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Shell 流程控制（手把手讲解）

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在 Shell 脚本编程中，流程控制是实现自动化任务的核心工具。它允许开发者通过条件判断、循环结构和函数调用等方式，让脚本根据实际情况动态调整执行路径。无论是检查文件是否存在、批量处理数据，还是构建复杂的系统管理工具，掌握 Shell 流程控制都是提升脚本效率和灵活性的关键。本文将从基础语法到实战案例，逐步解析这一主题，帮助读者建立系统化的理解。

一、流程控制的基础语法

1.1 条件判断：分支逻辑的起点

Shell 脚本的条件判断主要通过 if 语句实现，其核心逻辑类似于生活中的“如果…那么…”决策模式。例如，判断一个文件是否存在，若存在则输出提示信息，否则执行其他操作。

if [ -f "/path/to/file.txt" ]; then  
  echo "文件存在，准备处理..."  
else  
  echo "文件不存在，请检查路径！"  
fi

这里 [ ] 是 test 命令的简写形式，用于执行条件表达式。常见的测试运算符包括：

  • -f：检查文件是否为普通文件
  • -d：检查是否为目录
  • -n：判断字符串长度是否非零
  • ==：比较字符串是否相等

比喻：可以把 if 语句想象成交通信号灯——当条件（红灯）满足时，执行对应的操作（停车）；否则继续执行其他逻辑（绿灯通行）。

1.2 简化条件表达式：[[ ]] 的优势

在较新的 Shell 版本（如 Bash 4.x+）中，[[ ]] 替代了 [ ]，提供了更强大的功能：

  • 支持通配符（如 [[ $var == *.txt ]]）
  • 自动忽略空格（无需转义）
  • 支持逻辑运算符 && 和 ||
if [[ -f "/path/to/file.txt" && -n "$VAR" ]]; then  
  echo "文件存在且变量非空，继续执行！"  
fi

二、条件判断的进阶：多分支与模式匹配

2.1 elif 的分层决策

当需要处理多个条件分支时，elif（else if 的缩写）可以构建阶梯式判断逻辑。例如，根据用户输入的不同数值执行不同操作：

read -p "请输入一个数字（1-3）：" num  

if [[ $num -eq 1 ]]; then  
  echo "你选择了选项1"  
elif [[ $num -eq 2 ]]; then  
  echo "你选择了选项2"  
elif [[ $num -eq 3 ]]; then  
  echo "你选择了选项3"  
else  
  echo "输入无效，请重新运行脚本！"  
fi

2.2 case 语句：模式匹配的利器

对于字符串匹配场景（如菜单选择），case 语句提供了更简洁的语法：

read -p "请选择操作（start/stop/restart）：" action  

case $action in  
  start)  
    echo "正在启动服务..."  
    ;;  
  stop)  
    echo "正在停止服务..."  
    ;;  
  restart)  
    echo "正在重启服务..."  
    ;;  
  *)  
    echo "无效的操作，请重新输入！"  
    ;;  
esac

比喻：case 语句就像一个自动分拣机——根据输入的“形状”（模式），将数据导向对应的处理通道。

三、循环结构：自动化任务的核心

3.1 for 循环：已知次数的重复操作

for 循环适用于已知迭代次数的场景，如遍历文件列表或数字序列：

示例1：遍历数字序列

for i in {1..5}; do  
  echo "当前计数：$i"  
done

示例2：处理指定目录下的所有 .log 文件

for file in /var/log/*.log; do  
  echo "正在压缩文件：$file"  
  gzip "$file"  
done

3.2 while 循环：条件满足时持续执行

while 循环在条件为真时重复执行代码块，适合处理不确定次数的任务：

count=0  
while [ $count -lt 3 ]; do  
  echo "当前计数：$count"  
  ((count++))  
done

关键点：必须确保循环有终止条件，否则可能导致无限循环。

3.3 until 循环：反向条件的控制

until 循环在条件为假时才执行，逻辑上等同于 while ! condition：

until [ $count -eq 3 ]; do  
  echo "当前计数：$count"  
  ((count++))  
done

3.4 循环控制语句：break 和 continue

  • break：立即退出当前循环
  • continue：跳过本次循环剩余代码，进入下一次迭代
for num in 1 2 3 4 5; do  
  if [[ $num -eq 3 ]]; then  
    continue  # 跳过数值3  
  fi  
  echo "当前数值：$num"  
  if [[ $num -eq 5 ]]; then  
    break     # 在数值5时终止循环  
  fi  
done

四、函数与流程控制的结合

4.1 封装逻辑：函数的定义与调用

通过函数将重复的流程控制逻辑封装，可以提升代码复用性：

check_file() {  
  local file="$1"  
  if [[ -f "$file" ]]; then  
    echo "文件 $file 存在"  
  else  
    echo "文件 $file 不存在"  
    exit 1  
  fi  
}  

check_file "/etc/hosts"

4.2 错误处理：trap 命令的使用

结合 trap 可以捕获信号并执行清理操作，例如在脚本异常退出时删除临时文件：

cleanup() {  
  rm -f /tmp/tempfile  
  echo "临时文件已清理"  
}  

trap cleanup EXIT  # 在脚本退出时执行 cleanup 函数  

echo "正在运行任务..."  
sleep 5

五、实战案例：构建一个备份脚本

5.1 需求分析

  • 每日备份指定目录到 /backup
  • 若备份目录不存在，则自动创建
  • 记录备份日志到 /var/log/backup.log

5.2 脚本实现

#!/bin/bash  

BACKUP_DIR="/backup"  
SOURCE_DIR="/var/www"  
LOG_FILE="/var/log/backup.log"  

if [[ ! -d "$BACKUP_DIR" ]]; then  
  echo "创建备份目录：$BACKUP_DIR"  
  mkdir -p "$BACKUP_DIR" || exit 1  # 创建失败则退出  
fi  

TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d-%H%M%S)  
ZIP_FILE="$BACKUP_DIR/backup-$TIMESTAMP.zip"  

echo "开始备份：$(date)" >> "$LOG_FILE"  
zip -qr "$ZIP_FILE" "$SOURCE_DIR" >> "$LOG_FILE" 2>&1  

if [[ $? -eq 0 ]]; then  
  echo "备份成功：$ZIP_FILE"  
else  
  echo "备份失败，请检查日志文件！"  
  exit 1  
fi

5.3 关键点解析

  • 使用 mkdir -p 自动创建多级目录
  • zip 命令的输出重定向到日志文件
  • 通过 $? 检查上一条命令的退出状态

六、进阶技巧与常见问题

6.1 条件表达式中的空格陷阱

在 [ ] 中，条件两边必须有空格，否则会引发语法错误：

if [ -f$file ]; then ...  

if [ -f "$file" ]; then ...

6.2 环境变量与参数传递

在脚本中，可以通过 $1、$2 等引用命令行参数，结合条件判断实现动态行为：

ACTION=$1  

case $ACTION in  
  start)  
    echo "启动服务"  
    ;;  
  stop)  
    echo "停止服务"  
    ;;  
  *)  
    echo "用法：$0 {start|stop}"  
    exit 1  
    ;;  
esac

6.3 脚本调试技巧

使用 -x 参数启用调试模式，跟踪脚本执行过程：

bash -x backup_script.sh

结论

Shell 流程控制是构建高效自动化脚本的核心能力。通过条件判断、循环结构和函数封装，开发者可以灵活应对文件操作、系统监控、批量任务等场景。本文通过基础语法、案例解析和实战脚本，系统性地展示了这一主题的实现方法。建议读者通过编写实际脚本（如日志清理工具、定时任务调度器）来巩固知识，并逐步探索 select 语句、read 命令等高级特性。掌握流程控制后，Shell 脚本将从简单的命令组合，升级为可扩展、可维护的系统管理工具。

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