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高级 Bash 脚本编程指南（04）：引用、转义、退出和退出状态

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这篇文章将学习 Bash 脚本中的引用、转义、退出及退出状态相关知识。

引用的作用

引用就是将字符串用引号括起来，引用的主要作用就是保护字符串中的特殊字符不被 shell 或者是 shell 脚本重新解释或扩展。因此在 Bash 中，当我们引用一个字符串，我们的目标是保留它的字面含义。

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# ls t*
t.sh
# ls "t*"
ls: cannot access 't*': No such file or directory

特定的程序和工具能够展开引用字符串中的特殊字符。引用的一个重要的作用就是保护 Shell 中的命令行参数，但还是允许调用的程序来扩展它：

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grep '[Ff]irst' *.txt

引用也可以抑制 echo 命令 吞掉 换行符：

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# echo $(ls -l)
total 0 -rw-r--r-- 1 root root 0 May 28 14:26 t.sh -rw-r--r-- 1 root root 0 May 28 14:31 u.sh

# echo "$(ls -l)"
total 0
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 28 14:26 t.sh
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 28 14:31 u.sh

引用变量

应用变量时，通常将变量放在双引号内，此时除了 $、` 反引号、\ 转义符 之外的其他特殊字符都将失去它们的特殊含义。在双引号中，仍然可以通过 $variable 获取变量的值。

使用双引号可以防止字符串分割，此时即使参数中拥有很多空白字符，被包在双引号中依旧算单一字符串。

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#!/bin/bash

List="one two three"

# 空白符将变量分隔成多个成多个部分
for a in $List
do
    echo "str $a"
done


echo "---"

# 被抱在双引号中，在单一变量中，保留所有空格
for a in "$List"
do
    echo "str $a"
done
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# ./quoto_string.sh
str one
str two
str three
---
str one two three

如下是一个更复杂的实例：

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variable1="a variable containing five words"

# 使用如下 7 个参数执行 COMMAND
# "This" "is" "a" "variable" "containing" "five" "words"
COMMAND This is $variable1

# 使用如下 1 个参数执行 COMMAND
# "This is a variable containing five words"
COMMAND "This is $variable1"

variable2=""

# 不带参数执行 COMMAND 命令。
COMMAND  $variable2 $variable2 $variable2
# 使用 3 个空字符串参数执行 COMMAND
COMMAND "$variable2" "$variable2" "$variable2"

# 使用 1 个字符串（包含 2 个空格）参数执行 COMMAND
COMMAND "$variable2 $variable2 $variable2"

单引号总体上与双引号类似，但是在单引号内，除了 ' 字符之外，其他所有特殊字符都没有特殊的含义。所以可以认为单引号比双引号更严格。这也是为什么在单引号内无法进行变量替换。尤其注意，单引号内中的转义符 \ 也失去转义作用，所以想在单引号引用的字符串内转义 单引号，是无法实现的：

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# echo "It's me"
It's me
# echo 'It\'s me'
>

转义

转义是一种引用单个字符的方法，通过在特殊字符前面添加 \ 来告诉 shell 按照字面意思去解释这个字符，而不是使用它的特殊含义。需要注意的是，在某些特定的命令中，例如 echo、sed 等，转义符往往起到相反的效果，它反倒可能引发出这个字符特殊的含义。

如下展示了在 echo、sed 中使用的具有特殊含义的转义字符：

  • \n：换行
  • \r：回车
  • \t：水平 tab
  • \v：垂直 tab
  • \b：退格
  • \a：警报
  • \nnn：ASCII 码的八进制形式
  • \xhh：十六进制数表示
  • "：转义引号
  • $：转义 $
  • \：转义 \

在 $’…’ 字符串扩展结构中，可以通过转义八进制或十六进制的 ASCII 码形式给变量赋值，例如 quote=$’\042’。

如下脚本展示了在 echo 中使用转义字符的例子：

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#!/bin/bash

echo ""

echo "this will print
as two lines"

echo "this will print \
 as one lines"

echo
echo
echo "========"

echo "\v\v\v"
echo "========"
echo "VERTICAL TABS"
echo -e "\v\v\v"

echo "QUOTATION MARK"
echo -e "\042"
echo "========"


echo; echo "NEWLINE and (maybe) BEEP"
echo $'\n'
echo $'\a'

echo "Introducing the \$'...' string-expansion construct ..."
echo "... featuring more quotation marks"
echo $'\t \042 \t'
echo $'\t \x22 \t'
echo

quote=$'\042'
echo "$quote Quoted String $quote and this lies outside the quotes"
echo

triple_underline=$'\137\137\137'
echo "$triple_underline UNDERLINE $triple_underline"
echo

ABC=$'\101\102\103\010'
echo $ABC
echo

escape=$'\033'
echo "\"escape\" echoes an $escape"
echo

exit 0
  • 在 echo 命令中，通过 -e 选项来打印转义字符
  • 如果使用 $'\nnn' 或 $'\xhh' 字符串扩展时，就不需要使用 -e 选项
  • 在字符串扩展中，可以使用连续多个 ASCII 码字符

根据转义符所在的上下文（强引用、弱引用、命令替换或者在 here document）的不同，它的行为也会有所不同。

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#!/bin/bash

# z
echo \z
# \z
echo \\z
# \z
echo '\z'
# \\z
echo '\\z'
# \z
echo "\z"
# \z
echo "\\z"

echo "**********"

# z
echo `echo \z`
# z
echo `echo \\z`
# \z
echo `echo \\\z`
# \z
echo `echo \\\\z`
# \\z
echo `echo \\\\\\z`
# \z
echo `echo "\z"`
# \z
echo `echo "\\z"`

echo "**********"
# \z
cat <<EOF
\z
EOF

# \z
catg << EOF
\z
EOF

含有转义字符的字符串可以赋值给变量，但是仅仅将单一的转义字符赋值给变量是不行的，例如如下代码：

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variable=\
echo "$variable"

此时 \ 其实转义了换行符，最终效果是：

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variable=echo "$variable"

转义空格能够避免在命令参数列表中的字符分隔问题：

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# touch file{1,2,3}
# file_list="file1 file2 file3"
# ls -l $file_list
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 30 14:11 file1
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 30 14:11 file2
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 30 14:11 file3
# ls -l "$file_list"
ls: cannot access 'file1 file2 file3': No such file or directory

# ls -l file1 file2 file3
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 30 14:11 file1
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 30 14:11 file2
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 30 14:11 file3

# ls -l file1\ file2\ file3
ls: cannot access 'file1 file2 file3': No such file or directory

转义符也提供了一种可以撰写多行命令的方式，因为它将之后的换行符进行了转义，使得跨越多行的命令最终都在一行上。

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(cd /source/directory && tar cf - . ) | \
(cd /dest/directory && tar xpvf -)

当然由于 bash 脚本中，如果以 | 作为一行的结束字符，那么不需要加转义符 \ 也可以写多行命令。但是好的编写习惯还是在编写多行命令时，始终使用行尾转义符 \。

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# ok, but not recommended
tar cf - -C /source/directory . |
tar xpvf - -C /dest/directory

退出与退出状态

exit 用来退出脚本，它可以返回一个值给父进程。每个命令都有退出状态，命令执行成功返回 0，如果返回非 0，通常被认为是一个错误代码。好的 UNIX 命令、程序在正常退出时都会返回一个 0 退出码（当然也有例外）。

脚本中的函数也会返回一个退出状态，在脚本或者脚本函数中执行的最后命令会决定它们的退出状态。当脚本以不带参数的 exit 来结束时，脚本的退出状态也是由最后执行的命令决定（exit 命令之前）。

因此如下三种形态，其效果都是一样的，都是以最后执行的命令（exit 命令之前）来决定退出状态：

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command_1
...
command_last
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command_1
...
command_last
exit $?
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command_1
...
command_last
exit

$? 用于返回上一个命令的退出状态，在函数返回后，$? 也可以给出函数的退出状态，这也是函数的返回值。在管道执行后，$? 给出的是最后执行的那条命令的退出状态。

使用 ! comand 可以反转 command 的退出状态。注意 ! 和 command 之间有一个空格，否则 !command 将会触发 Bash 的历史机制，显示这个命令的调用历史。

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# echo hello
hello
# echo $?
0
# lsddkba
lsddkba: command not found
# echo $?
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# true
# echo $?
0
# ! true
# echo $?
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# ls | lsdabl
lsdabl: command not found
# echo $?
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# ! 不会改变管道的执行，只改变退出状态
# ! ls | lsdabl
lsdabl: command not found
# echo $?
0

某些退出码具有保留含义，不应该在脚本中重新定义这些退出码。