跳转至

Bash Shell 基础

本文你会学到：

  • Shell 的角色与常见 Shell 类型
  • 变量的赋值、类型、参数展开与操作
  • 环境变量的查看与 PATH 管理
  • 命令行解析顺序与别名设置
  • 命令历史的使用技巧
  • Shell 启动文件加载时机
  • 通配符与引号转义规则

🐚 Shell 是什么

用户与内核之间的桥梁

你不能直接操作 Linux 内核（Kernel）——它是系统的核心，必须被保护。当你输入一条命令时，是 Shell 将这条命令"翻译"并传递给内核，内核再驱动硬件完成任务，最后将结果通过 Shell 返回给你。

1
你 → Shell → 内核（Kernel） → 硬件

Shell 的意思就是"外壳"，包裹在内核外面，提供给用户操作系统的接口。

常见 Shell

Shell 特点
bash Bourne Again SHell，Linux 默认 Shell，功能全面
zsh 功能最强大，macOS 新默认 Shell，支持丰富插件
fish 用户友好，语法简洁，适合新手
dash 轻量快速，Ubuntu/Debian 的 /bin/sh
sh 最原始的 Bourne Shell，现多为 bash/dash 的符号链接

查看系统中可用的 Shell：

1
cat /etc/shells

查看当前使用的 Shell：

1
2
echo $SHELL        # 查看默认 Shell（登录时分配的）
ps -p $$           # 查看当前正在运行的 Shell 进程

用户的默认 Shell 记录在 /etc/passwd 的最后一列：

1
2
grep "^$(whoami):" /etc/passwd
# dmtsai:x:1000:1000:dmtsai:/home/dmtsai:/bin/bash

为什么学 Bash？

无论哪个 Linux 发行版，bash 几乎都存在且行为一致。学会 bash，你就能在任何 Linux 系统上得心应手。

📦 变量

为什么需要变量？

当系统中有多个用户时，mail 命令如何知道该读取哪个用户的邮箱？答案是通过变量 $MAIL——每个用户登录后，系统会将 MAIL 变量设置为该用户自己的邮箱路径，mail 命令只需读取这个变量就能自动找到正确的文件，无需为每个用户单独编写程序。

变量就是用一个简短的名称来代表一段可变的内容。

变量赋值与使用

1
2
3
4
name="Alice"        # 赋值（= 两侧不能有空格）
echo $name          # 使用变量
echo ${name}        # 推荐用 ${} 明确边界，避免歧义
echo "${name}_suffix"

赋值规则

  • = 两侧**不能有空格**：name=Alice ✅，name = Alice ❌
  • 变量名只能含英文字母、数字、下划线，且**不能以数字开头**
  • 内容含空格时必须用引号：name="VBird Tsai"

变量类型

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
# 本地变量（仅当前 Shell）
var=hello

# 环境变量（传递给子进程）
export VAR=hello
export VAR        # 或先赋值再 export

# 只读变量（不可修改、不可 unset）
readonly CONST="fixed"

# 整型变量（支持数学运算）
declare -i num=42
declare -i result=10+5    # result=15

# 数组
arr=(a b c d)
echo ${arr[0]}     # 第一个元素：a
echo ${arr[@]}     # 所有元素：a b c d
echo ${#arr[@]}    # 数组长度：4

取消变量：

1
unset var

父进程与子进程

当你在 bash 中再启动一个 bash，新的 bash 就是**子进程**，原来的 bash 是**父进程**。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
name=Alice
bash          # 进入子进程
echo $name    # 空！子进程看不到父进程的本地变量
exit

export name   # 将变量提升为环境变量
bash
echo $name    # Alice！环境变量会传递给子进程
exit

规律：本地变量不被子进程继承，环境变量（export 后）会被继承。

参数展开（Parameter Expansion）

参数展开是 Bash 的强大功能，可以在不编写额外脚本的情况下对变量内容进行处理：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
# 默认值处理
${var:-default}     # var 未定义或为空时，返回 default（不修改 var）
${var:=default}     # var 未定义或为空时，赋值并返回 default
${var:+alt}         # var 已定义且非空时，返回 alt（否则返回空）
${var:?message}     # var 未定义或为空时，输出 message 并退出脚本

# 字符串操作
${#var}             # 字符串长度
${var:2:5}          # 子串：从位置 2 开始取 5 个字符

# 前缀/后缀删除
${var#prefix}       # 删除最短前缀匹配（常用：取去掉开头路径的文件名）
${var##prefix}      # 删除最长前缀匹配（常用：取最后一个路径段）
${var%suffix}       # 删除最短后缀匹配（常用：去掉文件扩展名）
${var%%suffix}      # 删除最长后缀匹配（常用：取第一段路径）

# 替换
${var/old/new}      # 替换第一个匹配
${var//old/new}     # 替换所有匹配

实际用法示例：

1
2
3
4
5
6
7
8
filepath="/home/user/docs/report.txt"

echo ${filepath##*/}      # report.txt（取文件名）
echo ${filepath%/*}       # /home/user/docs（取目录路径）
echo ${filepath%.txt}     # /home/user/docs/report（去掉扩展名）

url="https://example.com/page"
echo ${url#*//}           # example.com/page（去掉协议头）

🌍 环境变量

常用环境变量

变量 说明
PATH 可执行文件的搜索路径，目录间用 : 分隔
HOME 当前用户的主目录（~ 就是它）
USER 当前登录用户名
SHELL 用户的默认 Shell 路径
LANG 系统语系（影响字符显示、排序、报错语言）
TERM 终端类型（影响颜色、功能键）
PS1 命令提示符格式（如 [\u@\h \W]\$）
PS2 多行命令的续行提示符（默认 >）
PWD 当前工作目录
OLDPWD 上一个工作目录（cd - 就是切换到这里）
IFS 字段分隔符，默认为空格、Tab、换行
HISTSIZE 内存中保留的历史命令条数

PATH 管理

PATH 决定了你在任何目录下能直接执行哪些命令。当你输入 ls，bash 会依次在 PATH 的每个目录里查找名为 ls 的可执行文件。

1
2
3
4
5
6
7
8
echo $PATH
# /usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/user/bin

# 追加目录（放在末尾，优先级较低）
export PATH="$PATH:/opt/myapp/bin"

# 前置目录（放在开头，优先级最高，会覆盖同名系统命令）
export PATH="/opt/myapp/bin:$PATH"

前置 PATH 的风险

将自定义目录前置到 PATH 时，若其中有与系统命令同名的文件（如自定义的 ls），系统命令将被屏蔽。除非有明确目的，否则优先使用追加方式。

查看环境变量

1
2
3
4
5
env               # 显示所有环境变量
printenv PATH     # 显示指定环境变量
printenv          # 同 env
set               # 显示所有变量（含本地变量、函数），输出更多
export            # 显示所有已 export 的环境变量

PS1 提示符定制

PS1 控制命令提示符的外观，支持以下特殊转义序列：

转义 含义
\u 当前用户名
\h 主机名（第一个 . 前的部分）
\H 完整主机名
\w 完整工作目录（~ 代表主目录）
\W 工作目录的最后一段
\d 日期（Mon Jan 01 格式）
\t 时间（24 小时 HH:MM:SS）
\A 时间（24 小时 HH:MM）
\$ 普通用户显示 $，root 显示 #
\# 当前会话中已执行的命令序号 
1
2
# 显示：[用户@主机 目录 时间 #序号]$
PS1='[\u@\h \w \A #\#]\$ '

🔍 命令行解析顺序

当你输入一条命令，bash 按以下顺序查找并执行，先找到就执行，不再往下查：

  1. 绝对/相对路径：/bin/ls 或 ./myscript.sh 直接运行指定文件
  2. 别名（alias）：检查是否有同名别名
  3. Shell 内建命令（builtin）：如 cd、echo、read 等
  4. PATH 中的外部命令：依次在 PATH 各目录中查找
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
# 查看命令的类型和来源
type ls             # ls is aliased to `ls --color=auto'
type cd             # cd is a shell builtin
type find           # find is /usr/bin/find

type -a echo        # 列出所有同名命令（含别名、内建、外部）
# echo is aliased to `echo -n'
# echo is a shell builtin
# echo is /usr/bin/echo

which find          # 只查找外部命令的路径：/usr/bin/find

🏷️ 别名（alias）

别名让你用短命令代替长命令，也可以为现有命令加上默认选项。

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
# 创建别名
alias ll='ls -alh'
alias grep='grep --color=auto'
alias rm='rm -i'           # 删除前确认，防止误删
alias cls='clear'
alias h='history'

# 查看所有别名
alias

# 取消指定别名
unalias ll

别名 vs 变量

别名创建了一个新的"命令"，可以直接在命令行执行；变量则需要 echo $var 才能显示内容。两者功能不同，不要混淆。

持久化别名：当前 Session 结束后别名就消失了。想让别名永久生效，需要写入配置文件：

1
2
3
4
5
# 添加到用户配置文件（重新打开终端后生效）
echo "alias ll='ls -alh'" >> ~/.bashrc

# 立即生效
source ~/.bashrc

📜 命令历史

查看与执行历史

bash 会自动记录你执行过的命令，通过 history 查看和调用：

1
2
3
4
5
6
7
history              # 查看所有历史（含序号）
history 20           # 只看最近 20 条

!!                   # 重复执行上一条命令
!n                   # 执行第 n 条历史命令（n 是序号）
!string              # 执行最近以 string 开头的命令
!$                   # 上一条命令的最后一个参数（非常常用！）

1
2
3
# 反向交互式搜索（最实用的历史功能）
# 按 Ctrl+R，然后输入关键词，实时匹配
Ctrl+R

示例：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
history
  66  man rm
  67  alias
  68  man history
  69  history

!66          # 执行 man rm
!!           # 再次执行上一条（即 !66 → man rm）
!man         # 执行最近以 man 开头的命令（man history）
!$           # 假设上一条是 ls /etc，则此处等于 /etc

历史相关环境变量

变量 说明
HISTSIZE 内存中保留的历史条数（默认 1000）
HISTFILESIZE ~/.bash_history 文件保留的条数
HISTFILE 历史文件路径（默认 ~/.bash_history）
HISTCONTROL 控制记录行为：ignoredups（忽略重复）、ignorespace（忽略空格开头）、ignoreboth（两者都忽略） 
1
2
3
4
5
6
7
8
# 忽略重复和空格开头的命令（加到 ~/.bashrc）
export HISTCONTROL=ignoreboth

# 清除当前 Session 的历史记录
history -c

# 强制将内存中的历史写入文件
history -w

历史记录的安全风险

~/.bash_history 中可能保存了含密码的命令（如 mysql -u root -p密码）。如果账号被入侵，攻击者可以直接读取这个文件获取敏感信息。对于高权限账号，建议定期清理历史记录。

⚙️ Shell 启动文件

登录 Shell vs 非登录 Shell

这是理解配置文件加载时机的关键：

  • 登录 Shell（Login Shell）：需要输入账号密码才能进入的 Shell，如直接登录 tty1~tty6、SSH 登录
  • 非登录 Shell（Non-login Shell）：在已登录的环境中直接打开，如在图形界面中开终端窗口、在 bash 中再执行 bash

两者读取的配置文件**不同**！

1
2
3
bash -l         # 以 login shell 方式启动（可用于测试）
bash            # 以 non-login shell 方式启动
echo $0         # -bash（前面有 -）表示 login shell

配置文件加载时机

文件 加载时机 作用
/etc/profile 登录 Shell 启动 系统级全局设置，所有用户
/etc/profile.d/*.sh 由 /etc/profile 调用 模块化全局设置（语系、颜色等）
~/.bash_profile 登录 Shell 启动 用户级登录设置（优先读此文件）
~/.bash_login 登录 Shell 启动 若无 ~/.bash_profile 则读此
~/.profile 登录 Shell 启动 若前两个都不存在则读此
~/.bashrc 非登录 Shell 启动 用户级交互设置（别名、函数等）
/etc/bash.bashrc（Debian） 非登录 Shell 启动 系统级非登录设置
/etc/bashrc（RHEL） 由 ~/.bashrc 调用 系统级非登录设置
~/.bash_logout 注销时执行 清理工作（清屏、备份等）

最常用的配置文件是 ~/.bashrc——无论哪种方式，最终都会读到它（登录 Shell 通过 ~/.bash_profile 间接调用）。因此，别名、自定义函数、PATH 追加等个人配置都写在这里。

source：立即生效

修改配置文件后，不需要重新登录，用 source 立即加载：

1
2
source ~/.bashrc    # 重新加载配置
. ~/.bashrc         # 等同于 source（. 是 source 的简写）

🌟 通配符（Globbing）

通配符让 bash 在执行命令前先展开文件名模式，大幅减少重复输入。

模式 含义 示例
* 任意个任意字符（含空） *.txt、doc*
? 恰好一个任意字符 file?.log、?.sh
[abc] 括号中的任意一个字符 [abc]*.txt
[a-z] 字符范围内的任意一个 [0-9]*、[a-zA-Z]*
[!abc] 或 [^abc] 不在括号中的任意一个 [!0-9]*
{a,b,c} 展开为列表中的每一项 {jpg,png,gif}
** 递归匹配目录（需开启 globstar） **/*.py 
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
# 列出所有 .txt 文件
ls *.txt

# 列出 file1.log ~ file9.log
ls file[0-9].log

# 列出非小写字母开头的文件
ls /etc/[^a-z]*

# 同时操作多种扩展名
cp *.{jpg,png,gif} /backup/images/

# 开启 ** 递归匹配（需加到 ~/.bashrc 持久化）
shopt -s globstar
ls **/*.py          # 列出当前目录及所有子目录的 .py 文件

✏️ 引号与转义

三种引号的区别

这是 bash 中容易混淆的地方，关键在于**哪些展开会被阻止**：

引号 变量展开 $var 命令替换 $(cmd) 转义 \ 示例
无引号 ✅ ✅ ✅ 会进行分词和通配符展开
双引号 "..." ✅ ✅ ✅ 阻止分词和通配符展开
单引号 '...' ❌ ❌ ❌ 完全字面量，什么都不展开 
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
name="World"

echo "Hello $name"       # Hello World（变量展开）
echo 'Hello $name'       # Hello $name（字面量，不展开）
echo "Price: \$5"        # Price: $5（\ 转义 $）

# 命令替换
echo "Kernel: $(uname -r)"    # 推荐写法
echo "Kernel: `uname -r`"     # 旧写法，不推荐

# 含空格的路径必须用引号
cd "/home/my user/docs"       # ✅
cd /home/my user/docs         # ❌ bash 会当成两个参数

转义字符

\ 转义紧跟其后的**单个字符**，使其失去特殊含义：

1
2
3
4
5
echo "It\'s a test"      # 在双引号内转义单引号
touch my\ file.txt       # 文件名含空格
echo \$PATH              # 输出字面量 $PATH（不展开变量）
echo line1\
line2                    # \ 在行尾表示续行，两行视为一行

⌨️ 命令行编辑快捷键（Readline）

Bash 使用 GNU Readline 库处理命令行输入。以下快捷键在任何 Readline 程序（如 Python REPL、SQLite CLI 等）中都有效，掌握这些能大幅提升终端操作效率。

光标移动

快捷键 功能
Ctrl+A 移到行首
Ctrl+E 移到行末
Ctrl+F 前进一个字符（= 右箭头键）
Ctrl+B 后退一个字符（= 左箭头键）
Alt+F 前进一个词（光标跳到下一词的末尾）
Alt+B 后退一个词（光标跳到上一词的开头）

删除字符

快捷键 功能
Ctrl+D 删除光标处字符（delete）
Backspace 或 Ctrl+H 删除光标前字符
Alt+D 删除光标后一个词
Ctrl+W 删除光标前一个词
Ctrl+K 从光标处删到行末（kill）存入 kill ring
Ctrl+U 从光标处删到行首（unix-line-discard）存入 kill ring

剪贴与粘贴（Kill/Yank）

Readline 使用 kill ring（剪切缓冲）存储删除内容，类似 Emacs。

快捷键 功能
Ctrl+K 剪切光标到行末
Ctrl+U 剪切光标到行首
Ctrl+W 剪切前一个词
Ctrl+Y 粘贴（yank）kill ring 中最后剪切的内容
Alt+Y 循环粘贴：连续按可轮转 kill ring 中的更早内容

历史导航

快捷键 功能
Ctrl+P 上一条命令（= 上箭头键）
Ctrl+N 下一条命令（= 下箭头键）
Ctrl+R 反向增量搜索历史（最常用），按 Enter 执行，Ctrl+G 退出搜索
Ctrl+S 正向搜索历史（可能被流控制阻止，见下）

Ctrl+S 可能不工作

某些终端配置中 Ctrl+S 被用于流控制（XOFF），导致终端冻结。禁用方法：

1
stty -ixon

将此命令加到 ~/.bashrc 后面以持久化。

其他常用

快捷键 功能
Ctrl+L 清屏（等同 clear）
Ctrl+C 中断当前命令
Ctrl+Z 挂起到后台（可用 fg 恢复）
Ctrl+T 交换光标处和前一字符
Alt+T 交换当前词与前一词
Alt+U 当前词改为大写
Alt+L 当前词改为小写
Alt+C 当前词首字大写
Alt+. 插入上一命令的最后一个参数

快速回到上一条命令的参数

1
2
3
4
5
6
cd /very/long/path/to/project
ls !$              # !$ 展开为上条命令的最后参数 = /very/long/path/to/project

# 或用 Readline：
cd /very/long/path/to/project
cat Alt+.          # 粘贴上条命令的最后参数

⚙️ 终端控制（stty）

stty（set tty）用于查看和修改终端驱动层的键盘映射与行为。当按键不工作或需要自定义键位时有用。

查看当前配置

1
2
3
4
5
6
stty -a
# 输出示例：
# speed 38400 baud; rows 30; columns 120; line = 0;
# intr = ^C; quit = ^\; erase = ^?; kill = ^U; eof = ^D; eol = <undef>;
# eol2 = <undef>; swtch = <undef>; start = ^Q; stop = ^S; susp = ^Z;
# ...

关键字段含义

字段 含义 默认
intr 中断（等同发送 SIGINT） ^C (Ctrl+C)
quit 退出（等同发送 SIGQUIT） ^\ (Ctrl+)
erase 删除一个字符 ^? (Backspace)
kill 清除当前行 ^U (Ctrl+U)
eof 文件末尾（告诉程序无更多输入） ^D (Ctrl+D)
susp 挂起到后台 ^Z (Ctrl+Z)
start / stop 流控制（恢复/冻结输出） ^Q / ^S

修改键位

1
2
3
4
5
6
7
8
# 将删除键改为 Ctrl+H（某些远程终端可能需要）
stty erase ^H

# 禁用流控制（解锁 Ctrl+S）
stty -ixon

# 恢复默认
stty sane

Shell 初始化文件深度解析

理解哪个文件何时被执行是编写可靠配置的关键。

登录 Shell vs 非登录 Shell

判断当前是否为登录 Shell：

1
2
3
4
5
6
# 登录 Shell：返回 -bash 或 -sh（-号前缀表示登录）
# 非登录 Shell：返回 bash 或 sh（无前缀）
echo $0

# 或者检查环境变量
echo $MAIL   # 只在登录 Shell 中设置
类型 定义 例子
登录 Shell 需要输入用户名密码的 Shell SSH 登录、虚拟终端（tty）、su - user
非登录 Shell 从已登录的 Shell 启动 打开终端模拟器、bash 脚本执行、(command) 子 Shell
交互式 Shell 接受用户输入的 Shell 所有上述情景
非交互式 Shell 从脚本运行的 Shell cron 任务、后台脚本

配置文件加载链

🔵 登录交互式 Shell（SSH 登录、tty 登录）

加载顺序（按优先级，找到第一个就停）：

  1. /etc/profile — 系统全局配置
  2. /etc/profile.d/*.sh — 模块化配置目录（发行版会在此放一些标准初始化）
  3. 以下三个选其一（完全互斥）：
  4. ~/.bash_profile（Bash 登录首选）
  5. ~/.bash_login（Bash 备选）
  6. ~/.profile（POSIX Shell 兼容）

登出时读取：~/.bash_logout

🔵 非登录交互式 Shell（打开终端、bash 命令）

加载顺序：

  1. /etc/bash.bashrc（Debian/Ubuntu）或 /etc/bashrc（Red Hat）
  2. ~/.bashrc

🔵 非交互式 Shell（脚本执行）

加载 $BASH_ENV 指向的文件（通常不设，脚本手动 source 配置）。

该放在哪里？速查表

内容 放置位置 说明
环境变量（如 export PATH=/usr/local/bin:$PATH） ~/.bash_profile 仅需在登录时执行一次，传给所有子 Shell
别名 / 函数 / PS1 提示符 ~/.bashrc 每次打开 Shell 都需要，包括非登录的终端
两者都要 ~/.bash_profile 中 source ~/.bashrc 常见做法，登录 Shell 也能用别名
系统全局配置 /etc/profile.d/*.sh 放在以 .sh 结尾的脚本中，所有用户都加载

典型的 ~/.bash_profile 写法

为了让登录 Shell 也能使用 ~/.bashrc 中定义的别名和函数，标准做法是在 ~/.bash_profile 中 source 它：

1
2
3
4
5
6
7
8
# ~/.bash_profile
export PATH=/usr/local/bin:$PATH
export EDITOR=vim

# 如果存在 ~/.bashrc，就加载它
if [ -f ~/.bashrc ]; then
    source ~/.bashrc
fi

然后 ~/.bashrc 中放别名和交互式配置：

1
2
3
4
5
# ~/.bashrc
alias ll='ls -lh'
alias grep='grep --color=auto'

PS1='\u@\h:\w\$ '

发行版差异

  • Debian/Ubuntu：~/.bash_profile 可能不存在或不被加载，改用 ~/.profile
  • Red Hat/RHEL：~/.bash_profile 默认存在且会 source ~/.bashrc，所以上述做法已经内置

source 与子 Shell

  • source file 或 . file：在**当前 Shell 进程**中执行，变量和别名保存
  • bash file 或 ./file：启动新的**子 Shell** 执行，父 Shell 的配置对子 Shell 不可见

🖥️ 发行版差异

  • 默认 Shell：bash；/bin/sh 链接到 dash（更轻量，不是 bash！）
  • ~/.bashrc 默认已包含彩色提示符和 ll、la 等别名
  • 系统级非登录配置：/etc/bash.bashrc
  • 登录配置加载链：/etc/profile → ~/.profile → ~/.bashrc
  • 判断当前 sh 是否为 dash：ls -la /bin/sh
  • 默认 Shell：bash；/bin/sh 也链接到 bash
  • ~/.bash_profile 默认会 source ~/.bashrc，保证登录 Shell 也能用到别名
  • 系统级非登录配置：/etc/bashrc
  • /etc/profile.d/ 下有大量模块化配置（颜色、语系、补全等）
  • 登录配置加载链：/etc/profile → ~/.bash_profile → ~/.bashrc

脚本中用 #!/bin/bash 而非 #!/bin/sh

Debian/Ubuntu 的 /bin/sh 是 dash，语法比 bash 更严格（不支持 declare、[[ ]] 等 bash 扩展）。如果脚本使用了 bash 特有语法，必须在首行写 #!/bin/bash，否则在 Debian 上会报错。