shell编程中星号(asterisk "*")的坑

今天分享一个有关shell编程中由通配符引起的问题。

1. 问题代码

cat test.logs

4567890 *
##*************************************##
rtyuio**tyuio432
##*************************************##
*rtyuiop*2* yuiop
##*************************************##
rtyuiop(3 * 4)iuytr
##*************************************##
8765432

cat script.sh

#!/usr/bin/env bash

# 主要功能是将 非##开头 的每行记录写入到文件中，每个文件保存一行记录
logsname=test.logs
i=100
while read line
do
    if [[ $line =~ '##' ]];then
        ((i++))
    else
        echo $line >> $i.txt
    fi
done < "${logsname}"

运行script.sh脚本的结果：

从图片上红框部分可以看到：

4567890 * 被替换为 4567890 script.sh test.logs
rtyuiop(3 * 4)iuytr 被替换为 rtyuiop(3 100.txt 101.txt 102.txt script.sh test.logs 4)iuytr

其他行都正常打印结果，为什么这两行会有问题呢？其他行也有星号，为什么没有被替换呢？

2. 原因分析

根据输出结果可以判断出问题的代码：echo $line >> $i.txt

首先，介绍一下shell执行脚本的原理：

1. shell读取整个脚本文件，然后从上到下依次执行每一行
2. 假设当前line=4567890 *，当shell执行echo $line >> $i.txt时
   1. 首先，shell负责替换$line的值为：4567890 *，此时代码是：echo 4567890 * >> $i.txt
   2. 然后，shell在执行echo命令之前，检查命令的参数中是否有通配符（PS：此时echo的参数：4567890 *）
   3. 很明显，*是通配符，shell负责解析通配符，shell会将通配符当作路径或文件名在磁盘上搜寻可能的匹配：若符合要求的匹配存在，则进行替换(路径扩展)；否则就将该通配符作为一个普通字符参数传递给echo，然后再由echo进行处理。
   4. 解析完通配符后，*被替换为script.sh test.logs，此时echo命令的参数是：4567890 script.sh test.logs
   5. 最后，shell执行echo 4567890 script.sh test.logs，然后将echo命令执行的结果重定向到文件中。

Tips：

通配符看起来有点像正则表达式，但是它与正则表达式不同的，不能相互混淆。可以把通配符理解为shell能够处理的特殊字符。而且shell的通配符涉及的只有 "*, ?, [], {}" 这几种。

通配符是shell自身支持的，而正则表达式需要相关工具的支持：grep,awk,vi,perl。在文本过滤工具里，都是用正则表达式，比如像awk,sed等，正则表达式是针对文件的内容。 通配符多用于文件名或者路径上，比如查找find,ls,cp等。

3. 解决方案

根据上面的分析可以知道，$line被替换后，通配符*再次被shell解析。那有什么办法可以防止shell解析通配符呢？

1. 使用引用变量："$line"，在两端加上引号，这样"$line"就变成了一个字符串"4567890 *"，而不是两个单独的字符串。
2. 引用变量可防止分词和通配符扩展（也就是shell解析通配符），并且可以防止在变量中包含空格、换行符、通配符等时造成脚本中断。
3. 在shell编程中总是使用引用变量的方式，这是一个良好又安全的编码习惯。

4. 参考资料

1. Reading asterisk character (*) from a file in bash
2. When to wrap quotes around a shell variable?
3. Security implications of forgetting to quote a variable in bash/POSIX shells
4. shellcheck.net-finds bugs in your shell scripts.
5. Linux Shell 通配符、元字符、转义符使用实例介绍