Linux 中的扩展和引用

1. 扩展

当我们每次在命令行按下Enter键时，bash 会在执行命令之前对文本进行多重处理。产生这个结果的处理过程称为扩展（expansion）。

一个 🌰 :echo *会将当前目录下所有的非隐藏文件名打印出来。

1.1 单词分隔

单词分隔会先查找是否存在空格、制表符以及换行，然后把它们作为单词的界定符（delimiter）。所以下面的命令后面跟着4个不同的参数：

[me@linuxbox ~]$ echo this is a test
this is a test

1.2 路径名扩展

通过使用通配符来实现扩展的机制称为路径名扩展（pathname expansion）。

1.3 波浪线扩展（~）

如果把它用在一个单词的开头，那么它将被扩展为指定用户的主目录名；如果没有指定用户名，则扩展为当前用户的主目录：

[me@linuxbox ~]$ ech ~
/home/me

[me@linuxbox ~]$ ech ~foo
/home/foo

1.4 算术扩展

shell 支持通过扩展来运行算术表达式。这允许我们把 shell 提示符当做计算器来使用：

[me@linuxbox ~]$ echo $((2+2))
4

算术扩展使用形式：$((expression))，其中 expression 是包含数值和算术操作符的算术表达式。算术扩展只支持整数。

1.4.1 运算符

运算符	描述
+	加
-	减
*	乘
/	除（结果为整数）
%	取余
**	取幂

空格在算术表达式中无意义，表达式可以嵌套：

[me@linuxbox ~]$ echo $(($((5**2)) * 3))
75

还可以使用一对括号来组合多个子表达式：

[me@linuxbox ~]$ echo $(((5**2) * 3))
75

1.4.2 数字进制

符号	描述
number	默认情况下，number 没有任何符号，将作为十进制数字
0number	在数字表达式中，以0开始的数字被视为八进制数字
0xnumber	十六进制数
base#number	base 进制的 number

🌰 ：

[me@linuxbox ~]$ echo $((0xff))
255
[me@linuxbox ~]$ echo $((3#11))
4

1.5 花括号扩展

花括号扩展可以用于创建多种文本字符串，例如

[me@linuxbox ~]$ echo Front-{A,B,C}-Back
Front-A-Back Front-B-Back Front-C-Back

用于花括号扩展的模式信息可以包含一个称为前导字符的开头部分和一个称为附言的结尾部分。花括号表达式本身可以包含一些列逗号分隔的字符串，也可以包含一系列整数或者单个字符。

模式信息不能包含内嵌的空白。

花括号扩展最普遍的应用是创建一系列的文件或者目录：

[me@linuxbox ~]$ mkdir {2009..2011}-0{1..9} {2009..2010}-{10..12}

1.6 参数扩展

shell 提供了多种参数扩展的形式。

1.6.1 基本参数

参数扩展的最简单形式体现在平时对变量的使用中。举例来说，$a扩展后成为变量 a 所包含的内容，无论 a 包含什么。

简单参数可以被括号包围，如${a}，当变量相邻与其他文本时，必须使用括号，否则可能让 shell 混淆。

[me@linuxbox ~]$ a="foo"
[me@linuxbox ~]$ echo "$a_file"

[me@linuxbox ~]$ echo "${a}_file"
foo_file

因为不存在 a_file 变量，所以 shell 输出空。

同样，对于大于9的位置参数可以通过给相应数字加上括号来访问，例如访问第11个位置参数：${11}

1.6.2 空变量扩展的管理

有的参数扩展用于处理不存在的变量和空变量。这些参数扩展在处理缺失的位置参数和给参数赋默认值时很有用。

${parameter:-word}：如果 parameter 未被设定或者是空参数，则其扩展为 word 的值。如果 parameter 非空，则扩展为 parameter 的值。

[me@linuxbox ~]$ foo=
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo:-"substitute value if unset"}
substitute value if unset
[me@linuxbox ~]$ echo $foo
[me@linuxbox ~]$ foo=bar
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo:-"substitute value if unset"}
bar
[me@linuxbox ~]$ echo $foo
bar

${parameter:=word}：如果 parameter 未被设定或者是空参数，则其扩展为 word 的值；此外，word 的值也将赋给 parameter。如果 parameter 非空，则扩展为 parameter 的值。注意：位置参数和其他特殊参数不能以这种方式赋值。

[me@linuxbox ~]$ foo=
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo:="deafult value if unset"}
deafult value if unset
[me@linuxbox ~]$ echo $foo
deafult value if unset
[me@linuxbox ~]$ foo=bar
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo:-"deafult value if unset"}
bar
[me@linuxbox ~]$ echo $foo
bar

${parameter:？word}：如果 parameter 未被设定或者是空参数，这样扩展会致使脚本出错而退出，并且 word 的内容输出到标准错误。如果 parameter 非空，则扩展为 parameter 的值。

[me@linuxbox ~]$ foo=
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo:?"parameter is empty"}
bash: foo: parameter is empty
[me@linuxbox ~]$ echo $?
1
[me@linuxbox ~]$ foo=bar
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo:?"parameter is empty"}
bar
[me@linuxbox ~]$ echo $?
0

${parameter:+word}：如果 parameter 未被设定或者是空参数，则不产生任何扩展。若 parameter 非空，word 的值将取代 parameter 的值产生扩展；然而，parameter 的值并不发生变化。

[me@linuxbox ~]$ foo=
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo:+"substitute value if unset"}
[me@linuxbox ~]$ foo=bar

[me@linuxbox ~]$ echo ${foo:+"substitute value if unset"}
substitute value if unset
[me@linuxbox ~]$ echo $foo
bar

1.6.3 返回变量名的扩展

shell 具有返回变量名的扩展。这种功能在相当特殊的情况下才会使用。

${!prefix*}
${!prefix@}

该扩展返回当前以 prefix 开通的变量名。根据 bash 文档，这两种形式的扩展形式执行的效果一模一样。

1.6.4 字符串操作

${#parameter}：扩展为 parameter 内包含的字符串的长度。如果 parameter 是 “@” 或 “*”，那么扩展的结果就是位置参数的个数。

[me@linuxbox ~]$ foo="This string is long."
[me@linuxbox ~]$ echo "'$foo' is ${#foo} characters long."
'This string is long.' is 20 characters long.

{parameter:offset}和{parameter:offset:length}：这个扩展提取一部分字符串。扩展以 offset 字符开始，直到字符串末尾，除非 length 特别指定它。

[me@linuxbox ~]$ foo="This string is long."
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo:5}
string is long.
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo:5:6}
string

如果 offset 为负，默认表示从字符串末尾开始。注意，负值前必须有一个空格，以防和${parameter:-word}扩展混淆。length 不能小于0。

[me@linuxbox ~]$ foo="This string is long."
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo: -5}
long.
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo: -5:2}
lo

如果参数是 “@”，扩展的结果则是从 offset 开始，length 为位置参数。

${parameter#pattern}和${parameter##pattern}：pattern 是一个通配符模式，“#” 去除最短匹配，”##” 去除最长匹配。

[me@linuxbox ~]$ foo=file.txt.zip
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo#*.}
txt.zip
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo##*.}
zip

${parameter%pattern}和${parameter%%pattern}：从尾部去除。pattern 是一个通配符模式，“%” 去除最短匹配，”%%” 去除最长匹配。

[me@linuxbox ~]$ foo=file.txt.zip
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo%*.}
file.txt
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo%%*.}
file

${parameter/pattern/string}：查找替换，只替换第一个出现的

${parameter//pattern/string}：替换所有的

${parameter/#pattern/string}：要求匹配出现在字符串开头

${parameter/%pattern/string}：要求匹配出现在字符串末尾

/string可以省略，此时匹配到的字符被删除

[me@linuxbox ~]$ foo=JPG.JPG
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo/JPG/jpg}
jpg.JPG
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo//JPG/jpg}
jpg.jpg
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo/#JPG/jpg}
jpg.JPG
[me@linuxbox ~]$ echo ${foo/%JPG/jpg}
JPG.jpg

1.7 命令替换

命令替换可以把一个命令的输出作为一个扩展模式使用：

[me@linuxbox ~]$ ls -l $(which cp)
-rwxr-xr-x  1 root  wheel  29008 10 26  2017 /bin/cp

在早期的 shell 程序中，存在命令替换的另一种语法，bash 也支持这种格式。它用反引号代替美元符号和括号：

[me@linuxbox ~]$ ls -l `which cp`
-rwxr-xr-x  1 root  wheel  29008 10 26  2017 /bin/cp

2. 引用

引用主要用于控制扩展。

2.1 双引号

如果把文本放在双引号中，那么 shell 使用的所有特殊字符都被看成普通字符，除了 “$（美元符号）”，“\（反斜杠）”，“`（反引号）” 除外。

单词分隔、路径名扩展、波浪线扩展、花括号扩展都失效。

参数扩展、算术扩展、命令替换仍然有效。

使用双引号可以阻止单词分隔，这可以用来处理包含空白的文件名。

单引号

抑制所有扩展。

转义字符

转义字符通常用在双引号中用来有选择性的阻止扩展。

关于反斜杠转义字符（backslash escape sequence）

反斜杠除了作为转义字符外，也是一种表示法的一部分。ASCII 码表的前32个字符用来向电传打字类设备传送命令。

转义字符	含义
\a	响铃（警告声——计算机发出哔哔声）
\b	退格
\n	新的一行（在类 UNIX 系统中，产生的是换行效果
\r	回车
\t	制表

在echo命令中带上 -e 选项，就能够解释转义字符序列，也可以将其放在 “$''”中。下面的例子，实现一个简单的倒计时计时器：

[me@linuxbox ~]$ sleep 10; echo -e "Time's up\a"

也可以这样做：

[me@linuxbox ~]$ sleep 10; echo -e "Time's up" $'\a'