第 9 章 · 01 从命令到脚本：变量与展开

第 9 章 · 01 从命令到脚本：变量与展开

本节摘要:当你发现自己在反复敲同一串命令，就该把它写成脚本了。而把「一行命令」升级成「一段脚本」的第一块基石，就是变量。本节要讲透两件事：一是变量怎么赋值（x=5，等号两边不能有空格，这是新手最常见的报错源头）；二是 Shell 的四种展开——参数展开 $x、命令替换 $(cmd)、算术展开 $((...))、波浪号展开 ~。更关键的是，你要建立一个心智模型：所有展开都在命令执行之前由 Shell 完成。理解了这一点，你就能解释为什么引号在 Shell 里如此重要——单引号挡住展开，双引号允许展开但挡住单词拆分，不加引号则任由 Shell 把值撕成碎片。这个模型是后续所有章节的地基。

内容来源：综合 Shell 脚本知识与原项目「Linux 命令大全」整理，套用体系化模板。

学习目标

阅读完本节，你应当能够：

1. 正确地给变量赋值，并解释为什么等号两边不能有空格。
2. 说清 Shell 的「两阶段处理」：先展开、再执行，所有展开发生在命令真正跑起来之前。
3. 熟练使用四种展开：参数展开 $x/${x}、命令替换 $(cmd)、算术展开 $((...))、波浪号展开 ~。
4. 区分单引号、双引号、无引号三种情况，知道何时该用哪种。
5. 解释「单词拆分」与「路径名展开」这两个不加引号时悄悄发生的陷阱。
6. 把一个手敲的命令改写成带变量的脚本雏形。

一、设计动机（为什么这样设计）

从命令到脚本，差的只是一个变量

你已经会用管道把几个命令串起来，比如 tar -czf backup.tar.gz /home/alice。但每次源目录变了，你就得重新敲一遍。脚本的第一步，就是把「会变的东西」抽成变量：

#!/usr/bin/env bash
src=/home/alice
dst=backup.tar.gz
tar -czf "$dst" "$src"
​

从此你只要改 src 和 dst 两行，剩下的命令原样不动。这就是脚本的本质：把命令参数化，让一段命令能复用。

核心心智模型：先展开，再执行

理解 Shell 最重要的一句话是：Shell 在执行任何命令之前，会先把这一行里所有能展开的东西展开。这个过程叫「展开」（expansion），它发生在命令真正运行之前。

你输入：  echo $HOME
Shell 展开：echo /home/alice      ← 先把 $HOME 替换成它的值
Shell 执行：echo 程序拿到参数 /home/alice，打印出来
​

也就是说，echo 程序自己根本没见过 $HOME 这个符号——它收到的是 Shell 展开后的结果 /home/alice。命令本身永远只和「展开后的结果」打交道。

关键概念：展开是 Shell 的工作，不是命令的工作。echo、ls、cp 这些命令收到的永远是已经展开完毕的字符串。这个事实解释了 Shell 里几乎所有「奇怪行为」。

为什么等号两边不能有空格

这是新手第一坑。在大多数语言里 x = 5 是赋值，但在 Shell 里：

x = 5      # 错！Shell 把它看成：执行命令 x，带参数 = 和 5
x=5        # 对！等号两边紧贴，Shell 才认它是赋值
​

原因正是上面的心智模型：Shell 把一行命令按空格切成「命令 + 参数」。x = 5 被 Shell 看成「运行名为 x 的命令，参数是 = 和 5」。而 x=5 中间没有空格，是一个整体，Shell 才识别出「哦，这是给变量 x 赋值」。

name=Alice              # 赋值字符串
greeting="Hello, world" # 含空格的值必须加引号
count=10                # 赋值数字（本质上还是字符串）
now=$(date +%F)         # 赋值命令的结果
PATH="$PATH:/opt/bin"   # 给已有变量追加内容
​

⚠️ 注意：赋值时 = 左边只能是单个变量名，不能有 $，不能有空格。$x=5 是错的（Shell 会先把 $x 展开成空，变成 =5，然后报错）。

二、高频组合与实战

1. 参数展开 $x 与 ${x}

最基础的展开，把变量的值「填」进去。

name=Alice
echo $name              # Alice
echo "Hello, $name"     # Hello, Alice（双引号里照样展开）
echo ${name}            # Alice（花括号版，更明确）

# 花括号的用处：把变量和紧跟的字符隔开
file=report
echo $file.txt          # 风险：Shell 可能想要变量 file.txt
echo ${file}.txt        # 安全：明确告诉 Shell 变量名是 file，后面 .txt 是字面量
​

💡 技巧：养成「变量名后面紧跟字母、数字、下划线时，用 ${}」的习惯。${file}.txt 永远比 $file.txt 安全。

参数展开还有一些进阶用法，能省掉不少 sed/awk：

path=/data/log/app.log
echo ${path##*/}        # app.log    （删掉最后一个 / 及其左侧，取文件名）
echo ${path%/*}         # /data/log  （删掉最后一个 / 及其右侧，取目录）
echo ${path%.log}       # /data/log/app （去后缀）
echo ${#path}           # 17         （变量长度）
​

2. 命令替换 $(cmd)

把一条命令的输出「塞进」另一个位置。这是脚本里把命令串起来的关键。

today=$(date +%F)                 # 把 date 的输出存进变量
echo "今天是 $today"               # 今天是 2026-08-04

# 嵌套：先 ls 再数行
count=$(ls /etc | wc -l)
echo "/etc 下有 $count 个条目"

# 直接用在命令里
tar -czf backup-$(date +%F).tar.gz /home         # 备份文件名带日期
kill $(cat /var/run/myapp.pid)                    # 从 pid 文件读 PID 再杀进程
​

$(cmd) 也可以写成反引号 `cmd`，但反引号不能嵌套、可读性差，现代脚本一律用 $(cmd)。

💡 技巧：命令替换会自动去掉命令输出末尾的换行符。所以 today=$(date +%F) 得到的 today 没有尾部换行，直接拼接很安全。

3. 算术展开 $((...))

Shell 本身是字符串的世界，但用 $((...)) 可以做整数运算。

x=5
y=3
echo $((x + y))         # 8
echo $((x * y))         # 15
echo $((x / y))         # 1（整数除法，截断小数）
echo $((x % y))         # 2（取余）
echo $((2 ** 10))       # 1024（幂）

# 经典用法：计数器自增
count=0
count=$((count + 1))    # 自增
echo $count             # 1
​

注意 $((...)) 里变量不需要再写 $：$((x + y)) 和 $(($x + $y)) 都行，但前者更简洁。

⚠️ 注意：$((...)) 只支持整数运算。$((3 / 2)) 得 1，不是 1.5。需要小数就上 bc 或 awk：echo "scale=2; 3/2" | bc 得 1.50。

4. 波浪号展开 ~

echo ~                  # /home/alice（当前用户家目录）
echo ~/work             # /home/alice/work
echo ~root              # /root（指定用户的家目录）
​

~ 是登录 Shell 启动时就定下的，脚本里更常用的是 $HOME（它是个变量，可以改；~ 不能改）。

5. 三种引号的区别（本节最重要的实战）

这是新手和老手的分水岭。规则只有三条：

name=Alice

echo 'Hello, $name'      # Hello, $name（单引号：原样输出）
echo "Hello, $name"      # Hello, Alice（双引号：展开变量）
echo Hello, $name        # Hello, Alice（无引号：这里恰好一样）

# 但当值里有空格，差别就致命了
file="my report.txt"
ls $file                 # 错！被拆成两个参数: ls my report.txt
ls "$file"               # 对！作为一个整体: ls "my report.txt"
​

关键概念：在脚本里引用变量，永远加双引号。"$var" 而不是 $var。这一条规则能帮你避开 Shell 里一半的 bug。

三、踩坑与排错

坑 1：变量不加引号，含空格的路径被拆开

dst="/data/my backup"
mkdir $dst              # 错！等价 mkdir /data/my backup（两个目录）
mkdir "$dst"            # 对！一个目录 /data/my backup
​

原因：不加引号时，展开后会再发生「单词拆分」——按空格、制表符、换行把值切成多个参数。双引号能挡住单词拆分。

坑 2：变量值是空，导致命令缺参数

pattern=
grep $pattern file      # 等价 grep file（pattern 消失了，file 成了搜索模式）
grep "$pattern" file    # 等价 grep "" file（搜索空字符串，行为不同）
​

更危险的是删除操作：rm -rf $dir/，如果 dir 是空变量，就变成 rm -rf /。所以变量必须加引号，且配合 set -u（第 05 节）防未定义变量。

坑 3：命令替换丢了换行，多行结果变成一行

files=$(ls *.txt)
echo $files             # 所有文件名挤成一行（因为 echo $files 无引号又被拆了）
echo "$files"           # 保留换行（双引号挡住拆分）
​

记住：命令替换的结果如果要原样保留格式，引用时必须加双引号。

坑 4：把单引号当双引号用，导致变量不展开

echo '今天是 $today'     # 今天是 $today（单引号挡住了展开）
echo "今天是 $today"     # 今天是 2026-08-04
​

正则、awk 脚本、固定文本用单引号；含变量和命令替换的字符串用双引号。

坑 5：反引号 vs $(...)，反引号不能嵌套

# 想表达「先 date，再取第 1 列」
result=`date | awk '{print $1}'`    # 错！反引号里不能再有反引号
result=$(date | awk '{print $1}')   # 对！$() 可嵌套，可读
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本节要点回顾

1. 变量赋值 x=5，等号两边不能有空格——空格会让 Shell 把它当成「命令 + 参数」，这是新手的头号坑。
2. 核心心智模型：先展开，再执行。所有展开（变量、命令替换、算术、波浪号）都在命令真正运行之前由 Shell 完成，命令本身只看到展开后的结果。
3. 四种展开：参数展开 $x/${x}、命令替换 $(cmd)、算术展开 $((...))、波浪号展开 ~。其中 ${x} 能和后续字符隔开，是更安全的写法。
4. 命令替换一律用 $(cmd) 而不是反引号，因为前者可嵌套、可读、现代。
5. 算术展开 $((...)) 只算整数，需要小数用 bc 或 awk。
6. 三种引号：单引号不展开、双引号展开但不拆分、无引号既展开又拆分。脚本里引用变量永远加双引号——这一条规则消灭一半的 bug。
7. 变量为空是定时炸弹，配合第 05 节的 set -u 才能彻底防住。

这一节你掌握了脚本的「细胞」——变量与展开。下一节我们给脚本加上「分支」：用 test、[、[[ ]] 做条件判断，让脚本学会「如果……就……否则……」。注意 [[ ]] 是 Bash 内建，比传统的 [ 更强更安全，我们会讲清两者的区别和取舍。