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Bash各类扩展详解
Bash中主要包括大括号扩展、波浪号扩展、变量扩展、子命令扩展、文件名扩展和算数扩展。这些扩展组合在一起为Bash带来了极大的易用性。掌握这些扩展的用法和功能，能够为Bash脚本开发带来极大的便捷性，省去很多不必要的操作。同时，这些扩展也是Bash不可或缺的部分，没有了他们Bash可能就是个简单的命令行输入接口而已了。
大括号扩展
大括号扩展主要用于生成随机的字符串，不仅是英语字符，也包括数字。对于数字的大括号扩展在for循环中，有着很重要的用途。大括号扩展的格式有两种，分别为：
- preamble+{string1,string2,...,stringN}+postscript
- preamble+{
.. [.. ]}+postscript
并且大括号扩展是允许嵌套和组合的。
# 第一种形式
echo a{b,c,d,e}f
# abf acf adf aef
# 第二种形式
echo a{b..e}f
# abf acf adf aef
echo a{1..4}f
# a1f a2f a3f a4f
# 组合形式
echo {a,b}{1,2}
# a1 a2 b1 b2
# 嵌套形式
echo {{a..d},{A..D}}
# a b c d A B C D
实例测试结果如下：
波浪号扩展
波浪号扩展主要用于目录匹配，有三种情况，第一种为匹配用户目录，第二种为目录栈中目录，第三种为工作目录。波浪号扩展的基本结构形式为：
~tilde-prefix
其中tilde-prefix的判定规则为，波浪号和斜杠之间的字符都为tilde-prefix，即tilde-prefix的内容在遇到斜杠时结束。在默认情况下，若tilde-prefix没字符处于引号中，则Bash会将tilde-prefix解释为用户名称。如果tilde-prefix为空，则默认使用HOME变量的内容替换，要是HOME变量也没有设置的话，就使用执行当前Bash的用户目录替换。如果tilde-prefix指定的用户不存在的话，则不执行任何替换。
tilde-prefix还有两种比较特殊的情况，分别是加减号和加减号加整数。如果为+号的话，则扩展为PWD变量的值；为-号的号，扩展为OLDPWD变量值。如果是[+,-]integer的形式，则等价于dirs +/-integer。
波浪号扩展的实例如下：
# 匹配用户目录，需要注意的是若存在该用户则执行扩展，若不存在则原样输出
echo ~jackie/Documents
# 存在jackie用户时， /home/jackie/Documents
# 不存在jackie用户时，~jackie/Documents
# 匹配目录栈中目录
# 相当于 dirs +N (N为任意整数)， N前可有+或-，如果未设置则默认为+
echo ~+N
# 相当于 dirs +N
echo ~-N
# 相当于 dirs -N
# 匹配当工作目录
echo ~+
# 相当于 ${PWD}，若未设置PWD环境变量，则原样输出
echo ~-
# 相当于 ${OLDPWD}，若未设置OLDPWD环境变量，则原样输出
实例结果如下：
变量扩展
由于变量扩展中牵扯到很多Bash中的模式匹配，这里将简单的介绍下Bash中的模式匹配。Bash的模式匹配是很简单的，主要就是三个通配符。分别如下：
- => 匹配任意字符串，包括空字符串。
- ? => 匹配任意单个字符。
- [...] => 匹配中括号中指定的任意一个字符。
Bash的模式匹配其实就是上面三个通配符的使用，可以说是正则表达式的简化版。
Bash中的变量匹配形式很多，下面会依次介绍。介绍代码如下：
# ${variable:-word}，若variable的值为空或未设置，则扩展结果为word；否则，为variable值。
echo ${str:-abc}
# abc
# ${variable:=word}，若variable的值为空或未设置，则将variable置为word，然后扩展结果为variable值。
echo ${str:=abc}
# abc , 使用等号之后abc会赋值给str1变量
# ${variable:?word}，若variable的值为空或未设置，则将word值写至标准错误并退出shell；否则，扩展结果为variable值
echo ${str:?abc}
# bash: str: abc，abc会写入stderr
# ${variable:+word}，若variable值为空或未设置，则扩展结果为空，否则扩展结果为variable值。
echo ${str:+abc}
# 无任何输出，+号表示，str为空或不存在时，什么不做，否则使用abc
# ${!prefix*}、${!prefix@}，扩展为以prefix开头的变量名称。
echo ${!str*}
# 扩展为以str开头的变量
# ${#variable}，扩展为variable的字符串长度
echo ${#str}
# 返回str变量的字符长度
str=abcdefghi1234567
# ${variable:offset}，获取从offset处到variable值结尾处的字符串
echo ${str:2}
# cdefghi1234567
# ${variable:offset:length}，这里offset和length的负数含义和php中的substr相同，或者说跟通常的字符串子串截取一样
echo ${str:2:3}
# cde
# ${variable#word} ${variable##word}
echo ${str#abc}
# defghi1234567
# 在上面这两种形式中，word做为模式都会进行扩展，在扩展完成之后shell会删除该部分，variable中剩余的部分即为结果
# ${variable%word} ${variable%%word}
echo ${str%567}
# abcdefghi1234
# #和%的作用类似，匹配模式word，然后删除并得到结果，区别在于%从variable末尾开始，而#从开始位置开始。
# ${variable/pattern/string}
echo ${str/#abc/jackie}
# jackiedefghi1234567
# 子串替换，符合pattern的字符串替换为string，模式中#好表示从开始位置开始，%表示从结尾位置开始，/表示所有匹配pattern都替换。默认情况下只替换首个匹配pattern的字符串。
# ${variable^pattern} ${variable^^pattern} ${variable,pattern} ${variable,,pattern}
echo ${str^^?}
# ABCDEFGHI1234567
# 大小写转换，^小写至大写，,大写至小写，^和，仅修改首个字符，^^和,,修改每个字符。pattern中不应该包含多个字符
变量扩展实例结果：
子命令扩展
子命令的主要作用是将一个命令的输出替换替换该命令自身，即命令的执行结果作为该命令所在位置的内容。在shell脚本中，子命令大大的提供了各种工具复用的便捷程度。子命令的形式如下：
# 形式一
$(command)
# 形式二
`command`
算数扩展
算数扩展主要用于在Bash中进行简单的计算，格式为 $(( expression )) 。相关事例如下：
echo $(( 5+3 ))
Bash支持所有C语言中的运算符号，下文实例中部分符合运算未列出。且算数扩展是支持相互嵌套的。
具体实例为：
文件名扩展
Bash中路径扩展，实质即为模式匹配，Bash将任何包含*、？和[...]的单词都会进行文件名匹配。例如
# 打印出当前目录下所有以png结尾的文件名，需要注意的是目录也在匹配的范围中，不能简单的以为只匹配文件。
echo *.png
总结
Bash所提供的各种扩展特性，为Bash的日常操作带来了极大的便捷性，不管是运维人员还是各方向的程序开发者，个人认为都应该对其熟练掌握，以提供日常的工作效率。