

# 步长
for ((i=0; i<=10; i+=2)); do
    echo "偶数: $i"
done

while 循环​

while 循环在条件为真时重复执行。

基本语法

while condition; do
    commands
done

示例

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

# 读取文件
while IFS= read -r line; do
    echo "行: $line"
done < file.txt

# 读取用户输入
while true; do
    read -p "输入 quit 退出: " input
    if [[ $input == "quit" ]]; then
        break
    fi
    echo "你输入了: $input"
done

# 无限循环
while :; do
    echo "按 Ctrl+C 退出"
    sleep 1
done

until 循环​

until 循环与 while 相反，在条件为假时重复执行（直到条件为真才停止）。

基本语法

until condition; do
    commands
done

示例

# 等待文件创建
until [ -f /tmp/ready ]; do
    echo "等待文件创建..."
    sleep 1
done
echo "文件已创建"

# 计数
count=1
until [ $count -gt 5 ]; do
    echo "计数: $count"
    ((count++))
done

循环控制​

break 语句

break 用于跳出循环。

# 跳出单层循环
for i in {1..10}; do
    if [ $i -eq 5 ]; then
        break
    fi
    echo "i=$i"
done

# 跳出多层循环
for i in {1..3}; do
    for j in {1..3}; do
        if [ $i -eq 2 -a $j -eq 2 ]; then
            break 2    # 跳出 2 层循环
        fi
        echo "i=$i, j=$j"
    done
done

continue 语句

continue 用于跳过当前迭代，继续下一次循环。

# 跳过偶数
for i in {1..10}; do
    if (( i % 2 == 0 )); then
        continue
    fi
    echo "奇数: $i"
done

# 跳过多层循环的当前迭代
for i in {1..3}; do
    for j in {1..3}; do
        if [ $j -eq 2 ]; then
            continue 2    # 跳到外层循环的下一次迭代
        fi
        echo "i=$i, j=$j"
    done
done

select 循环​

select 循环用于创建交互式菜单。

基本语法

select var in list; do
    commands
done

示例

#!/bin/bash

PS3="请选择一个选项: "

select option in "选项一" "选项二" "选项三" "退出"; do
    case $option in
        "选项一")
            echo "你选择了选项一"
            ;;
        "选项二")
            echo "你选择了选项二"
            ;;
        "选项三")
            echo "你选择了选项三"
            ;;
        "退出")
            echo "再见"
            break
            ;;
        *)
            echo "无效选项: $REPLY"
            ;;
    esac
done

执行效果：

1) 选项一
2) 选项二
3) 选项三
4) 退出
请选择一个选项: 1
你选择了选项一
请选择一个选项: 4
再见

循环中的 IFS​

IFS（Internal Field Separator）控制 Shell 如何分割字符串。在循环中修改 IFS 可以改变遍历行为。

# 默认 IFS 包含空格、制表符、换行符
# 遍历时会按这些字符分割

# 修改 IFS 按行遍历
IFS=$'\n'
for line in $(cat file.txt); do
    echo "行: $line"
done

# 修改 IFS 按逗号分割
csv="a,b,c,d"
IFS=','
for item in $csv; do
    echo "项: $item"
done

# 保存并恢复 IFS
OLDIFS=$IFS
IFS=','
# ... 操作 ...
IFS=$OLDIFS

条件表达式最佳实践​

使用双引号保护变量​

# 错误：变量为空时会出错
if [ $name = "John" ]; then ... fi

# 正确：变量用双引号包围
if [ "$name" = "John" ]; then ... fi

优先使用 [[ ]] 而不是 [ ]​

# 推荐：更安全、功能更强
if [[ $str == *.txt ]]; then ... fi

# 不推荐：需要转义、功能有限
if [ "$str" = *.txt ]; then ... fi

数值比较使用 (( ))​

# 推荐：更直观
if (( a > b )); then ... fi

# 不推荐：需要记忆特殊运算符
if [ $a -gt $b ]; then ... fi

复杂条件使用函数封装​

is_valid_file() {
    [[ -f "$1" && -r "$1" && -s "$1" ]]
}

if is_valid_file "$file"; then
    echo "文件有效"
fi

实用示例​

检查命令是否存在​

check_command() {
    if ! command -v "$1" &> /dev/null; then
        echo "错误: $1 未安装"
        exit 1
    fi
}

check_command "git"
check_command "docker"

遍历目录处理文件​

#!/bin/bash

for dir in */; do
    dir=${dir%/}    # 移除末尾斜杠
    if [[ -d "$dir" ]]; then
        echo "处理目录: $dir"
        for file in "$dir"/*.txt; do
            if [[ -f "$file" ]]; then
                echo "  文件: $file"
            fi
        done
    fi
done

监控进程​

#!/bin/bash

process_name="nginx"

while true; do
    if ! pgrep -x "$process_name" > /dev/null; then
        echo "$(date): $process_name 未运行，正在启动..."
        systemctl start "$process_name"
    fi
    sleep 60
done

批量重命名文件​

#!/bin/bash

for file in *.txt; do
    if [[ -f "$file" ]]; then
        new_name="${file%.txt}.bak"
        mv "$file" "$new_name"
        echo "重命名: $file -> $new_name"
    fi
done

参数解析​

#!/bin/bash

while [[ $# -gt 0 ]]; do
    case $1 in
        -h|--help)
            echo "用法: $0 [-h] [-f file] [-v]"
            exit 0
            ;;
        -f|--file)
            file="$2"
            shift 2
            ;;
        -v|--verbose)
            verbose=1
            shift
            ;;
        *)
            echo "未知选项: $1"
            exit 1
            ;;
    esac
done

echo "文件: ${file:-未指定}"
echo "详细模式: ${verbose:-否}"

小结​

本章介绍了 Shell 脚本的流程控制：

  • 条件判断：if 语句、test 命令、[ ]、[[ ]]、(( ))
  • 分支选择：case 语句及其模式匹配
  • 循环语句：for、while、until、select
  • 循环控制：break、continue
  • 最佳实践：使用双引号、优先使用 [[ ]]、数值比较用 (( ))

掌握流程控制是编写复杂脚本的基础。下一章将学习函数，了解如何组织和复用代码。