Linux学习日志(7) 认识与学习BASH

参考资料：鳥哥私房菜 - 第十章、認識與學習BASH

1. 认识 BASH 这个 Shell

1.1 什么是 Shell

• 管理计算机硬件的其实是操作系统的核心（Kernel），这个核心需要被保护
• 我们只能通过 Shell 将输入的指令与 Kernel 沟通，让 Kernel 控制硬件来正确无误地工作
• Shell 是用户与操作系统核心之间的接口程序

1.2 硬件、核心与 Shell 的关系

• 当你要计算机输出声音时：需要硬件（声卡）→ 核心管理（驱动支持）→ 应用程序（输入指令）
• Shell 的功能是提供用户操作系统的接口，可以调用其他软件
• 狭义的壳程序指命令行方面的软件（如 bash）
• 广义的壳程序包括图形接口的软件（GUI）

1.3 为何要学习命令行的 Shell

① 命令行 Shell 在各 distribution 都一样

• X Window 和 Web 接口工具在不同发行版中各不相同
• 命令行 Shell（bash）在各家 distributions 几乎相同
• 学会后可轻松切换不同的 Linux 发行版

② 远端管理时命令行速度更快

• 远程连接时命令行传输速度快
• 不易出现断线或信息外流问题

③ Shell 是 Linux 的“任督二脉”

• 良好的 Shell 程序编写是系统管理的关键
• 通过 Shell 脚本可高效分析日志、自动化管理任务
• 很多面试岗位要求有 Shell 脚本编写经验

1.4 系统合法的 Shell 与 /etc/shells 功能

常见的 Shell 类型：

Shell	说明
/bin/sh	Bourne Shell，已被 bash 取代
/bin/bash	Bourne Again SHell，Linux 默认 Shell
/bin/tcsh	整合 C Shell，提供更多功能
/bin/csh	C Shell，已被 tcsh 取代

/etc/shells 的作用：

• 记录系统合法可用的 Shell
• 系统服务会通过此文件检查用户可使用的 Shell
• 如 /sbin/nologin 是一种“怪怪的 shell”，用于限制用户登录

默认 Shell 记录位置：

• 用户登录后取得的默认 Shell 记录在 /etc/passwd 的最后一个字段
• root 用户默认使用 /bin/bash，系统账号通常使用 /sbin/nologin

2. Shell 的变量功能

2.1 什么是变量

• 变量是以一组文字或符号来取代一些设置或一串保留的数据
• 变量分为环境变量（全局变量）与自定义变量（局部变量）

2.2 变量的显示与设置

显示变量：

echo $变量名
# 或
echo ${变量名}

设置变量：

变量名=变量值

取消变量：

unset 变量名

2.3 变量设置规则

规则	说明
变量=变量值	等号两边不能直接接空格
变量名只能是字母和数字	开头字符不能是数字
双引号 " "	内的特殊字符（如 $）可保有原本特性
单引号 ' '	内的特殊字符仅为一般字符（纯文本）
转义符 \	可将特殊符号变成一般字符
反引号 `命令` 或 $(命令)	先执行命令，结果作为外部的输入信号

示例：

name="John Doe"
version=$(uname -r)          # 等价于 version=`uname -r`
echo "My name is $name"

2.4 环境变量

查看环境变量：

env          # 查看所有环境变量
export       # 查看环境变量（同 env）
set          # 查看所有变量（含环境变量和自定义变量）

常见环境变量：

变量	说明
PATH	命令搜索路径
HOME	用户家目录
SHELL	当前使用的 Shell
USER	当前用户名
LANG	语系数据
$?	前一个指令执行后的回传值（0 代表成功）

2.5 export：将自定义变量转成环境变量

• 子进程仅会继承父进程的环境变量，不会继承自定义变量
• 使用 export 可将自定义变量转换为环境变量，被子进程继承

export 变量名

2.6 read：读取用户输入

read [-pt] 变量名

• -p：后接提示符
• -t：等待的秒数

示例：

read -p "请输入您的姓名：" name
read -t 10 -p "请在10秒内输入：" answer

2.7 declare / typeset：声明变量类型

declare [-aixr] 变量名

• -i：声明为整数类型
• -a：声明为数组
• -x：设置为环境变量
• -r：设置为只读

示例：

declare -i sum=1+2+3    # sum=6

2.8 ulimit：限制用户系统资源

ulimit [-SHacdflmnpstuv] [配额]

• 可限制：文件大小、CPU 时间、内存总量、打开文件数量等

示例：

ulimit -f 10240    # 限制只能创建 10MB 以下的文件

2.9 变量内容的删除、替换与取代

常用模式：

语法	说明
${var#pattern}	从变量开头删除最短匹配
${var##pattern}	从变量开头删除最长匹配
${var%pattern}	从变量结尾删除最短匹配
${var%%pattern}	从变量结尾删除最长匹配
${var/old/new}	替换第一个匹配的字符串
${var//old/new}	替换所有匹配的字符串

3. 命令别名与历史命令

3.1 命令别名设置

alias 别名='命令'
unalias 别名

示例：

alias lm='ls -l | more'    # 设置别名
alias rm='rm -i'           # 防止误删

3.2 历史命令

history [n]
history -c    # 清除历史记录
history -w    # 将当前历史写入文件

常用操作：

操作	说明
!!	执行上一个命令
!number	执行第 number 个命令
!command	执行最近以 command 开头的命令
Ctrl + r	搜索历史命令

4. Bash Shell 的操作环境

4.1 命令执行的优先级

1. alias（命令别名）
2. shell builtin（Shell 内置命令）
3. $PATH（按 PATH 路径查找外部命令）

4.2 type：查看命令类型

type [-tpa] 命令名

• 可判断命令是 alias、builtin 还是外部命令

4.3 配置文件

Login Shell（登录后取得）读取顺序：

1. /etc/profile（系统整体设置）
2. ~/.bash_profile 或 ~/.bash_login 或 ~/.profile

Non-login Shell（如终端中启动 bash）读取：

• ~/.bashrc

source：读取配置文件使其立即生效

source ~/.bashrc
# 或
. ~/.bashrc

4.4 终端环境设置

命令	说明
stty -a	查看所有终端设置
set	查看所有变量
Ctrl + s	冻结屏幕（画面停止）
Ctrl + q	解除冻结

5. 数据流重定向

5.1 标准输入输出代码

代码	名称	代号	符号
0	标准输入（stdin）	STDIN	< 或 <<
1	标准输出（stdout）	STDOUT	> 或 >>
2	标准错误输出（stderr）	STDERR	2> 或 2>>

5.2 重定向符号

# 输出重定向
command > file       # 覆盖写入
command >> file      # 追加写入

# 错误输出重定向
command 2> file      # 错误信息写入文件
command 2> /dev/null # 丢弃错误信息

# 同时处理标准输出和错误输出
command &> file      # 两者都写入文件
command > file 2>&1  # 标准输出和错误输出都写入同一文件

5.3 输入重定向

# 文件输入
command < file

# Here Document（多行输入）
cat > file << EOF
line 1
line 2
EOF

5.4 /dev/null：黑洞装置

• 任何写入 /dev/null 的数据都会被丢弃
• 常用于丢弃不需要的输出信息

6. 命令执行的判断依据

符号	说明	示例
;	顺序执行，不管前一个命令是否成功	sync; sync; shutdown -h now
&&	前一个命令成功才执行后一个	make && make install
||	前一个命令失败才执行后一个	command || echo "失败"

7. 管道命令（Pipe）

7.1 管道命令的特性

• 仅处理标准输出（stdout）：对于标准错误输出会忽略
• 必须能接收标准输入：管道命令必须能够接受前一个命令的数据作为标准输入继续处理

7.2 管线命令与减号 - 的用途

• 某些指令需要文件名来处理（如 tar）
• 使用 - 可以替代 stdout 或 stdin

示例：

tar -cvf - /home | tar -xvf - -C /tmp/homeback

8. 常用管道命令详解

8.1 cut：选取命令

cut -d '分隔字符' -f fields
cut -c 字符范围

• -d：后接分隔字符（与 -f 一起使用）
• -f：根据 -d 的分隔取出第几段
• -c：以字符为单位取出

示例：

echo "姓名:年龄:城市" | cut -d ':' -f 1,3    # 取第1和第3段
ls -l | cut -d ' ' -f 1,3                   # 取权限和所有者

8.2 grep：分析命令

grep [-acinv] '搜索字符串' filename

• -c：打印匹配的行数
• -i：忽略大小写
• -n：显示行号
• -v：反向查找（显示不匹配的行）
• -w：匹配整个单词
• -E：支持扩展正则表达式（过滤多个参数）
• -A n：显示匹配行及其后 n 行（after）
• -B n：显示匹配行及其前 n 行（before）
• -C n：显示匹配行及其前后各 n 行（context）

示例：

grep -n 'error' /var/log/messages
ps aux | grep -v 'grep' | grep 'nginx'    # 过滤掉 grep 自身
grep -A5 'ERROR' logfile                  # 显示错误行及之后5行

8.3 sort：排序命令

sort [-fbMnrtuk] [file or stdin]

• -f：忽略大小写差异
• -b：忽略最前面的空格符
• -M：以月份名字排序（如 JAN, DEC）
• -n：使用纯数字排序
• -r：反向排序
• -u：去重（相当于 uniq）
• -t：指定分隔符
• -k：以哪个字段排序

示例：

cat /etc/passwd | sort -t ':' -k 3 -n    # 按第3字段（UID）数字排序
last | cut -d ' ' -f1 | sort | uniq -c   # 统计登录次数

8.4 uniq：去重命令

uniq [-ic]

• -i：忽略大小写
• -c：进行计数

注意： uniq 统计的是相邻行的信息，所以统计前需要先 sort

示例：

last | cut -d ' ' -f1 | sort | uniq -c

8.5 wc：统计命令

wc [-lwm]

• -l：仅列出行数
• -w：仅列出列数（单词数）
• -m：字符数

示例：

wc -l /etc/passwd        # 统计文件行数
ls -l | wc -l            # 统计当前目录文件数

8.6 tee：双向重定向

tee [-a] file

• -a：以追加方式写入
• 功能：同时将数据流分送到文件与屏幕

示例：

ls -l | tee output.txt | grep 'txt'

8.7 tr：字符转换命令

tr [-ds] SET1

• -d：删除信息中的指定字符
• -s：替换重复字符

示例：

last | tr '[a-z]' '[A-Z]'           # 小写转大写
cat /etc/passwd | tr -d ':'         # 删除冒号
echo "hello   world" | tr -s ' '    # 压缩多个空格为一个

8.8 col：格式化命令

col [-x]

• -x：将 tab 键转换为对等的空格键

示例：

man ls | col -x | cat -A    # 将 man page 中的 tab 转为空格

8.9 join：文件连接命令

join [-ti12] file1 file2

• 将两个文件中具有相同数据的那一行加在一起

8.10 paste：文件粘贴命令

paste [-d] file1 file2

• 直接将两行贴在一起，中间用 tab 键隔开

8.11 expand：tab转空格

expand [-t] file

• -t n：指定 tab 转换为 n 个空格（默认 8 个）

8.12 split：文件切割命令

split [-bl] file PREFIX

• -b：按文件大小切割（可加单位 b, k, m）
• -l：按行数切割

示例：

split -b 300k /etc/services services    # 每300k一个文件，前缀为services
split -l 1000 bigfile.txt part_         # 每1000行切割为一个文件

# 合并
cat part_* > original_file

8.13 xargs：参数代换命令

功能： xargs 可以读入 stdin 的数据，并以空格符或断行字符作为分辨，将 stdin 的数据分隔成为 arguments

xargs [-0epn] command

注意： 某些指令需要文件名来处理时，该 stdin 与 stdout 可以利用减号 - 来替代

示例：

find /usr/sbin -perm 700 | xargs ls -l    # 将 find 结果作为 ls 的参数
cat file.txt | xargs -n 3 echo            # 每3个参数执行一次 echo

9. 重点命令速查

分类	命令	用途
变量	echo	显示变量内容
	env / export	查看环境变量
	set	查看所有变量
	unset	取消变量
	read	读取用户输入
	declare	声明变量类型
	ulimit	限制系统资源
别名与历史	alias	设置命令别名
	history	查看历史命令
	type	查看命令类型
数据流重定向	> / >>	输出重定向
	2> / 2>>	错误输出重定向
	< / <<	输入重定向
	/dev/null	丢弃数据
管道命令	cut	切割字段
	grep	搜索文本
	sort	排序
	uniq	去重
	wc	统计
	tee	双向重定向
	tr	字符转换
	split	切割文件
	xargs	参数代换

10. 核心要点

10.1 BASH 的重要性

• Shell 是用户与核心沟通的接口，bash 是 Linux 默认的 Shell
• 学习 Shell 的原因：各 distribution 通用、远程管理速度快、是系统管理的核心技能
• 鸟哥用“打通任督二脉”来形容 Shell 的重要性

10.2 变量核心规则

• 等号两边不能有空格，变量名开头不能是数字
• 双引号可解析变量，单引号视为纯文本
• export 使局部变量变成全局变量（环境变量）
• $? 检查上一个命令是否成功（0 代表成功）

10.3 数据流重定向要点

• 1> 是标准输出，2> 是标准错误输出
• 管道命令 | 只处理标准输出，忽略标准错误
• /dev/null 是“黑洞”，用于丢弃不需要的输出

10.4 管道命令使用建议

• 管道命令必须能接收标准输入
• 常用组合：grep 搜索 → sort 排序 → uniq 去重 → wc 统计
• xargs 用于将管道输出转为其他命令的参数

10.5 环境配置文件

• /etc/profile：系统级配置（login shell 读取）
• ~/.bashrc：用户级配置（non-login shell 读取）
• 修改后执行 source ~/.bashrc 立即生效

10.6 终端快捷键

快捷键	作用
Ctrl + c	中断当前命令
Ctrl + d	退出终端（EOF）
Ctrl + s	冻结屏幕
Ctrl + q	解除冻结
Ctrl + r	搜索历史命令
Tab	命令/文件补全