【Shell学习笔记】Bash的模式扩展
简介
Shell 接收到用户输入的命令以后，会根据空格将用户的输入，拆分成一个个词元（token）。然后，Shell 会扩展词元里面的特殊字符，扩展完成后才会调用相应的命令。
这种特殊字符的扩展，称为模式扩展（globbing）。其中有些用到通配符，又称为通配符扩展（wildcard expansion）。Bash 一共提供八种扩展。
- 波浪线扩展
?字符扩展*字符扩展- 方括号扩展
- 大括号扩展
- 变量扩展
- 子命令扩展
- 算术扩展
Bash 是先进行扩展，再执行命令。因此，扩展的结果是由 Bash 负责的，与所要执行的命令无关。命令本身并不存在参数扩展，收到什么参数就原样执行。
关闭或打开扩展
关闭扩展执行以下命令
set -o noglob
# 或
set -f
打开扩展执行以下命令
set +o noglob
# 或
set +f
1. 波浪线扩展
波浪线~会自动扩展成当前用户的主目录
echo ~
/home/me
~/dir：会扩展为主目录下的子目录，如果子目录不存在则扩展不起作用
~user：会扩展成用户user的主目录，如果用户不存在则扩展不起作用
~+：会扩展成当前所在目录，等同于pwd命令
2. ?字符扩展
?字符代表文件路径里面的任意单个字符，不包括空字符。比如，Data???匹配所有Data后面跟着三个字符的文件名。
# 存在文件 a.txt 和 b.txt
$ ls ?.txt
a.txt b.txt
# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls ??.txt
ab.txt
# 当前目录有 a.txt 文件
$ echo ?.txt
a.txt
# 当前目录为空目录
$ echo ?.txt
?.txt
如果?.txt可以扩展成文件名，echo命令会输出扩展后的结果；如果不能扩展成文件名，echo就会原样输出?.txt。
3. *字符扩展
*字符代表文件路径里面的任意数量的任意字符，包括零个字符。
# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls *.txt
a.txt b.txt ab.txt
# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls a*.txt
a.txt ab.txt
$ ls *b*
b.txt ab.txt
注意，*不会匹配隐藏文件（以.开头的文件），即ls *不会输出隐藏文件。
如果要匹配隐藏文件，需要写成.*。
如果要匹配隐藏文件，同时要排除.和..这两个特殊的隐藏文件，可以与方括号扩展结合使用，写成.[!.]*。
*只匹配当前目录，不会匹配子目录。
# 子目录有一个 a.txt
# 无效的写法
$ ls *.txt
# 有效的写法
$ ls */*.txt
上面的例子，文本文件在子目录，*.txt不会产生匹配，必须写成*/*.txt。有几层子目录，就必须写几层星号。
**/*.txt可以匹配顶层的文本文件和任意深度子目录的文本文件
4. 方括号扩展
方括号扩展的形式是[...]，只有文件确实存在的前提下才会扩展。如果文件不存在，就会原样输出。括号之中的任意一个字符。比如，[aeiou]可以匹配五个元音字母中的任意一个。
# 存在文件 a.txt 和 b.txt
$ ls [ab].txt
a.txt b.txt
# 只存在文件 a.txt
$ ls [ab].txt
a.txt
方括号扩展还有两种变体：[^...]和[!...]。它们表示匹配不在方括号里面的字符，这两种写法是等价的。比如，[^abc]或[!abc]表示匹配除了a、b、c以外的字符。
# 存在 aaa、bbb、aba 三个文件
$ ls ?[!a]?
aba bbb
注意，如果需要匹配[字符，可以放在方括号内，比如[[aeiou]。如果需要匹配连字号-，只能放在方括号内部的开头或结尾，比如[-aeiou]或[aeiou-]。
方括号扩展有一个简写形式[start-end]，表示匹配一个连续的范围。比如，[a-c]等同于[abc]，[0-9]匹配[0123456789]。
[a-z]：所有小写字母。
[a-zA-Z]：所有小写字母与大写字母。
[a-zA-Z0-9]：所有小写字母、大写字母与数字。
这种简写形式有一个否定形式[!start-end]，表示匹配不属于这个范围的字符。比如，[!a-zA-Z]表示匹配非英文字母的字符。
5. 大括号扩展
大括号扩展{...}表示分别扩展成大括号里面的所有值，各个值之间使用逗号分隔。比如，{1,2,3}扩展成1 2 3。
$ echo {1,2,3}
1 2 3
$ echo d{a,e,i,u,o}g
dag deg dig dug dog
$ echo Front-{A,B,C}-Back
Front-A-Back Front-B-Back Front-C-Back
需要注意的地方是，大括号内部的逗号前后不能有空格。否则，大括号扩展会失效。
$ echo {1 , 2}
{1 , 2}
上面例子中，逗号前后有空格，Bash 就会认为这不是大括号扩展，而是三个独立的参数。
逗号前面可以没有值，表示扩展的第一项为空。
$ cp a.log{,.bak}
# 等同于
# cp a.log a.log.bak
大括号扩展有一个简写形式{start..end}，表示扩展成一个连续序列。比如，{a..z}可以扩展成26个小写英文字母。
$ echo {a..c}
a b c
$ echo d{a..d}g
dag dbg dcg ddg
$ echo {1..4}
1 2 3 4
$ echo Number_{1..5}
Number_1 Number_2 Number_3 Number_4 Number_5
这种简写形式支持逆序。
$ echo {c..a}
c b a
$ echo {5..1}
5 4 3 2 1
如果遇到无法理解的简写，大括号模式就会原样输出，不会扩展。
这种简写形式可以嵌套使用，形成复杂的扩展。
$ echo .{mp{3..4},m4{a,b,p,v}}
.mp3 .mp4 .m4a .m4b .m4p .m4v
这种简写形式还可以使用第二个双点号（start..end..step），用来指定扩展的步长。
$ echo {0..8..2}
0 2 4 6 8
6. 变量扩展
Bash 将美元符号$开头的词元视为变量，将其扩展成变量值
$ echo $SHELL
/bin/bash
# 变量名除了放在美元符号后面，也可以放在${}里面
$ echo ${SHELL}
/bin/bash
# ${!string*}或${!string@}返回所有匹配给定字符串string的变量名
$ echo ${!S*}
SECONDS SHELL SHELLOPTS SHLVL SSH_AGENT_PID SSH_AUTH_SOCK
上面例子中，${!S*}扩展成所有以S开头的变量名。
7. 子命令扩展
$(...)可以扩展成另一个命令的运行结果，该命令的所有输出都会作为返回值。
$ echo $(date)
2023年 09月 18日 星期一 12:23:54 CST
# 上面例子中，$(date)返回date命令的运行结果。
# 还有另一种较老的语法，子命令放在反引号之中，也可以扩展成命令的运行结果。
$ echo `date`
Tue Jan 28 00:01:13 CST 2020
$(...)可以嵌套，比如$(ls $(pwd))。
8. 算术扩展
$((...))可以扩展成整数运算的结果
$ echo $((2 + 2))
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