LinuxShell编程

Shell编程

Shell的概念介绍

命令解释器

Shell是命令解释器(command interpreter)，是Unix操作系统的用户接口，程序从用户接口得到输入信息，shell将用户程序及其输入翻译成操作系统内核（kernel）能够识别的指令，并且操作系统内核执行完将返回的输出通过shell再呈现给用户，下图所示用户、shell和操作系统的关系：

image-20210411153245838

一个系统可以存在多个shell，可以通过cat /etc/shells命令查看系统中安装的shell。

[root@qianfeng01 ~]# cat /etc/shells/bin/sh
/bin/bash
/usr/bin/sh
/usr/bin/bash
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操作系统内核（kernel）与shell是独立的套件，而且都可被替换；不同的操作系统使用不同的shell； 同一个kernel之上可以使用不同的shell。 也可以查看当前shell环境是哪种：

[root@qianfeng01 ~]# echo $SHELL
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Shell脚本

Shell也是一门编程语言，即shell脚本。在此脚本中，我们可以使用一些编程语法来进行一些任务操作。 如：变量、类型、分支结构、循环结构、数组、函数等语法。 在shell脚本里，必须指定一种shell命令解释器。

Shell编程规范

脚本文件的结构

1 文件的扩展名必须是.sh
2 文件的首行必须使用#!       指定script的运行shell环境(即脚本解释器)如：#!/bin/bash
3 脚本里的行注释符号为#
4 指令、选项、参数之间即使有多个空格仍会被视为一个空格。
5 tab键形成的空白也被视为一个空格键
6 空白行会被忽略
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脚本文件的执行

• 使用bash程序调用执行，只需要有读权限即可

  [root@qianfeng01 ~]# sh *.sh      
  或者
  [root@qianfeng01 ~]# bash *.sh
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• 直接写script，必须要有rx权限才行

  [root@qianfeng01 ~]# ./*.sh         
  绝对路径写法： /hadoop/*.sh
  相对路径写法： ./*.sh
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• 借助变量PATH功能

  将*.sh放入~/bin目录下，因为PATH里拼接了~/bin目录。
  注意：~/bin目录必须自行创建
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Shell的变量

变量的用法

1. 变量的命名规则   - 命名只能使用英文字母，数字和下划线。首个字符不能以数字开头。- 字母习惯使用大写。- 中间不能有空格。- 不能使用标点符号。- 不能使用bash里的关键字（可用help命令查看保留关键字）2. 变量的使用规则- 直接定义变量名称，没有类型需要强调（类似于数学中:x=1,y=2,z=x+y）- 赋值时，"="前后不能有空格- 命令的执行结果赋值给变量时，使用反单引号      如：TIME=`date`- 调用变量时，必须使用$       格式： $变量名    或    ${变量名}
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变量的分类

Linux Shell中的变量可以分为三种变量: 局部变量、环境变量、特殊变量。可以通过set命令查看系统中存在的所有变量

局部变量：也就是用户自定义的变量，在脚本中或命令中定义
环境变量：保存和系统操作环境相关的数据。$HOME、$PWD、$SHELL、$USER等等
特殊变量：一种是位置参数变量：主要用来向脚本中传递参数或数据，变量名不能自定义，变量作用固定。一种是预定义变量：是Bash中已经定义好的变量，变量名不能自定义，变量作用也是固定的。
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局部变量

用户自定义的变量由字母或下划线开头，由字母，数字或下划线序列组成，并且大小写字母意义不同，变量名长度没有限制。

• 定义变量

  习惯上用大写字母来命名变量。变量名以字母表示的字符开头，不能用数字。
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• 调用变量

  在使用变量时，要在变量名前加上前缀“$”.
  使用echo 命令查看变量值
  eg: [root@qianfeng01 ~]# echo $A
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• 变量赋值

  • 第一种: 定义时赋值

    # 变量=值
    # 注意: 在上述的定义方式中，等号的左右两侧不能有空格
    # eg:
    [root@qianfeng01 ~]# STR="hello qianfeng"
    [root@qianfeng01 ~]# A=9
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  • 第二种: 将一个命令的执行结果给变量赋值

    [root@qianfeng01 ~]# A=`ls -la` 反引号，运行里面的命令，并把结果返回给变量A
    [root@qianfeng01 ~]# A=$(ls -la) 等价于反引号
    [root@qianfeng01 ~]# AA=$((4+5))
    [root@qianfeng01 ~]# BB=`expr 4 + 5 `
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  • 第三种: 将一个变量的值赋给另一个变量

    [root@qianfeng01 ~]# A=$STR
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• 变量叠加

  # 变量叠加，就是将两个字符串变量的值叠加在一起，类似于Java中的字符串拼接操作。[root@qianfeng01 ~]# A=123
  [root@qianfeng01 ~]# C="$A"456
  [root@qianfeng01 ~]# D=${A}789# 单引号和双引号的区别
  # 现象：单引号里的内容会全部输出，而双引号里的内容会有变化
  # 原因：单引号会将所有特殊字符脱意[root@qianfeng01 ~]# NUM=10    [root@qianfeng01 ~]# SUM="$NUM hehe"     
  [root@qianfeng01 ~]# echo $SUM     # 输出10 hehe[root@qianfeng01 ~]# SUM2='$NUM hehe'     
  [root@qianfeng01 ~]# echo $SUM2    # 输出$NUM hehe
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• 删除变量

  # 删除之前已经定义过的变量，之后就无法再使用这个变量了。# 撤销变量 A
  [root@qianfeng01 ~]# unset A 
  # 声明静态的变量 B=2 ，不能 unset
  [root@qianfeng01 ~]# readonly B=2 
  # 报错: -bash: unset: B: cannot unset: readonly variable
  [root@qianfeng01 ~]# unset B
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• 注意事项

  关于局部变量的作用域的问题: 用户自定义的局部变量，作用于仅为当前的Shell环境。仅在当前的Shell示例中有效，其他的Shell启动的程序不能访问局部变量。

  [root@qianfeng01 ~]# echo '#!/bin/bash' > test.sh
  [root@qianfeng01 ~]# A=22
  [root@qianfeng01 ~]# echo 'echo $A' >> test.sh
  [root@qianfeng01 ~]# echo $A   结果:22
  [root@qianfeng01 ~]# bash test.sh   结果:打印为空,因为bash会开启新的shell进程
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环境变量

用户自定义的局部变量，只能在当前的Shell中生效，而环境变量会在当前Shell和其所有的子Shell中生效。如果把环境变量写入相应的配置文件，那么这个环境变量就会在所有的Shell中生效。

作用域: 当前的Shell以及所有的子Shell

声明变量: export 变量名=变量值

定义环境变量的常见配置文件:

• /etc/profile -> 针对系统所有的用户生效，此文件应用于所有用户每次登录系统时的环境变量定义。每次用户登录的时候，都会加载这个文件。
• $HOME/.bash_profile -> 针对特定用户生效，HOME/.bash_profile文件中的定义。

4.6.3.5. 位置参数变量

变量	描述
0表示命令本身，9表示第1到第9个参数，10以上的参数需要使用大括号包含，例如${10}
1 n"的形式输出所有参数
1" "n" 的形式输出所有参数
$#	参数的个数

• @ 的区别

  • 他们都表示传递给函数或脚本的所有参数，不被双引号包含时，都以 "$1""$2""$3"..."$n"的形式输出所有参数。
  • 当他们被双引号包含时
    • "∗"会将所有的参数作为一个整体，以‘∗"会将所有的参数作为一个整体，以‘1 223 ... $n` 的形式输出所有的参数。
    • "@"会将各个参数分开，以‘"@"会将各个参数分开，以‘"1""2""2""3"..."$n"` 的形式输出所有参数。

• Shell脚本执行测试

  # 执行脚本 test1.sh 
  #!/bin/bash
  echo "test \$*"
  for i in $*
  doecho $i
  doneecho "test \$@"
  for i in $@
  doecho $i
  doneecho "test \"\$*\""
  for i in "$*"
  doecho $i
  doneecho "test \"\$@\""
  for i in "$@"
  doecho $i
  done输出结果:
  [root@qianfeng01 ~]# sh test1.sh a b
  test $*
  a
  b
  test $@
  a
  b
  test "$*"
  a b
  test "$@"
  a
  b
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预定义变量

变量	描述
$?	执行上一个命令的返回值。执行成功，返回0；执行失败，返回非0
	当前进程的进程号(PID)，即当前脚本执行时生成的进程号
$!	后台运行的最后一个进程的进程号(PID)，最近一个被放入后台执行的进程

• 测试 $?

  [root@qianfeng01 ~]# ls ; echo $?
  # 分析: 这里的意思是依次顺序执行两个命令
  # 如果分号前的命令可以执行，$?会返回0; 否则会返回非0的一个数字
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• 测试

  [root@qianfeng01 ~]# pwd > /dev/null
  [root@qianfeng01 ~]# echo $$
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• 测试 $!

  [root@qianfeng01 ~]# ls /etc > /dev/null &
  [root@qianfeng01 ~]# echo $!
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read命令

命令说明

read命令，可以从控制台读取用户输入的内容，并且给指定的变量进行赋值。
命令的基本格式为: read [option] variable
常见的option:
-p : 提示语句，在输入之前，给用户提示的信息
-n : 限制输入的字符数量，到达这个数量的字符的时候，会自动的停止输入
-t : 等待时间，单位为秒。当到达这个等待时间的时候，会自动的结束输入，并且不会读取任何输入的内容!即，输入操作且回车，必须在指定的时间内完成。
-s : 隐藏输入的内容。在控制台上不显示任何输入的内容，常见于密码的输入
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read的实例

[root@qianfeng01 ~]# read -t 30 -p "please input your name:"  NAME[root@qianfeng01 ~]# echo $NAME[root@qianfeng01 ~]# read -s -p "please input your age :"  AGE[root@qianfeng01 ~]# echo $AGE  注意：如果隐藏输入，这里的结果是看不到的[root@qianfeng01 ~]# read -n 1 -p "please input your sex  [M/F]:"  GENDER[root@qianfeng01 ~]# echo $GENDER
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注意事项

• 在输入的时候，如果输错了需要删除的时候，执行ctrl+delete
• 符号不要输入中文
• 变量与之前的内容需要保持有空格

运算

expr

格式 :expr m + n 或$((m+n)) 注意expr与运算符和变量间要有空格  sum=$((m+n))   中=与$之间没有空格expr命令：对整数型变量进行算术运算(注意：运算符前后必须要有空格)[root@qianfeng01 ~]# expr 3 + 5 [root@qianfeng01 ~]# expr 3 – 5[root@qianfeng01 ~]# echo `expr 10 / 3`     10/3的结果为3，因为是取整[root@qianfeng01 ~]# expr  3  \* 10     \ 是转义符
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示例

计算（2 ＋3 ）×4 的值

1 .分步计算

[root@qianfeng01 ~]# S=`expr 2 + 3`[root@qianfeng01 ~]# expr $S  \* 4
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2.一步完成计算

[root@qianfeng01 ~]# expr  `expr 2 + 3` \* 4
[root@qianfeng01 ~]# S=`expr  \` expr 2 + 3  \`  \* 4`
[root@qianfeng01 ~]# echo $S或
[root@qianfeng01 ~]# echo $(((2 + 3) * 4))
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{}

$()与${}的区别$( )的用途和反引号``一样，用来表示优先执行的命令eg: [root@qianfeng01 ~]# echo $(ls /root)${ } 就是取变量了  eg：[root@qianfeng01 ~]# echo ${PATH}$((运算内容)) 适用于数值运算eg: [root@qianfeng01 ~]# echo $((3+1*4))
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字符串

字符串的脚本用法

• 字符串不能单独出现，必须要配合变量。
• 字符串可以使用单引号[' ']，也可以使用双引号[" "]，也可以不用引号
• 单引号内的任何字符没有任何意义，都会原样输出
• 单引号内使用变量是无效的，单引号内不能出现单引号
• 双引号内可以使用变量
• 双引号内可以使用转义字符
• 在字符串拼接操作时，我们可以进行无缝拼接，或者是在双引号里使用变量

4.6.6.2. 字符串的长度

可以使用${#variable} 或者 expr length "${variable}"。因为expr是指令，所以别忘记使用反单引号``或者是$()直接看案例：[root@qianfeng01 ~]# vim test3.sh#!/bin/bash
var='welcome to china'
length1=${#var}
length2=$(expr length "${var}")  <==$()写法
length3=`expr length "$var"`     <==反单引号写法
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Shell数组

数组的使用规则

• 在/bin/bash这个shell中，只有一维数组的概念，并且不限定数组的长度。
• 数组的元素下标是从0开始的，
• 获取数组的元素要使用下标
• 下标使用不当，会报错

数组的定义

定义格式： variable=(值1  值2    …  值n)   
注意：元素之间除了使用空格作为分隔符，还可以使用换行符。或者 name[0]=值1     
name[1]=值2     
…     
name[n]=值n
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读取数组

${variable[index]}： 读取index索引上的元素
${variable[*]}或者${variable[@]}：读取所有元素  
${#variable[*]}或者${#variable[@]} :  读取数组的长度  
[root@qianfeng01 ~]# vim test3.sh#!/bin/bash
citys=(cc sh bj sd hlj)
hobby[0]=book
hobby[1]=film
hobby[2]=musicecho ${citys[0]}      <==cc
echo ${hobby[*]}      <==book film music
echo ${#hobby[@]}     <==3
[root@qianfeng01 ~]# bash test3.sh
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test测试命令

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• 通常test命令不单独使用，而是与if语句连用，或是放在循环结构中

  # && 表示测试通过的处理逻辑
  # || 表示测试不通过的处理逻辑
  [root@qianfeng01 ~]# test -e file && echo "exists" || echo "not exists"
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• 判断符号[]

  除了好用的test之外，我们还可以使用中括号来进行检测条件是否成立

  [root@qianfeng01 ~]# [  -r  filename ]      检测filename是否有可读权限
  [root@qianfeng01 ~]# [  -f  filename -a  -r  filename ]     检测filename是不是普通文件并且有可读权限
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条件控制

if条件语句-单分支

if-else语句，是非常简单，也是非常基础的条件语句。在Java中我们已经非常熟悉它的逻辑了，在这里，我们重点关注在Shell中的语法
if [ 条件判断 ]
then条件成立的执行逻辑
fi
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或者

if [ 条件判断 ] ; then条件成立的执行逻辑
fi
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案例:

#!/bin/bashA=$1
if [ $A == "stop" ]
thensystemctl stop firewalld
fi
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注意事项:

1. if语句需要使用fi结尾，和一般语言使用大括号结尾不同。
2. [ 条件判断 ] 就是使用test命令判断，所以中括号和条件判断之间必须有空格
3. then后面跟符合条件之后执行的程序，可以放在[]之后，用;分隔，也可以换行写入，就不需要;了
4. if与中括号之间必须要有空格

if条件语句-多分支

if [ 条件判断式1]
then当条件判断式1成立时，执行程序1
elif  [ 条件判断式2 ]  
then      当条件判断式2成立时，执行程序2...省略更多条件
else当所有条件都不成立时，最后执行此程序
fi
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案例1:

#!/bin/bash
read -p "please input your name:"  NAME
echo  $NAME
if [ $NAME == root ]
thenecho "hello ${NAME},  welcome !"
elif [ $NAME == tom ]
thenecho "hello ${NAME},  welcome !"
elseecho "oh, get out here !"
fi
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案例2:

编写一个坐车脚本，要求:
脚本名字: home.sh
逻辑: 从外面传入一个参数，根据参数判断: 1. 坐飞机，2. 坐火车，3. 坐火箭，4. 不回了
#!/bin/bashCHOICE=$1
if [ $CHOICE == 1 ]
thenecho "坐飞机"
elif [ $CHOICE == 2 ]
thenecho "坐火车"
elif [ $CHOICE == 3 ]
thenecho "坐火箭"
elif [ $CHOICE == 4 ]
thenecho "不回了"
elseecho "输入的参数有问题啊"
fi
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case

# 在Java中，我们学习过switch-case结构。这种结构，我们可以捕获一个变量的值，对这个变量取到的某些值进行不同的处理。在Shell中，也有类似的结构，就是case。
# case命令是一个多分支的if/else命令，case变量的值用来匹配value1、value2、value3等不同的值。
# 匹配到后，则执行跟在后面的命令，直到遇到双分号为止。
# 类似于if命令，case命令使用esac作为终止符。
# case行尾必须为单词in。
# 每个分支必须以右括号结束。
# 匹配模式中可使用方括号表示一个连续的范围，如[0-9]；使用竖杠符号“|”表示或。
# 最后的“\*）”表示默认模式，当使用前面的各种模式均无法匹配该变量时，将执行“*）”后的命令序列。# case的格式CMD=$1
case $CMD in							# case行尾必须为 变量 in，表示捕获这个变量的值
start)									# 需要匹配到的值，需要以右括号作为结尾echo "starting"						# 匹配到之后，执行的逻辑语句，即一个分支;;									# 一个分支的逻辑，需要以;;作为结束，不会向下穿透
stop)echo "stopping";;
*)										# *表示以上分支都不满足的情况，类似于switch-case中的defaultecho "please using start|stop";;
esac									# case语句，需要以esac结束
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循环

for循环

for循环命令用来在一个列表条目中执行有限次数的命令。比如，你可能会在一个姓名列表或文件列表中循环执行同个命令。for命令后紧跟一个自定义变量、一个关键字in和一个字符串列表（可以是变量）。第一次执行for循环时，字符串列表中的第一个字符串会赋值给自定义变量，然后执行循环命令，直到遇到done语句；第二次执行for循环时，会右推字符串列表中的第二个字符串给自定义变量依次类推，直到字符串列表遍历完。
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方式一:

for N in 1 2 3 
doecho $N
done或for N in 1 2 3; do echo $N; done或for N in {1..3}; do echo $N; done或for N in {1,2,3}; do echo $N; done  注意事项: {}中的数字之间不能有空格
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方式二:

for ((i = 0; i <= 5; i++))
doecho "welcome $i times"
done或for ((i = 0; i <= 5; i++)); do echo "welcome $i times"; done
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练习: 计算从1到100的和

#!/bin/bashSUM=0
for((i=1;i<=100;i++))
doSUM=$(($SUM + $i))
done
echo $SUM
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while循环

while命令根据紧跟其后的命令(command)来判断是否执行while循环，当command执行后的返回值(exit status)为0时，则执行while循环语句块，直到遇到done语句，然后再返回到while命令，判断command的返回值，当得到返回值为非0时，则终止while循环。

• 第一种:

  while [ expression ]
  docommand
  done
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  # 练习: 求1-10各个数字的平方和#!/bin/bash
  num=1
  while [ $num -le 10 ]
  dosum=`expr $num \* $num`echo $sumnum=`expr $num + 1`
  donenum=1
  while [ $num -le 10 ]
  dosum=$(( $num * $num ))echo $sumnum=$(( $num + 1 ))
  done
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• 第二种:

  while  ((  expression  ))
  do
  command
  …
  done
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  # 练习: 求1-10各个数字的平方和#!/bin/bash
  i=1
  while (( i<= 10 ))
  dosum=$(( $i * $i ))echo $sumi=$(( $i + 1 ))
  done
  

  
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4.6.11. 函数

函数代表着一个或一组命令的集合，表示一个功能模块，常用于模块化编程。

以下是关于函数的一些重要说明：

在shell中，函数必须先定义，再调用

使用return value来获取函数的返回值

函数在当前shell中执行，可以使用脚本中的变量。

函数的格式如下:

函数名()
{命令1…命令2…return 返回值变量
}结构:[ function ] funname [()]
{action;[return int;]
}function start()  / function start  / start()
编写脚本
[root@qianfeng01 ~]# bash function1.sh  #!/bin/bash
function start() {echo "starting"
}
function stop {echo "stopping"
}
restart() {echo "restarting"
}
$1
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注意事项:

• 如果函数名后没有（），在函数名和{ 之间，必须要有空格以示区分。
• 函数返回值，只能通过$? 系统变量获得，可以显示加：return 返回值
• 如果不加return，将以最后一条命令的运行结果，作为返回值。
• return后的内容以字符串的形式写入，但是执行时会自动转成数值型，范围：数值n(0-255)

4.6.12. 脚本调试

• -x: 执行脚本，并显示所有变量的值

  • [root@qianfeng01 ~]# vim test.sh#!/bin/bash
    a=$1
    b=3
    echo "b:"+$b
    c=$a
    echo $a[root@qianfeng01 ~]# bash -x test.sh
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  • [root@qianfeng01 ~]# vim test.sh#!/bin/bash
    a=$1
    set -x      # 这里是添加的set -x
    b=3
    echo "b:"+$b
    c=$a
    echo $a[root@qianfeng01 ~]# bash test.sh 1
    + b=3
    + echo b:+3
    b:+3
    + c=1
    + echo 1
    1
    # 这里是手动添加的set -x，只对set -x以下的部分进行调试
    复制代码

• -n: 不执行脚本，只是检查语法。将返回所有语法错误，例如函数没有正确闭合等

  • [root@qianfeng01 ~]# vim test1.sh#!/bin/bash
    for N in 1 2 3
    doecho $N
    # 这里忘记写done，因此for循环没有正确的闭合function start() {echo "hahaha"
    }
    start[root@qianfeng01 ~]# bash -n test1.sh
    test1.sh: line 20: syntax error: unexpected end of file
    复制代码

• -v: 执行并显示脚本内容

 也可以观看视频：
 

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