Shell 变量详解
一、变量基础概念
1.1 变量的定义和赋值
1.2 变量命名规则
二、变量类型
2.1 字符串变量
2.2 数值变量
2.3 数组变量
2.4 只读变量
三、变量作用域
3.1 局部变量 vs 全局变量
3.2 环境变量
四、特殊变量扩展
4.1 默认值设置
4.2 字符串操作
五、高级变量技巧
5.1 间接引用
5.2 变量属性
5.3 Here Document
六、实用示例
6.1 配置文件解析
6.2 安全的变量使用
6.3 性能优化
七、调试和测试
7.1 变量调试
7.2 变量测试框架
总结要点

Shell 变量详解

一、变量基础概念

1.1 变量的定义和赋值

#!/bin/bash
# 变量定义的基本规则

# 1. 基本赋值（等号两边不能有空格）
name="张三"
age=25
score=98.5
is_student=true

# 2. 引用变量
echo "姓名: $name"
echo "年龄: ${age}"  # 推荐使用${}形式

# 3. 不加$符号是赋值，加了是引用
new_name=$name      # 引用name的值赋给new_name
new_name=name       # 把字符串"name"赋给new_name

# 4. 使用let进行算术赋值
let "count=5+3"
echo "计算: $count"

# 5. 命令替换赋值
current_time=$(date)
file_list=`ls`       # 反引号也能用，但不推荐
echo "当前时间: $current_time"

1.2 变量命名规则

#!/bin/bash
# 合法的变量名
_variable=1
Variable2=2
VAR_3=3
var4Name=4
VAR_NAME_5=5
_6_var=6

# 不合法的变量名
# 2var=1     # 错误：不能以数字开头
# var-name=2  # 错误：不能包含连字符
# var name=3  # 错误：不能有空格

# 区分大小写
NAME="张三"
name="李四"
echo "NAME: $NAME"  # 输出: 张三
echo "name: $name"  # 输出: 李四

二、变量类型

2.1 字符串变量

#!/bin/bash
# 字符串操作

str1="Hello"
str2="World"

# 1. 字符串拼接
result1=$str1$str2           # HelloWorld
result2="$str1 $str2"        # Hello World
result3="${str1}${str2}!"    # HelloWorld!

# 2. 字符串长度
string="Hello World"
length=${#string}
echo "字符串长度: $length"  # 11

# 3. 字符串截取
str="Hello World"
echo ${str:0:5}     # Hello (从0开始，截取5个)
echo ${str:6}       # World (从6开始到结尾)
echo ${str: -5}     # World (从右边数第5个开始)
echo ${str:6:2}     # Wo   (从6开始，截取2个)

# 4. 字符串查找和替换
str="apple orange apple banana"

# 替换第一个匹配
echo ${str/apple/pear}    # pear orange apple banana

# 替换所有匹配
echo ${str//apple/pear}   # pear orange pear banana

# 从开头匹配替换
echo ${str/#apple/pear}   # pear orange apple banana

# 从结尾匹配替换
echo ${str/%banana/grape} # apple orange apple grape

2.2 数值变量

#!/bin/bash
# 数值运算

# 1. 整数运算
num1=10
num2=3

# 使用 $((...))
echo "加法: $((num1 + num2))"        # 13
echo "减法: $((num1 - num2))"        # 7
echo "乘法: $((num1 * num2))"        # 30
echo "除法: $((num1 / num2))"        # 3
echo "取余: $((num1 % num2))"        # 1
echo "幂运算: $((num1 ** num2))"     # 1000
echo "自增: $((num1++))"             # 10
echo "自增后: $num1"                 # 11
echo "自减: $((--num2))"             # 2

# 2. 使用 let
let "result=num1 + num2"
echo "let结果: $result"

# 3. 使用 expr（较老的方式）
result=$(expr $num1 + $num2)
echo "expr结果: $result"

# 4. 浮点数运算（需要bc）
float1=10.5
float2=3.2
echo "浮点加法: $(echo "$float1 + $float2" | bc)"
echo "浮点除法: $(echo "scale=2; $float1 / $float2" | bc)"

# 5. 进制转换
decimal=15
echo "十进制: $decimal"
echo "二进制: $((2#$decimal))"  # 错误用法，应使用：
echo "二进制: $(echo "obase=2; $decimal" | bc)"
echo "十六进制: $(echo "obase=16; $decimal" | bc)"

2.3 数组变量

#!/bin/bash
# 数组操作

# 1. 定义数组
fruits=("apple" "banana" "orange")
numbers=(1 2 3 4 5)
mixed=("hello" 123 "world" 456.7)

# 2. 访问数组元素
echo "第一个水果: ${fruits[0]}"    # apple
echo "第二个水果: ${fruits[1]}"    # banana
echo "所有水果: ${fruits[@]}"      # apple banana orange
echo "水果个数: ${#fruits[@]}"     # 3
echo "数组索引: ${!fruits[@]}"      # 0 1 2

# 3. 修改数组
fruits[1]="grape"                  # 修改第二个元素
fruits+=("peach")                  # 添加元素
fruits[${#fruits[@]}]="watermelon" # 另一种添加方式

# 4. 删除数组元素
unset fruits[2]                    # 删除第三个元素
unset fruits                       # 删除整个数组

# 5. 关联数组（bash 4.0+）
declare -A person
person["name"]="张三"
person["age"]=25
person["city"]="北京"

echo "姓名: ${person["name"]}"
echo "城市: ${person["city"]}"
echo "所有键: ${!person[@]}"
echo "所有值: ${person[@]}"

2.4 只读变量

#!/bin/bash
# 只读变量

# 定义只读变量
readonly PI=3.14159
readonly APP_NAME="MyApp"

# 尝试修改会报错
# PI=3.14  # 报错: readonly variable
# APP_NAME="NewApp"  # 报错

# 查看只读变量
readonly
# 或
readonly -p

# 函数中的只读变量
my_function() {
    local readonly LOCAL_CONST="local constant"
    echo "局部常量: $LOCAL_CONST"
    # LOCAL_CONST="change"  # 这里也会报错
}

三、变量作用域

3.1 局部变量 vs 全局变量

#!/bin/bash
# 作用域示例

global_var="我是全局变量"

function test_scope() {
    local local_var="我是局部变量"
    global_var_in_func="我在函数中修改全局变量"

    echo "函数内 - 局部变量: $local_var"
    echo "函数内 - 全局变量: $global_var"
    echo "函数内 - 新全局变量: $global_var_in_func"
}

# 调用函数
test_scope

echo "函数外 - 局部变量: $local_var"  # 空
echo "函数外 - 全局变量: $global_var"  # 我是全局变量
echo "函数外 - 新全局变量: $global_var_in_func"  # 我在函数中修改全局变量

3.2 环境变量

#!/bin/bash
# 环境变量演示

# 1. 设置环境变量
export MY_PATH="/usr/local/bin"
export NAME="张三"

# 2. 子进程可以访问
bash -c 'echo "子进程: PATH包含$MY_PATH"'
bash -c 'echo "子进程: 姓名是$NAME"'

# 3. 只对当前Shell生效
export TEMP_VAR="临时变量"

# 4. 永久设置（添加到~/.bashrc或~/.bash_profile）
# echo 'export MY_VAR="value"' >> ~/.bashrc
# source ~/.bashrc

# 5. 常见环境变量
echo "HOME: $HOME"
echo "USER: $USER"
echo "SHELL: $SHELL"
echo "PATH: $PATH"
echo "PWD: $PWD"
echo "OLDPWD: $OLDPWD"
echo "UID: $UID"
echo "PS1: $PS1"

四、特殊变量扩展

4.1 默认值设置

#!/bin/bash
# 变量默认值

# ${var:-default} - 如果var未设置或为空，使用default
unset username
echo "用户名: ${username:-guest}"  # guest
username=""
echo "用户名: ${username:-guest}"  # guest
username="张三"
echo "用户名: ${username:-guest}"  # 张三

# ${var-default} - 只有var未设置时使用default
unset city
echo "城市: ${city-Beijing}"  # Beijing
city=""
echo "城市: ${city-Beijing}"  # 空
city="上海"
echo "城市: ${city-Beijing}"  # 上海

# ${var:=default} - 如果var未设置或为空，设置并返回default
unset count
echo "计数: ${count:=0}"  # 0
echo "计数现在是: $count"  # 0

# ${var:?message} - 如果var未设置或为空，显示错误信息
# unset required_var
# echo "必填: ${required_var:?变量未设置}"  # 报错

# ${var:+alternate} - 如果var已设置且非空，使用alternate
debug="true"
echo "调试模式: ${debug:+开启}"  # 开启
debug=""
echo "调试模式: ${debug:+开启}"  # 空

4.2 字符串操作

#!/bin/bash
# 字符串扩展操作

str="/home/user/documents/file.txt"

# 1. 获取长度
echo "长度: ${#str}"

# 2. 删除匹配
# 从左边删除最短匹配
echo "去掉左边: ${str#*/}"      # home/user/documents/file.txt
# 从左边删除最长匹配
echo "去掉左边最长: ${str##*/}"  # file.txt
# 从右边删除最短匹配
echo "去掉右边: ${str%.*}"      # /home/user/documents/file
# 从右边删除最长匹配
echo "去掉右边最长: ${str%%.*}"  # /home/user/documents/file

# 3. 替换
filename="document.bak.txt"
echo "替换第一个: ${filename/.bak/}"      # document.txt
echo "替换全部: ${filename//./_}"         # document_bak_txt
echo "从开头替换: ${filename/#document/myfile}"  # myfile.bak.txt
echo "从结尾替换: ${filename/%txt/text}"  # document.bak.text

# 4. 提取子串
path="/usr/local/bin/bash"
echo "偏移提取: ${path:1}"       # usr/local/bin/bash
echo "范围提取: ${path:1:3}"     # usr
echo "反向提取: ${path: -4}"     # bash
echo "范围反向: ${path: -4:2}"   # ba

# 5. 大小写转换
text="Hello World"
echo "大写: ${text^^}"           # HELLO WORLD
echo "小写: ${text,,}"           # hello world
echo "首字母大写: ${text^}"      # Hello World
echo "首字母小写: ${text,}"      # hello World
echo "单词首字母大写: ${text^^[h,w]}"  # Hello World

五、高级变量技巧

5.1 间接引用

#!/bin/bash
# 间接变量引用

name="张三"
var_name="name"

# 使用间接引用
echo "直接: $name"            # 张三
echo "间接: ${!var_name}"     # 张三

# 动态变量名
for i in 1 2 3; do
    var_$i="值$i"
done

echo "var_1: $var_1"
echo "var_2: $var_2"
echo "var_3: $var_3"

5.2 变量属性

#!/bin/bash
# 变量属性设置

# 声明整数
declare -i number
number=10
number="hello"  # 会转换为0
echo "整数: $number"

# 声明只读
declare -r CONSTANT=100
# CONSTANT=200  # 报错

# 声明数组
declare -a array=("a" "b" "c")
declare -A dict=([name]="张三" [age]=25)

# 声明导出（环境变量）
declare -x EXPORTED_VAR="exported"

# 查看变量属性
declare -p number
declare -p CONSTANT
declare -p array
declare -p dict

5.3 Here Document

#!/bin/bash
# Here Document 变量赋值

# 多行字符串赋值
sql_query=$(cat << 'SQL'
SELECT * 
FROM users 
WHERE status = 'active' 
ORDER BY created_at DESC
LIMIT 10;
SQL
)

echo "SQL查询:"
echo "$sql_query"

# 生成配置文件
config_content=$(cat << 'CONFIG'
# 应用配置
app_name="MyApp"
version="1.0.0"

# 数据库配置
db_host="localhost"
db_port=3306
db_user="admin"
db_pass="secret"
CONFIG
)

echo "$config_content" > app.conf

六、实用示例

6.1 配置文件解析

#!/bin/bash
# 配置文件管理

# 配置文件 config.cfg
cat > config.cfg << 'EOF'
# 数据库配置
DB_HOST=localhost
DB_PORT=3306
DB_USER=admin
DB_PASS=secret123

# 应用配置
APP_NAME=MyApplication
DEBUG_MODE=true
LOG_LEVEL=INFO
MAX_CONNECTIONS=100
EOF

# 读取配置文件的函数
load_config() {
    local config_file="$1"

    if [ ! -f "$config_file" ]; then
        echo "配置文件不存在: $config_file"
        return 1
    fi

    # 读取配置，跳过注释和空行
    while IFS='=' read -r key value; do
        # 跳过注释行
        [[ "$key" =~ ^#.* ]] && continue

        # 跳过空行
        [ -z "$key" ] && continue

        # 去除可能的空格
        key=$(echo "$key" | xargs)
        value=$(echo "$value" | xargs)

        # 设置变量
        declare -g "$key"="$value"
        echo "已加载: $key=$value"
    done < "$config_file"
}

# 使用配置
load_config "config.cfg"

echo "数据库主机: $DB_HOST"
echo "应用名称: $APP_NAME"
echo "调试模式: $DEBUG_MODE"

6.2 安全的变量使用

#!/bin/bash
# 安全的变量使用实践

# 1. 总是引用变量
file_path="/path with spaces/my file.txt"
# 错误做法
rm $file_path  # 会尝试删除三个文件
# 正确做法
rm "$file_path"

# 2. 使用默认值
input_file="${1:-default.txt}"
echo "输入文件: $input_file"

# 3. 检查必需参数
: ${2:?"第二个参数是必需的"}

# 4. 输入验证
read -p "请输入年龄: " age
if [[ ! "$age" =~ ^[0-9]+$ ]]; then
    echo "错误: 年龄必须是数字"
    exit 1
fi

# 5. 数组安全访问
fruits=("apple" "banana" "orange")
index=5
# 检查边界
if [ $index -lt ${#fruits[@]} ]; then
    echo "水果: ${fruits[$index]}"
else
    echo "索引越界"
fi

# 6. 使用 local 声明局部变量
process_data() {
    local temp_data  # 明确声明为局部变量
    temp_data="处理中..."
    echo "$temp_data"
}

6.3 性能优化

#!/bin/bash
# 变量使用性能优化

# 1. 避免不必要的子Shell
# 慢
result=$(echo $(date))
# 快
result=$(date)

# 2. 使用内建命令替代外部命令
# 慢
length=$(echo "$string" | wc -c)
# 快
length=${#string}

# 3. 使用变量缓存结果
# 多次调用相同命令
config_file="/etc/myapp.conf"
if [ -f "$config_file" ]; then
    # 缓存内容
    config_content=$(<"$config_file")

    # 多次使用缓存
    echo "行数: $(echo "$config_content" | wc -l)"
    echo "包含'server': $(echo "$config_content" | grep -c server)"
fi

# 4. 使用数组避免多次调用
files=(*.txt)
echo "有 ${#files[@]} 个txt文件"
for file in "${files[@]}"; do
    echo "处理: $file"
done

七、调试和测试

7.1 变量调试

#!/bin/bash
# 变量调试技巧

set -x  # 开启调试

# 测试变量
test_var="测试值"
echo "变量值: $test_var"

# 显示变量定义
declare -p test_var

# 使用 bash 的调试功能
echo "使用BASH_VERSION: $BASH_VERSION"

# 测试数组
declare -a test_array=("a" "b" "c")
declare -p test_array

set +x  # 关闭调试

# 测试未定义变量
set -u
# echo "$undefined_var"  # 会报错
set +u

7.2 变量测试框架

#!/bin/bash
# 变量测试框架

# 测试函数
test_variable_operations() {
    local test_name="$1"
    local expected="$2"
    local actual="$3"

    if [[ "$actual" == "$expected" ]]; then
        echo "✓ $test_name: 通过"
        return 0
    else
        echo "✗ $test_name: 失败"
        echo "  期望: '$expected'"
        echo "  实际: '$actual'"
        return 1
    fi
}

# 运行测试
echo "=== 开始变量操作测试 ==="

# 测试1: 字符串截取
str="Hello World"
test_variable_operations "字符串截取" "Hello" "${str:0:5}"

# 测试2: 默认值
unset my_var
test_variable_operations "默认值" "default" "${my_var:-default}"

# 测试3: 字符串替换
filename="test.bak.txt"
test_variable_operations "字符串替换" "test.txt" "${filename/.bak/}"

# 测试4: 数组长度
arr=("a" "b" "c")
test_variable_operations "数组长度" "3" "${#arr[@]}"

echo "=== 测试完成 ==="

总结要点

变量定义：等号两边无空格，区分大小写
变量引用：使用$符号，推荐${var}形式
引号使用：双引号允许变量扩展，单引号禁止
作用域：默认全局，函数内用local声明局部变量
数组操作：bash支持索引数组和关联数组
字符串操作：bash提供丰富的字符串处理功能
默认值：使用${var:-default}处理未定义变量
只读变量：使用readonly或declare -r声明
环境变量：使用export或declare -x导出
调试：使用set -x调试，declare -p查看变量属性

这些技巧可以帮助您更安全、高效地使用Shell变量。

作者：严锋创建时间：2023-09-15 21:26
最后编辑：严锋更新时间：2025-12-25 10:39

shell变量定义

Shell 变量详解

一、变量基础概念

1.1 变量的定义和赋值

1.2 变量命名规则

二、变量类型

2.1 字符串变量

2.2 数值变量

2.3 数组变量

2.4 只读变量

三、变量作用域

3.1 局部变量 vs 全局变量

3.2 环境变量

四、特殊变量扩展

4.1 默认值设置

4.2 字符串操作

五、高级变量技巧

5.1 间接引用

5.2 变量属性

5.3 Here Document

六、实用示例

6.1 配置文件解析

6.2 安全的变量使用

6.3 性能优化

七、调试和测试

7.1 变量调试

7.2 变量测试框架

总结要点