shell控制语句

Shell 脚本程序控制语句：脚本的决策与循环大脑

引言：让脚本学会思考与重复

想象一下，你是一个指挥官，正在给部队下达指令：

1. 如果（if）发现敌人，立即开火。
2. 只要（while）阵地上还有敌人，就继续攻击。
3. 对弹药库里的每一种（for）武器进行检查。
4. 如果弹药耗尽，跳出（break）当前战斗，执行撤退计划。
5. 如果只是小股敌人，跳过（continue）重武器，使用步枪解决。

如果没有这些控制指令，你的命令将是混乱且低效的。同样，Shell 脚本中的程序控制语句就是它的“决策大脑”和“循环引擎”，它让脚本不再是简单粗暴地顺序执行每一条命令，而是能够根据条件做出判断、重复执行任务、选择不同的执行路径。

掌握了控制语句，你的脚本就拥有了真正的“智能”，能够应对各种复杂场景。本文将带你深入浅出地学习 Shell 脚本中所有这些强大的控制结构。

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一、条件判断：如果…就…（if/else）

条件判断是脚本最基础的分支能力，让它能够“审时度势”。

1.1 基础 if 语法

if [ 条件 ]; then
    # 如果条件成立，就执行这里的命令
fi

示例：检查文件是否存在

#!/bin/bash

file="/path/to/somefile.txt"

if [ -f "$file" ]; then # -f 用于判断是否为文件且存在
    echo "文件 $file 存在！"
fi

1.2 如果…就…否则…（if/else）

if [ 条件 ]; then
    # 条件成立时执行
else
    # 条件不成立时执行
fi

示例：判断用户输入

#!/bin/bash

read -p "请输入'y'或'n': " answer

if [ "$answer" = "y" ]; then
    echo "你选择了 Yes。"
else
    echo "你选择了 No 或输入了其他内容。"
fi

1.3 多条件判断（if/elif/else）

if [ 条件1 ]; then
    # 条件1成立时执行
elif [ 条件2 ]; then
    # 条件2成立时执行
else
    # 所有条件都不成立时执行
fi

示例：成绩等级划分

#!/bin/bash

read -p "请输入你的分数 (0-100): " score

if [ "$score" -ge 90 ]; then # -ge 大于等于
    echo "成绩优秀！"
elif [ "$score" -ge 70 ]; then
    echo "成绩良好。"
elif [ "$score" -ge 60 ]; then
    echo "及格了。"
else
    echo "不及格，需要努力哦！"
fi

1.4 条件测试的基石：test 命令与 [ ]

Shell 中的条件判断依赖于 test 命令。[ condition ] 实际上是 test condition 的另一种写法（注意 [ 后和 ] 前必须有空格！）。

常用测试运算符：

类别	运算符	含义	示例
文件测试	-e file	文件/目录是否存在	[ -e "/tmp" ]
	-f file	是否是文件	[ -f "log.txt" ]
	-d file	是否是目录	[ -d "/home" ]
	-r file	文件是否可读	[ -r "data.txt" ]
	-w file	文件是否可写	[ -w "config.cfg" ]
	-x file	文件是否可执行	[ -x "app.sh" ]
	-s file	文件长度是否 > 0（非空）	[ -s "output.log" ]
字符串比较	-z str	字符串长度是否为 0	[ -z "$var" ]
	-n str	字符串长度是否非 0	[ -n "$var" ]
	str1 = str2	字符串是否相等	[ "$a" = "$b" ]
	str1 != str2	字符串是否不相等	[ "$a" != "$b" ]
算术比较	num1 -eq num2	等于 (Equal)	[ 5 -eq 5 ] ✅
	num1 -ne num2	不等于 (Not Equal)	[ 5 -ne 3 ] ✅
	num1 -gt num2	大于 (Greater Than)	[ 10 -gt 5 ] ✅
	num1 -lt num2	小于 (Less Than)	[ 1 -lt 4 ] ✅
	num1 -ge num2	大于等于 (Greater or Equal)	[ 5 -ge 5 ] ✅
	num1 -le num2	小于等于 (Less or Equal)	[ 3 -le 5 ] ✅
逻辑操作	!	非 (NOT)	[ ! -f "$file" ]
	-a 或 &&	与 (AND)	[ "$a" -gt 0 -a "$a" -lt 10 ] [[ $a -gt 0 && $a -lt 10 ]]
	-o 或 ||	或 (OR)	[ "$ans" = "y" -o "$ans" = "Y" ] [[ $ans = "y" || $ans = "Y" ]]

注意：&& 和 || 通常在更强大的 [[ ]] 条件结构中使用，它比 [ ] 更通用，且能防止一些逻辑错误。

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二、分支选择：情况…（case）

当需要根据一个变量的多种不同值来执行不同操作时，case 语句比一堆 elif 更清晰、更高效。

2.1 case 语法结构

case $变量 in
    模式1)
        # 如果变量值匹配模式1，执行这里
        ;;
    模式2 | 模式3) # 匹配模式2或模式3
        # 执行这里
        ;;
    *) # 默认情况，匹配任何其他值
        # 执行这里
        ;;
esac # case 反过来写，表示结束

示例：简单的命令解析器

#!/bin/bash

read -p "请输入命令 (start|stop|restart|status): " cmd

case $cmd in
    start | Begin) # 匹配 "start" 或 "Begin"
        echo "服务启动中..."
        ;;
    stop | End)
        echo "服务停止中..."
        ;;
    restart)
        echo "服务重启中..."
        ;;
    status)
        echo "服务状态：运行中..."
        ;;
    *) # 如果输入了上面未列出的命令
        echo "错误：未知命令 '$cmd'"
        echo "可用命令: start, stop, restart, status"
        exit 1
        ;;
esac

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三、循环处理：重复的艺术

循环让你可以一遍又一遍地执行相同的代码块，直到满足某个条件。

3.1 for 循环：遍历列表

语法一：遍历值列表

for 变量 in 项1 项2 项3 ... 项N
do
    # 对每一项执行的操作
done

示例：处理多个文件

#!/bin/bash

# 循环处理当前目录下所有 .txt 文件
for file in *.txt
do
    echo "正在处理文件: $file"
    # 可以在这里执行 cp, mv, grep 等操作
done

# 遍历一个固定的列表
for fruit in "Apple" "Banana" "Orange"
do
    echo "我喜欢吃 $fruit"
done

语法二：C 语言风格的 for 循环

for (( 初始值; 条件; 步进 ))
do
    # 循环体
done

示例：数字迭代

#!/bin/bash

# 从 1 循环到 5
for (( i=1; i<=5; i++ ))
do
    echo "当前数字: $i"
done

3.2 while 循环：只要条件为真，就继续循环

while 循环会在循环开始时检查条件，只要条件为真（返回状态码为 0），就继续执行循环体。

while [ 条件 ]
do
    # 循环体命令
done

示例：计数器

#!/bin/bash

count=1
while [ $count -le 5 ] # 只要 count 小于等于 5
do
    echo "计数: $count"
    count=$((count + 1)) # 另一种算术运算写法：((count++))
done

经典用法：读取文件每一行

#!/bin/bash

echo "文件内容如下："
while IFS= read -r line # IFS= 防止行首尾空格被忽略，-r 防止反斜杠转义
do
    echo ">>> $line"
done < /path/to/file.txt # 输入重定向，将文件内容喂给 while 循环

3.3 until 循环：直到条件为真，才停止循环

until 与 while 相反。它一直循环，直到条件变为真为止。

until [ 条件 ]
do
    # 循环体命令
done

示例：等待某个进程启动

#!/bin/bash

echo "等待数据库服务启动..."
until pg_isready -q -h localhost # 直到这个检查数据库的命令成功
do
    echo "数据库还未就绪，睡眠 2 秒..."
    sleep 2
done
echo "数据库已启动！"

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四、循环控制：break 与 continue

这两个命令用于在循环内部进行更精细的控制。

4.1 break：立即跳出循环

break 用于无条件地终止并跳出当前循环，执行 done 后面的命令。

示例：在数组中查找元素，找到后立即退出

#!/bin/bash

names=("Alice" "Bob" "Charlie" "David")
target="Charlie"

for name in "${names[@]}"
do
    echo "正在检查: $name"
    if [ "$name" = "$target" ]; then
        echo "找到了！$target 在列表中。"
        break # 找到后就跳出循环，不再检查后面的元素
    fi
done

跳出多层循环：break n 可以跳出 n 层循环。

for ((i=1; i<=3; i++))
do
    for ((j=1; j<=3; j++))
    do
        if [ some_condition ]; then
            break 2 # 直接跳出内外两层循环
        fi
    done
done

4.2 continue：跳过本次循环

continue 用于跳过当前循环中剩余的语句，直接开始下一次循环。

示例：只处理奇数

#!/bin/bash

for number in {1..10}
do
    if (( number % 2 == 0 )); then # 如果是偶数
        continue # 跳过后续命令，开始下一个循环（处理下一个数字）
    fi
    echo "这是一个奇数: $number"
done

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五、实战综合案例：自动化备份脚本

让我们用一个融合了多种控制语句的实战案例来结束本章。

#!/bin/bash
# 综合案例：增量备份脚本

# 1. 定义变量
BACKUP_SRC="/home/user/important_data" # 要备份的源目录
BACKUP_DST="/backup"                   # 备份目标目录
TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)       # 时间戳
BACKUP_FILE="backup_$TIMESTAMP.tar.gz" # 备份文件名
LOG_FILE="$BACKUP_DST/backup.log"      # 日志文件

# 2. 条件判断：检查源目录是否存在
if [ ! -d "$BACKUP_SRC" ]; then
    echo "[ERROR] $(date): 备份源目录 $BACKUP_SRC 不存在！" | tee -a "$LOG_FILE"
    exit 1
fi

# 3. 条件判断：检查目标目录是否存在，不存在则创建
if [ ! -d "$BACKUP_DST" ]; then
    echo "备份目录不存在，正在创建..."
    mkdir -p "$BACKUP_DST"
fi

# 4. 开始备份流程
echo "[INFO] $(date): 开始备份 $BACKUP_SRC 到 $BACKUP_DST/$BACKUP_FILE..." | tee -a "$LOG_FILE"

# 5. 使用 tar 命令创建压缩包，并判断是否成功
if tar -czf "$BACKUP_DST/$BACKUP_FILE" -C "$(dirname "$BACKUP_SRC")" "$(basename "$BACKUP_SRC")" 2>/dev/null; then
    echo "[SUCCESS] $(date): 备份成功完成！" | tee -a "$LOG_FILE"
else
    echo "[ERROR] $(date): 备份过程中出现错误！" | tee -a "$LOG_FILE"
    exit 1
fi

# 6. 循环：清理超过 30 天的旧备份
echo "[INFO] $(date): 开始清理旧备份..." | tee -a "$LOG_FILE"
find "$BACKUP_DST" -name "backup_*.tar.gz" -mtime +30 | while read -r old_backup; do
    echo "正在删除旧备份: $old_backup"
    rm -f "$old_backup"
    echo "已删除: $old_backup" >> "$LOG_FILE"
done

echo "[INFO] $(date): 所有操作已完成。" | tee -a "$LOG_FILE"

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总结与最佳实践

Shell 的控制语句赋予了脚本灵魂，使其变得强大而灵活。

1. 选择合适的工具：

   • if/case 用于分支选择。
   • for 适合已知循环次数或遍历集合。
   • while/until 适合未知循环次数，取决于某个条件。

2. 重要提醒：

   • 空格是语法：在 [ ]、[[ ]]、(( )) 中，括号内的空格是必须的，否则会报错。
   • 变量加引号：在 [ ] 中引用变量时，最好用双引号括起来，如 [ -f "$file" ]，以防止变量为空或含空格导致语法错误。
   • 使用 [[ ]]：在现代 Bash 脚本中，优先使用 [[ ]] 进行条件测试，它比 [ ] 更强大、更安全（支持 &&, ||, =~ 正则匹配等）。
   • 算术比较用 (( ))：进行数字计算和比较时，使用 (( )) 更直观，如 if (( count > 10 )); then ...。

通过熟练组合运用条件判断、分支选择和各种循环，你将能够解决 Shell 环境中绝大多数自动化任务和系统管理问题。