shell编程 函数、数组与正则表达式

目录

前言

一、Shell 函数：让代码更具复用性

1.1 函数的定义与简单调用

1.2 带参数的函数：灵活传递数据

1.3 有返回值的函数：获取执行结果

二、Shell 数组：高效存储多个数据

2.1 数组的定义

2.2 数组的读取与长度获取

2.3 数组的遍历：逐个处理元素

三、加载外部文件：实现代码分离与复用

3.1 加载外部文件的语法

3.2 实际案例演示

四、实战案例：

五、正则表达式与文本查找工具基础

5.1 正则表达式基础

5.1.1 分类

5.1.2 主要组成

5.2 grep 工具：条件查找

5.3 基础与扩展正则的主要区别

5.4. 元字符操作案例

5.4.1 查找特定字符

六、回顾总结

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前言

在 Linux 系统操作和自动化任务处理中，Shell 编程是一项至关重要的技能。之前我们已经了解了 Shell 的基础语法、变量、字符串、运算符和流程控制等内容，而今天，我们将聚焦 Shell 编程中更进阶且实用的部分 —— 函数、数组、外部文件加载，以及一个趣味实战案例。这些内容能帮助大家更高效地组织代码、提升脚本复用性，让 Shell 编程能力再上一个台阶。接下来，就让我们逐一展开学习吧！

一、Shell 函数：让代码更具复用性

函数就像 Shell 脚本中的 “功能模块”，把一段实现特定功能的代码封装起来，需要时直接调用，避免重复编写，让脚本结构更清晰。

1.1 函数的定义与简单调用

在 Shell 中，函数的定义有两种常见形式，一种是带 “function” 关键字，另一种是直接写函数名。定义完成后，只需使用函数名就能调用。比如我们可以定义一个打印欢迎信息的函数：

# 带function关键字的定义方式
function print_welcome() {      #print_welcome为函数名echo "欢迎使用Shell脚本功能"echo "当前脚本专注于函数、数组等进阶内容"
}# 直接写函数名的定义方式  
print_info() {             #print_info为函数名echo "--------------------------"echo "函数调用成功！"echo "--------------------------"
}# 调用函数
print_welcome
print_info

这里要注意，在 Shell中所有函数在使用前必须定义。这意味着必须将函数放在脚本开始
部分，直至 shell解释器首次发现它时，才可以使用。 调用函数仅使用其函数名即可。所以Shell 中的函数必须先定义再调用，把函数放在脚本的开始部分，可以确保 Shell 解释器能先识别到它们。

1.2 带参数的函数：灵活传递数据

函数不仅能执行固定逻辑，还能接收外部传递的参数，实现更灵活的功能。在函数内部，通过 “$n”（n为数字）来获取参数，比如$1 表示第一个参数，$2表示第二个参数，当n>=10时，需要用{n}” 来明确识别。
举个例子，我们定义一个处理多个参数的函数：

a() {echo "第一个参数为：$1"echo "第二个参数为：$2"echo "第十个参数为：${10}"echo "第十一个参数为：${11}"echo "参数总数有：$# 个"echo "所有参数作为一个字符串输出：$*"
}# 调用函数并传递参数
a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 34 73

调用后，函数会根据参数位置依次解析并输出。

1.3 有返回值的函数：获取执行结果

函数执行完成后，有时需要向调用者返回一个结果，在 Shell 中可以用 “return” 关键字实现。不过要注意，return 后面只能跟一个数值，函数的返回值会默认存储在 $?中，我们可以通过$? 获取这个返回值。
比如定义一个获取两个数字中最大值的函数：

get_max() {if [ $1 -lt $2 ]; thenreturn $2  # 返回较大的数字elsereturn $1  # 返回较大的数字fi
}# 调用函数
get_max 25 48
# 获取并输出返回值（即最大值）
echo "两个数字中的最大值是：$?"

当我们调用 get_max 函数并传入 25 和 48 后，通过 “$?” 就能拿到返回的最大值 48，轻松实现了结果的传递与获取。但需要注意输入的值不能超过255.

二、Shell 数组：高效存储多个数据

在处理一组相关数据时，数组是绝佳选择。它就像一个 “数据容器”，能把多个元素有序存储起来，方便我们统一管理和操作。

2.1 数组的定义

Shell 只支持一维数组，初始化时不需要指定大小，有两种常见的定义方式。一种是直接用括号包裹元素，元素之间用空格分隔；另一种是通过索引逐个赋值。

# 直接初始化数组
my_array1=(Linux Hadoop Shell Spark)# 通过索引定义数组
my_array2[0]=MySQL
my_array2[1]=Redis
my_array2[2]=Kafka

这样，我们就创建了两个数组，分别存储了不同的技术名称，后续可以对这些元素进行各种操作。

2.2 数组的读取与长度获取

要读取数组中的元素，使用 “数组名索引的格式，索引从开始。如果想获取数组的所有元素，可以用{数组名 [*]}” 或 "{数组名[@]}"；获取数组长度则用"{# 数组名 [*]}” 或 “${# 数组名 [@]}”。

# 读取单个元素
echo "my_array1的第一个元素：${my_array1[0]}"
echo "my_array2的第三个元素：${my_array2[2]}"# 读取所有元素
echo "my_array1的所有元素：${my_array1[*]}"
echo "my_array2的所有元素：${my_array2[@]}"# 获取数组长度
echo "my_array1的长度：${#my_array1[*]}"
echo "my_array2的长度：${#my_array2[@]}"

通过这些方式，我们能快速获取数组的单个元素、所有元素以及元素总数，满足不同场景下的数据读取需求。

2.3 数组的遍历：逐个处理元素

遍历数组就是逐个取出数组中的元素并进行处理，在 Shell 中通常用 for 循环实现，有两种常见的遍历方式。一种是通过 “for 变量 in ${数组名 [*]}” 直接遍历所有元素；另一种是通过索引，结合数组长度来遍历。

# 方式一：直接遍历所有元素
echo "遍历m1："
for var in ${m1[*]}; doecho "元素：$var"
done# 方式二：通过索引遍历
echo "遍历m2："
a1=${#m2[@]}  # 先获取数组长度
for ((i=0; i<a1; i++)); doecho "索引$i的元素：${m2[$i]}"
done

两种方式各有优势，直接遍历更简洁，索引遍历则能明确元素的位置，大家可以根据实际需求选择。

三、加载外部文件：实现代码分离与复用

在实际开发中，我们可能会把一些公用的变量、函数放在单独的 Shell 文件中，然后在其他脚本中加载这些文件，实现代码的分离与复用，让脚本结构更清晰，维护更方便。

3.1 加载外部文件的语法

Shell 中加载外部文件有两种语法，一种是 “source 文件名”，另一种是 “./ 文件名”（注意点和文件名之间有空格）。这两种方式都能把外部文件中的内容加载到当前脚本中，使得当前脚本可以使用外部文件定义的变量、函数等。

3.2 实际案例演示

假设我们有一个名为 “common_vars.sh” 的外部文件，里面定义了一个公用数组：

# common_vars.sh中的内容
common_arr=(Java Python Go C++)

然后在当前脚本中加载这个文件，并使用其中的数组：

# 加载外部文件
source ./common_vars.sh
# 或者用 . ./common_vars.sh# 使用外部文件中的数组
echo "外部文件中的数组元素：${common_arr[*]}"
echo "遍历外部数组："
for item in ${common_arr[*]}; doecho "数组元素：$item"
done

通过这种方式，我们可以把公用的配置、数据等放在外部文件中，多个脚本都能加载使用，避免了重复定义，大大提升了代码的复用性和可维护性。

四、实战案例：

4.1 案例一：输入两个值，显示并求和显示

脚本：
[root@110 function]# cat fun02.sh
#!/bin/bash
#输入两个值，显示并求和显示a(){
read -p "请输入第一个数：" a1
read -p "请输入第二个数：" a2
echo "你输入的两个值：$a1 和 $a2 "
SUM=$[a1+a2]
echo "和为: " $SUM
}
a结果：
[root@110 function]# sh fun02.sh
请输入第一个数：5
请输入第二个数：9
你输入的两个值：5 和 9 
和为:  14

4.2.案例二：

脚本一：
[root@110 function]# cat fun07.sh
#!/bin/bash
echo "user cpu memory"
echo "$(whoami) $(top -bn1|grep "Cpu(s)"| awk '{print $2}') $(free -h |awk '/Mem/{print $3}')"结果：
[root@110 function]# sh fun07.sh
user cpu memory
root 5.9 657M

脚本二：
利用脚本一写
[root@110 function]# cat fun08.sh
#!/bin/bash
./fun07.sh | while read user cpu mem
doif [ "$user" = "user" ]; then #=前后加空格echo "user cpu memory hostname date"continuefihostname=$(hostname)date=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")echo "$user $cpu $mem $hostname $date"
done结果：
[root@110 function]# sh fun08.sh
user cpu memory hostname date
root 6.2 658M 110 2025-09-01 20:18:05

五、正则表达式与文本查找工具基础

在处理文本时，正则表达式和相关工具是非常实用的，这里简单整理分享下。

5.1 正则表达式基础

正则表达式是描述字符串模式的规则，能用来检索、替换、过滤符合特定规则的字符串，在日志筛选、配置文件解析等场景很常用。

5.1.1 分类

• BRE（基础正则表达式）：功能有限，部分元字符需要转义，如{}需写成\{n,m\}，常用工具有grep、sed。

• ERE（扩展正则表达式）：功能更强，语法简洁，+、?、()等无需转义，常用工具包括egrep（grep -E）、awk。

5.1.2 主要组成

• 普通字符：字母、数字、标点符号等本身。

• 元字符：有特殊含义的字符，比如，匹配任意单个字符（\r\n除外）；[]匹配字符集[a-z] [0-9][A-Z]中的一个字符；[^list]匹配非字符集中的字符；^匹配行首；$匹配行尾；\用于转义。

• 重复次数相关：*表示 0 次或多次；\+（ERE 中）表示至少 1 次；\{n\}表示恰好 n 次；\{m,n\}表示 m 到 n 次等；\{n,\}表示至少n次。

5.2 grep 工具：条件查找

grep 是常用的文本查找工具，能根据模式匹配文本并输出，常用选项有：

• -E：启用扩展正则表达式

• -c：统计匹配的行数

• -i：忽略大小写

• -v：反向匹配（输出不包含匹配内容的行）

• -n：显示匹配行的行号

• -o:只输出匹配内容

• --color=auto : 高亮匹配

示例：

grep -c "root" /etc/passwd  # 统计包含root的行数
grep -i "the" test.txt      # 不区分大小写查找the
grep -n "^the" test.txt     # 查找行首是the的行并显示行号

5.3 基础与扩展正则的主要区别

BRE 常见元字符

• ^ 行首

• $ 行尾

• . 任意单字符

• [list] 匹配字符集

• [^list] 反向匹配

• * 0 或多次

• \{n\} 精确次数

• \{n,\} 至少 n 次

• \{n,m\} n~m 次

ERE 新增功能

• + 一个或多个

• ? 0 或 1 次

• | 或者（OR）

• () 分组

• ()+ 匹配重复的组

5.4. 元字符操作案例

5.4.1 查找特定字符

grep -n 'the' test.txt       # 查找 the
grep -vn 'the' test.txt      # 反向匹配

5.4.2 中括号集合

grep -n 'sh[io]rt' test.txt  # shirt 或 short
grep -n '[^w]oo' test.txt    # 不以 w 开头的 oo

5.4.3定位符

grep -n '^the' test.txt      # 行首是 the
grep -n '\.$' test.txt       # 行尾是 .
grep -n '^$' test.txt        # 空行

5.4.4 点与星

grep -n 'w..d' test.txt      # w 开头 d 结尾，中间两个字符
grep -n 'woo*d' test.txt     # w 开头 d 结尾，中间 o 可有可无
grep -n 'w.*d' test.txt      # w 开头 d 结尾，中间任意字符
执行以下命令即可查询任意数字所在行。
grep -n '[0-9][0-9]*' test.txt

5.4.5 次数限定符

#查询两个 o 的字符。
grep -n 'o\{2\}' test.txt        # oo
#查询以 w 开头以 d 结尾，中间包含 2～5 个 o 的字符串
grep -n 'wo\{2,5\}d' test.txt    # w 开头 d 结尾，2-5 个 o
​
#查询以 w 开头以 d 结尾，中间包含 2 个或 2 个以上 o 的字符串。
grep -n 'wo\{2,\}d' test.txt     # 至少两个 o
​

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六、回顾总结

函数 定义（自定义函数）
格式：

function 函数名（）{程序段（命令 流程控制）
}
##调用
函数的调用： 函数名

函数中的参数传递:
   ① 在函数中接收传递的参数可以使用: $n   例: $1 $7  ${10}
   ② 调用函数时传递参数:  函数名  参数1  参数2

函数调用后接收返回值:

  ① 在函数中使用  return数据值  的方式把数据返回出去
  ② 函数的返回值默认是存储在:  $?
  ③ 可以直接使用  $? 操作返回值

数组
  在shell当中 ，可通过数组名=(元素1 元素2 元素3 ........)定义数组， 用${数组名[索引]}读取元素，用for 变量 in
"${数组名[@/*]}" ;  do...... done  遍历数组

(1）# 直接定义

array_name=(value1 value2 value3 ...)
# 单独定义元素
array_name[0]=value1
array_name[1]=value2

(2）读取数组元素

# 读取指定索引元素（索引从0开始）
echo ${array_name[index]}# 读取所有元素
echo ${array_name[@]}  # 或 ${array_name[*]}

(3）遍历数组

方式1 for ceshi in " ${array_name[@]"; doecho $ceshidone方式 for (( i=0; i< ${array_name[@]};i++)); doecho ${array_name[i]}done      

正则表达式：awk、grep、元字符操作