函数，数组与正则表达式

Bash 进阶实战：函数、数组与正则表达式全解析

在 Linux 系统管理和自动化运维中，Bash 脚本是不可或缺的工具。掌握函数、数组和正则表达式这三大核心特性，能让你的脚本从“简单指令堆砌”升级为“模块化、高效化的工具”。本文将结合实例，详细讲解这三大特性的用法，帮你夯实 Bash 进阶基础。

一、Bash 自定义函数：让代码更模块化

函数的核心价值是“代码复用”——把重复执行的逻辑封装成独立模块，既减少冗余，又便于维护。Bash 中函数的定义和调用都非常简洁，且支持参数传递与返回值处理。

1.1 函数的定义格式

Bash 函数有两种常用定义方式，推荐使用第一种（结构更清晰）：

# 方式1：标准格式（推荐）
function 函数名() {命令序列          # 函数体：可包含普通命令、流程控制（if/for等）
}# 方式2：简化格式（省略 function 关键字）
函数名() {命令序列
}

注意事项：

• 函数名需符合“字母/数字/下划线”规则，且不能以数字开头（如 sum1 合法，1sum 非法）；
• 函数体的 {} 前后需留空格（或换行），否则会语法报错；
• 函数必须先定义，再调用（Bash 按顺序执行脚本，未定义的函数无法调用）。

1.2 函数的调用：直接用函数名

调用函数无需加括号，直接写“函数名”即可。如果需要传递参数，在函数名后紧跟参数（空格分隔）。

示例1：无参数函数

#!/bin/bash
# 定义一个打印欢迎信息的函数
function print_welcome() {echo "====================="echo " 欢迎使用 Bash 工具 "echo "====================="
}# 调用函数（直接写函数名）
print_welcome

执行结果：

=====================欢迎使用 Bash 工具 
=====================

1.3 函数的参数传递：用 $n 接收

Bash 函数不支持“形参定义”，而是通过 $n 接收外部传递的参数（$1 表示第1个参数，$2 表示第2个，以此类推）。若参数序号≥10，需用 ${10} 表示（避免与 $1+0 混淆）。

示例2：带参数的求和函数

#!/bin/bash
# 定义求和函数：接收2个参数，计算并打印结果
function sum() {# $1 接收第一个参数，$2 接收第二个参数local num1=$1  # local 关键字：定义局部变量（仅函数内可用）local num2=$2# 验证输入是否为数字（避免计算报错）if ! [[ "$num1" =~ ^[0-9]+$ ]] || ! [[ "$num2" =~ ^[0-9]+$ ]]; thenecho "错误：请输入有效的正整数！"return 1  # 返回错误状态码（非0表示失败）filocal result=$((num1 + num2))echo "求和结果：$num1 + $num2 = $result"
}# 调用函数：传递2个参数（10和20）
sum 10 20
# 再次调用：传递其他参数
sum 30 45

执行结果：

求和结果：10 + 20 = 30
求和结果：30 + 45 = 75

1.4 函数的返回值：用 $? 接收

Bash 函数的返回值有两种常见形式：

1. 状态码返回：用 return 数值 返回（仅支持 0-255 的整数，0 表示成功，非0表示失败），外部通过 $? 获取；
2. 结果返回：若需返回字符串或大于255的数字，可在函数内用 echo 输出结果，外部通过 变量=$(函数名) 捕获。

示例3：两种返回值的用法

#!/bin/bash
# 1. 状态码返回：判断数字是否为偶数
function is_even() {local num=$1if (( num % 2 == 0 )); thenreturn 0  # 是偶数：返回成功状态码elsereturn 1  # 不是偶数：返回失败状态码fi
}# 2. 结果返回：计算数字的平方（返回大于255的结果）
function square() {local num=$1echo $((num * num))  # 用 echo 输出结果
}# 测试状态码返回
is_even 12
if [ $? -eq 0 ]; then  # $? 获取上一个命令（函数）的返回码echo "12 是偶数"
elseecho "12 是奇数"
fi# 测试结果返回
result=$(square 20)  # 捕获函数的 echo 输出
echo "20 的平方是：$result"

执行结果：

12 是偶数
20 的平方是：400

二、Bash 数组：高效管理批量数据

当需要处理“一组相关数据”（如服务器列表、日志文件名、配置参数）时，数组是最优选择。Bash 支持一维数组（不支持多维），可灵活实现数据的定义、读取、遍历和修改。

2.1 数组的定义：3种常见方式

Bash 数组无需声明长度，直接赋值即可，元素间用空格分隔。

# 方式1：直接定义（最常用）
array_name=(元素1 元素2 元素3 ...)
server_list=("192.168.1.10" "192.168.1.20" "192.168.1.30")  # 示例：服务器IP数组# 方式2：单独定义元素（指定索引）
array_name[索引]=元素
fruit[0]="apple"
fruit[1]="banana"
fruit[5]="orange"  # 索引可跳过，未赋值的索引默认为空# 方式3：从命令输出创建数组（将命令结果按空格分割为数组元素）
file_list=($(ls /home/user/docs))  # 示例：将 /home/user/docs 下的文件存入数组

2.2 数组的读取：获取单个或所有元素

数组元素的索引从 0 开始，通过 ${数组名[索引]} 读取单个元素；通过 ${数组名[@]} 或 ${数组名[*]} 读取所有元素。

示例4：读取数组元素

#!/bin/bash
# 定义数组
fruit=("apple" "banana" "orange" "grape")# 1. 读取指定索引的元素
echo "索引0的元素：${fruit[0]}"  # 输出 apple
echo "索引2的元素：${fruit[2]}"  # 输出 orange# 2. 读取所有元素（两种方式）
echo "所有元素（@）：${fruit[@]}"  # 输出 apple banana orange grape
echo "所有元素（*）：${fruit[*]}"  # 输出 apple banana orange grape# 3. 获取数组长度（元素个数）
echo "数组长度：${#fruit[@]}"  # 输出 4

2.3 数组的遍历：两种实用方式

遍历数组即“逐个处理元素”，常用 for 循环实现，根据场景选择不同方式。

方式1：直接遍历所有元素（推荐，无需关心索引）

#!/bin/bash
fruit=("apple" "banana" "orange" "grape")echo "方式1：遍历所有元素"
for item in "${fruit[@]}"; do  # 用 @ 确保元素包含空格时也能正确处理echo "水果：$item"
done

方式2：按索引遍历（需处理索引时用，如修改元素）

#!/bin/bash
fruit=("apple" "banana" "orange" "grape")
length=${#fruit[@]}  # 获取数组长度echo -e "\n方式2：按索引遍历"
for ((i=0; i<length; i++)); doecho "索引$i：${fruit[$i]}"# 示例：修改元素（给每个水果加前缀）fruit[$i]="fresh_${fruit[$i]}"
done# 输出修改后的数组
echo -e "\n修改后的数组：${fruit[@]}"

执行结果：

方式1：遍历所有元素
水果：apple
水果：banana
水果：orange
水果：grape方式2：按索引遍历
索引0：apple
索引1：banana
索引2：orange
索引3：grape修改后的数组：fresh_apple fresh_banana fresh_orange fresh_grape

三、Bash 正则表达式：精准过滤文本数据

正则表达式（简称“正则”）是“描述字符串模式的规则”，核心用途是检索、过滤、替换符合规则的文本。在 Bash 中，常用 grep 命令结合正则处理日志、配置文件等文本数据。

3.1 常用工具：grep 与正则搭配

grep 是 Bash 中最常用的文本过滤工具，支持基础正则和扩展正则（需加 -E 参数），以下是高频选项：

选项	功能说明
-E	启用扩展正则（无需对 {}、+、? 等元字符转义）
-c	统计匹配到的行数
-i	忽略大小写（如匹配 Apple 和 apple）
-o	只输出匹配到的内容（而非整行）
-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
--color=auto	高亮显示匹配到的内容（终端中更易识别）

3.2 核心元字符：构建正则规则

正则的核心是“元字符”——具有特殊含义的字符，掌握这些元字符就能组合出任意规则。以下是 Bash 中常用的元字符（分基础版和进阶版）：

基础元字符（必掌握）

元字符	含义	示例
^	匹配行首（开头位置）	^root：匹配以 root 开头的行
$	匹配行尾（结束位置）	bash$：匹配以 bash 结尾的行
.	匹配除换行符（\n）外的任意单个字符	r..t：匹配 root、rest 等
[list]	匹配“list”中的任意一个字符	[abc]：匹配 a、b 或 c
[^list]	反向匹配（匹配“list”之外的任意一个字符）	[^0-9]：匹配非数字字符
*	匹配前面的子表达式“0次或多次”	ro* t：匹配 rt、rot、root 等

进阶元字符（扩展正则，需加 -E）

元字符	含义	示例
{n}	精确匹配“前面的子表达式”n次	o{2}：匹配 oo（如 food 中的 oo）
{n,}	至少匹配“前面的子表达式”n次	o{2,}：匹配 oo、ooo 等
{n,m}	匹配“前面的子表达式”n到m次（n≤m）	o{1,2}：匹配 o 或 oo
+	匹配“前面的子表达式”1次或多次（等价于 {1,}）	o+：匹配 o、oo 等
?	匹配“前面的子表达式”0次或1次（等价于 {0,1}）	o?：匹配空或 o

3.3 实战示例：用正则解决实际问题

以下示例基于 /etc/passwd 文件（Linux 系统用户配置文件），演示正则的实际用法。

示例5：匹配以 root 开头的行（行首匹配 ^）

# 匹配以 root 开头的行，并显示行号
grep -n "^root" /etc/passwd

结果（类似）：

1:root:x:0:0:root:/root:/bin/bash

示例6：匹配以 bash 结尾的行（行尾匹配 $）

# 匹配以 bash 结尾的行，高亮显示
grep --color=auto "bash$" /etc/passwd

结果（类似）：

root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
user:x:1000:1000:user:/home/user:/bin/bash

示例7：匹配包含 3 个数字的行（用 [0-9] 和 {3}）

# 启用扩展正则（-E），匹配包含 3 个连续数字的行，统计行数（-c）
grep -Ec "[0-9]{3}" /etc/passwd

结果（类似）：

5  # 表示有5行包含3个连续数字

示例8：反向匹配（排除以 # 开头的注释行）

# 查看 /etc/ssh/sshd_config，排除注释行（-v）和空行（^$）
grep -vE "^#|^$" /etc/ssh/sshd_config

结果：仅显示配置文件中的有效配置行（无注释、无空行）。

四、总结：三大特性的核心应用场景

特性	核心价值	典型应用场景
自定义函数	代码复用、模块化	封装重复逻辑（如日志打印、参数验证）、构建脚本框架
数组	批量管理相关数据	存储服务器列表、文件列表、配置参数，实现批量操作（如批量 ping 服务器）
正则表达式	精准过滤、检索文本	分析日志（如提取错误信息）、处理配置文件（如筛选有效配置）、验证输入格式

掌握这三大特性后，你可以写出更简洁、高效、易维护的 Bash 脚本。建议结合实际需求多练手（如写一个“批量检查服务器存活状态”的脚本，用数组存服务器IP，用函数封装 ping 逻辑，用正则过滤 ping 结果），逐步提升 Bash 实战能力。