Linux操作系统-shell编程之条件判断、循环与函数

Linux Shell 编程：条件判断、循环与函数实战指南

在 Linux 运维和开发中，Shell 脚本是自动化任务的利器。无论你是初学者还是有一定经验的开发者，熟练掌握 test、条件判断、循环结构以及函数封装，都能让你的脚本更健壮、更高效。

• 条件判断（如 if、case）让脚本能够根据不同的系统状态或输入做出决策，避免硬编码逻辑，从而提升脚本的适应性和健壮性。
• 循环结构（如 for、while、until）使你能够高效地处理重复性任务，例如批量处理文件或监控进程状态，极大地提升了自动化效率。
• 函数封装将复杂的操作模块化，不仅提高了代码的复用性，还让脚本结构更清晰，便于调试和维护，是构建大型、健壮脚本的基石。本文将系统梳理这些核心知识点，并辅以大量示例，助你快速上手。

1. test 命令与条件测试

Shell 中的条件测试主要通过 test 命令或其等价形式 [ ] 来实现。此外，Bash 还提供了增强版 [[ ]]，支持更多特性。

1.1 test 和 [ ] 的基本用法

test 条件表达式
# 或
[ 条件表达式 ] # 注意括号与表达式之间必须有空格

常用测试类型：

• 文件测试：-f（普通文件）、-d（目录）、-e（存在）、-r（可读）、-w(可写)、-x（可执行） 等。
• 字符串测试：-z（空串）、-n（非空）、==（相等）、!=（不等）。
• 数值测试：-eq（等于）、-ne（不等）、-gt（大于）、-lt（小于）、-ge（≥）、-le（≤）。
• 文件比较：

> -nt # test file1 -nt file2 测试file1是否比file2新
> -ot # test file1 -ot file2 测试file1是否比file2旧
> -ef # 测试file1和file2是否为同一个文件。

• 多重条件判断：

-a : test -r file -a -x file
-o : test -r file -o -x file
! : test -r file ! -x file

示例：

[ -f /etc/passwd ] && echo "文件存在"
[ "$USER" = "root" ] && echo "当前是 root"
[ $# -eq 0 ] && echo "没有传入参数"

1.2 [[ ]] 增强测试（Bash 特有）

[[ ]] 是 Bash 的关键字，比 [ ] 更智能：

• 支持 &&、|| 逻辑运算符（[ ] 内必须用 -a、-o）。
• 支持正则表达式 =~。
• 支持通配符匹配（如 [[ $str == a* ]]）。
• 变量引用时可以不加双引号（但建议加）。

示例：

[[ -z "$var" ]] && echo "var 为空"
[[ $num -gt 10 && $num -lt 20 ]] && echo "num 在 10~20 之间"
[[ $file == *.txt ]] && echo "是 txt 文件"

2.shell脚本

shell脚本可以简单的理解为批处理程序，使用shell脚本可以做如下一些功能：

（1）自动化管理；
（2）管理系统；
（3）简单的入侵侦测功能；
（4）连续指令单一化；
（5）简单的资料处理。

shell脚本注意事项：

指令执行是从上到下、从左到右分析执行的；
指令、选项与参数间的多个空白会被忽略掉；
空白行也会被忽略的；
如果读取到一个enter，就尝试执行该行命令；
#可作为注释，#后面的文字都会被忽略。

shell脚本执行：

绝对路径下达执行：/home/zhang/shell.sh
相对路径下达执行：./shell.sh
将shell.sh放入PATH目录
以bash程式执行：bash shell.sh或sh shell.sh
注意：以上执行方式中，第1-3种方法需要给脚本赋予执行权限才能执行，第4种方式不需要执行权限。

SHELL语法：

#!/bin/bash #宣告这个shell脚本使用的shell名称
程序说明 #程序功能，程序版本，作者等说明
环境变量宣告 #PATH=/bin:/usr/local/bin……….
主程序部分 #主要程序
执行成果告知 #定义返回值 exit 0, exit n

注意：#!/bin/bash 称为Shebang，是 Linux/Unix 系统中脚本文件的第一行特殊标记，由 #! 开头，后接解释器的绝对路径，它的核心作用是告诉操作系统‌使用哪个解释器来执行该脚本‌。主程序部分是shell脚本功能的实现。这两个部分是shell脚本必须要有的部分，其他部分可选，但一般为了脚本规范及后期维护，程序说明、环境变量宣告也会添加在脚本中。
如下通过一个简单的脚本说明shell脚本结构：

3. 条件判断：if 语句

if 语句根据命令的退出状态码（0 为真，非 0 为假）来决定执行路径。

3.1 基本结构

if 条件; then
命令
elif 条件; then
命令
else
命令
fi

3.2 实战示例

#!/bin/bash
read -p "请输入一个数字: " num

if [[ $num -eq 0 ]]; then
echo "零"
elif [[ $num -gt 0 ]]; then
echo "正数"
else
echo "负数"
fi

注意：if 后可以直接跟命令，而不只是 test、[]、[[]]，例如：

if grep -q "error" /var/log/messages; then
echo "发现错误日志"
fi

4. 多分支选择：case 语句

当分支较多时，case 比嵌套 if-elif 更清晰。

4.1 语法

case 变量 in
模式1)
命令;;
模式2)
命令;;
*)
默认命令;;
esac

4.2 示例：服务管理脚本

#!/bin/bash
case $1 in
start)
echo "启动服务…"
systemctl start myapp
;;
stop)
echo "停止服务…"
systemctl stop myapp
;;
restart)
echo "重启服务…"
systemctl restart myapp
;;
status)
systemctl status myapp
;;
*)
echo "用法: $0 {start|stop|restart|status}"
exit 1
;;
esac

模式支持通配符（*、?、[]）和竖线 | 表示或，例如 [yY]|[yY][eE][sS])。

5. 循环结构

5.1 for 循环

for 用于遍历列表或数值范围。

遍历列表：

for name in Alice Bob Charlie; do
echo "Hello, $name"
done

# 遍历文件
for file in *.txt; do
echo "Processing $file"
done

C 风格 for（Bash 支持）：

for ((i=1; i<=5; i++)); do
echo "第 $i 次迭代"
done

实用示例：批量重命名：

for f in *.jpg; do
mv "$f" "${f%.jpg}.png"
done

5.2 while 循环

当条件为真时持续执行。

语法：

while 条件; do
命令
done

示例：逐行读取文件：

while IFS= read -r line; do
echo "行内容: $line"
done < /etc/passwd

无限循环：

while true; do
echo "按 Ctrl+C 退出"
sleep 1
done

5.3 until 循环

与 while 相反，当条件为假时执行，直到条件变为真。

语法：

until 条件; do
命令
done

示例：等待某个进程退出：

until ! pgrep -x "myprocess" > /dev/null; do
echo "进程仍在运行，等待中…"
sleep 2
done
echo "进程已退出"

6. 函数封装

函数使脚本模块化，提高复用性和可读性。

6.1 定义与调用

定义格式（两种均可）：

function func_name {
# 命令
}

# 或
func_name() {
# 命令
}

调用：直接使用函数名，如 func_name。

6.2 参数与返回值

• 参数通过 $1、$2 … 获取，$# 参数个数，$@ 所有参数。
• return 返回数字状态码（0~255），echo 返回字符串。

示例：加法函数：

add() {
local sum=$(( $1 + $2 ))
echo $sum
}

result=$(add 3 5)
echo "3+5=$result"

带错误处理的函数：

check_file() {
if [[ -f "$1" ]]; then
return 0
else
echo "错误：文件 $1 不存在" >&2
return 1
fi
}

if check_file "/etc/hosts"; then
echo "文件正常"
fi

6.3 变量作用域

默认全局变量，使用 local 声明局部变量（仅在函数内有效）。

my_func() {
local var="局部"
echo $var
}
var="全局"
my_func # 输出 "局部"
echo $var # 输出 "全局"

7. 综合实战：系统健康检查脚本

结合以上所有知识点，编写一个简单的系统检查脚本。

#!/bin/bash
# 系统健康检查

# 函数：检查磁盘使用率
check_disk() {
local threshold=80
local usage=$(df -h / | awk 'NR==2 {print $5}' | sed 's/%//')
if [[ $usage -gt $threshold ]]; then
echo "警告：根分区使用率已达 ${usage}%"
else
echo "根分区使用率正常 (${usage}%)"
fi
}

# 函数：检查内存
check_memory() {
local total=$(free -m | awk '/^Mem:/{print $2}')
local used=$(free -m | awk '/^Mem:/{print $3}')
local percent=$(( used * 100 / total ))
echo "内存使用率: ${percent}%"
}

# 函数：检查运行的进程数
check_processes() {
local count=$(ps aux | wc -l)
echo "当前进程数: $count"
}

# 主循环：每隔5秒检查一次（按需修改）
main() {
while true; do
clear
echo "========== 系统健康状态 =========="
check_disk
check_memory
check_processes
echo "=================================="
echo "按 Ctrl+C 退出"
sleep 5
done
}

# 执行主函数
main

8. 最佳实践与注意事项

结语

Shell 脚本中的条件测试、分支判断、循环和函数是构建自动化任务的四大基石。通过本文的梳理和示例，希望你对这些结构有了更清晰的认识。在实际工作中，多写多练，结合系统管理需求不断优化，你的脚本功力定会与日俱增。

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