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Bash 语法补充包

目前版本：20221025

本文期望读者具有基本的 Bash 使用基础。如在阅读中遇到困难，可参阅我社 Linux 101 第六讲内容。

Bash 大致语法 Overview

使用 A::B 指示 "用 B 分隔的 A 列表"

nls: newlines, newline list, 指一个或多个 newline
sop: separator_op, 分割不同 bash 指令用的操作符, 可以是 '&' 或 ';'

complete_cmd  :  list sop?
list          :  and_or::sop
pipeline      :  "!"? cmd::"|"

cmd: simple_cmd | compound_cmd redirect* | func_def

compound_cmd
    : '{' list '}'            # brace group
    | '(' list ')'            # subshell
    | for | case | if | while | until

redirect: 详见下面的章节

func_def: name '(' ')' compound_cmd redirect?

重定向相关 (Redirection)

参考：https://www.gnu.org/software/bash/manual/html_node/Redirections.html

重定向带顺序的!!! 由后往前执行!!!! 比如说 2>&1 >f 会先 >f, 然后才 2>&1, 导致无法产生想要的结果; 应该使用 >f 2>&1.

下面用 n, nn 代表数字 (文件描述符), m 代表数字或 -, f 代表文件名，T 代表任意文本，[] 中代表可选

  • [n]<f: 重定向输入 n(=0) 为文件 f
  • [n]>[|]f: 重定向输出 n(=1) 为文件 f, 当启用了 noclobber 且有 | 时不会覆盖已存在的文件
  • [n]>>f: 使用附加模式重定向输出，
  • &>f, >&f: 重定向 1 和 2 到文件 f, 优先选择第一种，等价于 >f 2>&1 (注意顺序)
  • &>>f: 使用附加模式重定向 1, 2，等价于 >>f 2>&1
  • [n]<<[-]d ...TEXT d: here-document, 向 n(=0) 里送 ...TEXT, 带 - 则忽略 ...TEXT 中的行首 Tab
  • [n]<<< ...TEXT: here-string
  • [n]<&m: 将 n(=0) 设置为 m 的复制; 若 m=-, 则关闭 n
  • [n]>&m: 将 m 设置为 n(=1) 的复制; 若 m=-, 则关闭 n
  • [n]<&nn-, 将 nn "移动" 到 n(=0) (也就是复制到，再关闭)
  • [n]>&nn-, 将 n(=1) "移动" 到 nn

noclobber 可以通过如下方法启用：

set -o noclobber
echo Hello > file
echo Hello >| file # fail

一些特殊的文件：

  • /dev/null: 空文件，可以 "吞噬" 任何输入，一般用于丢弃输出
  • /dev/random: 输出随机值的文件
  • /dev/fd/n: 文件描述符 n 代表的文件
  • /dev/stdin, /dev/stdout, /dev/stderr
  • /dev/tcp/host/port: 建立 TCP 链接
  • /dev/udp/host/port: 建立 UDP 链接

Bash 表达式展开过程

参考：https://www.gnu.org/software/bash/manual/html_node/Shell-Expansions.html

  • 大括号展开 (brace expansion)
  • 波浪号展开 (tilde expansion)
  • 参数展开 (parameter expansion)
  • 命令替换 (command substitution)
  • 算术展开 (arithmetic expansion)
  • 单词切分 (word splitting)
  • 文件名展开 (filename expansion)
  • (可选) 进程替换 (process substitution)
  • 引号删除 (quote removal)

大括号展开

多选

类似文件名展开，但是文件名展开要求文件存在，而大括号展开不需要。

# 注意大括号展开的逗号后面不能加空格, 否则会失败
$ echo a{d,c,b}e
ade ace abe

大括号内还可以写数字/字符+增长, 比如 {x..y[..incr]}

大括号展开是严格 "词法" 的，它不会对任何特殊字符作出 "反应", 包括大括号自己：

chown root /usr/{ucb/{ex,edit},lib/{ex?.?*,how_ex}}

波浪号展开

快速访问目录栈与 HOME

  • ~: $HOME
  • ~/foo: $HOME/foo
  • ~fred/foo: fred 的 HOME 下的 foo 文件夹
  • ~+/foo: $PWD/foo
  • ~-/foo: ${OLDPWD-'~-'}/foo, 但是展开结果与 $OLDPWD/foo 很类似，推测大括号是用于删除可能的末尾斜杠的
  • ~N, ~+N: dirs +N, 其实 ~+ 也可以看作 N=0 的情况
  • ~-N: dirs -N, 其实 ~- 也可以看作 N=1 的情况

参数展开

  • ${!p*}, ${!p@}: 间接展开，先展开名字前缀为 p 的变量，把展开后的东西当变量名再展开一次
  • ${p:-default}: 默认值
  • ${p:=default}: 空的时候不但用默认值代替，还会赋值
  • ${p:?prompt}: 空的时候往 stderr 打 prompt
  • ${p:+prompt}: 不空的时候往 stderr 打 prompt
  • ${p:offset}, ${p:offset:length}: 切片，从 [offset, offset + lenght), 从 0 开始，负数反之。负数 offset 负号前要打空格，否则会跟 :- 冲突。如果 p 是 @ 或是 *, 那么对位置参数数组做切片
  • ${#p}: 获得 p 展开后的字符长度
  • ${p@op}: 对 p 展开后做一些变换：
    • U: 转全大写
    • u: 转首字母大写
    • L: 转全小写
    • Q: 转成 "quoted" 的形式，即还可以被 input 读回去的形式
    • E: 展开后带一些反斜杠转义，使结果成为有效的变量名，可以被用于 $'...'
    • P: 展开后，使结果成为有效的 Prompt
    • A: 展开成 p=$p 的格式
    • K: 与 A 类似，但是对数组会展开成键值对赋值的形式
    • a: 展开成 p 的属性
    • k: 与 K 类似，但是展开后的东西会过一边单词切分

还有一堆跟模式匹配有关的变量展开，标志是大括号里有 #%/^, 的

命令替换

$(command) 和 `command`. 特别地，$(cat file) 可以被替换为更快的 $(< file). 命令替换可以叠加，如果使用两个反引号引住命令替换，替换后的内容将不会经过内层的单词切分和文件名展开。

算术展开

$(( expr )). 里面的单词会经历参数展开，变量替换和引号消除，可以嵌套。合法的算式可以看这里 Shell Arithmetic

进程替换

  • <(cmd-list): 执行 cmd-list, 其输出会被写入到某个文件里，然后这个文件的路径被当成展开结果
  • >(cmd-list): 会被展开成一个文件路径，然后往该路径里的任何写入会被当成 cmd-list 的标准输入

参考：SO

常见使用：

# 这样不行, 因为 bash 的 stdin 是读给脚本当 stdin 的, 不是用来读脚本的
curl -o - http://example.com/script.sh | bash

# 这样可以, 下载下来的脚本被存到某个文件里, 然后 bash 可以接受一个文件名作为参数执行那个文件
bash <(curl -o - http://example.com/script.sh)

# 查找所有我不够权限看的文件
# 这里把标准错误写到了一个文件里, 这个文件里的内容会被当成 sed 的标准输入
(ls /proc/*/exe >/dev/null) 2> >(sed -n \
  '/Permission denied/ s/.*\(\/proc.*\):.*/\1/p' > denied.txt )

单词切分

将环境变量 IFS 当作单词切分的分隔符，然后对新扩展的任何内容进行切分。需要注意的是，如果没有进行过扩展，那么单词切分也不会被进行。

When a quoted null argument appears as part of a word whose expansion is non-null, the null argument is removed.

这意味着 -d'' 并不会是 -d '', 而只是 -d.

文件名扩展

参见 glob.

引号移除

移除所有引号并进行转义。

完整 Posix Shell 语法

https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/utilities/V3_chap02.html#tag_18_10