Linux—Shell 中各种括号的作用

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引言

Linux 中 Shell 的功能是非常强大的，但是有时候一些特殊符号对于我们来说比较复杂，比如 " ()、(())、[]、[[]]、{} " 这些括号，容易让人混乱，今天给他们整理一下，方便区别。

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一、小括号

1. 单小括号

• 命令组：
  括号中的命令将会新开一个子 shell 顺序执行，所以括号中的变量不能够被脚本余下的部分使用。
  括号中多个命令之间用分号隔开，最后一个命令可以没有分号，各命令和括号之间不必有空格。

• 命令替换：
  等同于 cmd ，shell 扫描一遍命令行，发现了 $ (cmd) 结构，便将 $ (cmd) 中的 cmd 执行一次，得到其标准输出，再将此输出放到原来命令。有些 shell 不支持，如 tcsh。

• 用于初始化数组。如：array=(a b c d)

2. 双小括号

• 整数扩展：
  这种扩展计算是整数型的计算，不支持浮点型。((exp)) 结构扩展并计算一个算术表达式的值，如果表达式的结果为0，那么返回的退出状态码为1，或者是"假"，而一个非零值的表达式所返回的退出状态码将为0，或者是"true"。若是逻辑判断，表达式exp为真则为1,假则为0。

• 只要括号中的运算符、表达式符合C语言运算规则，都可用在$ ((exp))中，甚至是三目运算符。作不同进位(如二进制、八进制、十六进制)运算时，输出结果全都自动转化成了十进制。如：echo $ ((16#5f)) 结果为95 (16进位转十进制)

• 单纯用 (( )) 也可重定义变量值，比如 a=5; ((a++)) 可将 $ a 重定义为6

• 常用于算术运算比较，双括号中的变量可以不使用 $ 符号前缀。括号内支持多个表达式用逗号分开。 只要括号中的表达式符合C语言运算规则,比如可以直接使用for((i=0;i<5;i++)), 如果不使用双括号, 则为for i in ‘seq 0 4’或者for i in {0…4}。再如可以直接使用if (($i<5)), 如果不使用双括号, 则为if [ $i -lt 5 ]。

二、中括号

1. 单中括号

• bash 的内部命令，[ 和 test 是等同的。如果我们不用绝对路径指明，通常我们用的都是 bash 自带的命令。if/test结构中的左中括号是调用 test 的命令标识，右中括号是关闭条件判断的。这个命令把它的参数作为比较表达式或者作为文件测试，并且根据比较的结果来返回一个退出状态码。if/test 结构中并不是必须右中括号，但是新版的Bash中要求必须这样。

• test 和 [ ] 中可用的比较运算符只有 = 和 !=，两者都是用于字符串比较的，不可用于整数比较，整数比较只能使用-eq，-gt这种形式。无论是字符串比较还是整数比较都不支持大于号小于号。如果实在想用，对于字符串比较可以使用转义形式，如果比较"ab"和"bc"：[ ab < bc ]，结果为真，也就是返回状态为0。[ ]中的逻辑与和逻辑或使用-a 和-o 表示。且[]前后都有空格。

• 字符范围：用作正则表达式的一部分，描述一个匹配的字符范围。作为 test 用途的中括号内不能使用正则。

• 在一个 array 结构的上下文中，中括号用来引用数组中每个元素的编号。

2. 双中括号

• [[ 是 bash 程序语言的关键字。并不是一个命令，[[ ]] 结构比 [ ] 结构更加通用。在 [[ 和 ]] 之间所有的字符都不会发生文件名扩展或者单词分割，但是会发生参数扩展和命令替换。

• 支持字符串的模式匹配，使用 =~ 操作符时甚至支持 shell 的正则表达式。字符串比较时可以把右边的作为一个模式，而不仅仅是一个字符串，比如[[ hello == hell? ]]，结果为真。[[ ]] 中匹配字符串或通配符，不需要引号。

• 使用 [[ … ]] 条件判断结构，而不是 [ … ]，能够防止脚本中的许多逻辑错误。比如，&&、||、<和> 操作符能够正常存在于[[ ]]条件判断结构中，但是如果出现在[ ]结构中的话，会报错。比如可以直接使用if [[ $a != 1 && $a != 2 ]], 如果不适用双括号, 则为if [ $a -ne 1] && [ $a != 2 ]或者if [ $a -ne 1 -a $a != 2 ]。

• bash 把双中括号中的表达式看作一个单独的元素，并返回一个退出状态码。

• 示例：

if ($i<5)    
if [ $i -lt 5 ]    
if [ $a -ne 1 -a $a != 2 ]    
if [ $a -ne 1] && [ $a != 2 ]    
if [[ $a != 1 && $a != 2 ]]    
     
for i in $(seq 0 4);do echo $i;done    
for i in `seq 0 4`;do echo $i;done    
for ((i=0;i<5;i++));do echo $i;done    
for i in {0..4};do echo $i;done    

三、大括号

1. 用法

• 大括号拓展。(通配(globbing)) 将对大括号中的文件名做扩展。在大括号中，不允许有空白，除非这个空白被引用或转义。
  第一种：对大括号中的以逗号分割的文件列表进行拓展。如 touch {a,b}.txt 结果为a.txt b.txt。
  第二种：对大括号中以点点（…）分割的顺序文件列表起拓展作用，如：touch {a…d}.txt 结果为a.txt b.txt c.txt d.txt

• 代码块，又被称为内部组，这个结构事实上创建了一个匿名函数 。与小括号中的命令不同，大括号内的命令不会新开一个子shell运行，即脚本余下部分仍可使用括号内变量。括号内的命令间用分号隔开，最后一个也必须有分号。{}的第一个命令和左括号之间必须要有一个空格。{}也可以用于多行注释，作为函数包起来只是不调用即可。

2. 特殊的替换结构

${var:-string},${var:+string},${var:=string},${var:?string}

• $ {var:-string}和$ {var:=string}:若变量var为空，则用在命令行中用string来替换$ {var:-string}，否则变量var不为空时，则用变量var的值来替换$ {var:-string}；对于$ {var:=string}的替换规则和$ {var:-string}是一样的，所不同之处是$ {var:=string}若var为空时，用string替换$ {var:=string}的同时，把string赋给变量var： $ {var:=string}很常用的一种用法是，判断某个变量是否赋值，没有的话则给它赋上一个默认值。

• $ {var:+string}的替换规则和上面的相反，即只有当var不是空的时候才替换成string，若var为空时则不替换或者说是替换成变量 var的值，即空值。(因为变量var此时为空，所以这两种说法是等价的)

• $ {var:?string}替换规则为：若变量var不为空，则用变量var的值来替换$ {var:?string}；若变量var为空，则把string输出到标准错误中，并从脚本中退出。我们可利用此特性来检查是否设置了变量的值。

  补充：在上面这五种替换结构中 string 不一定是常值的，可用另外一个变量的值或是一种命令的输出。

3. 四种模式匹配替换结构

#模式匹配记忆方法
# 是去掉左边
% 是去掉右边
#和%中的单一符号是最小匹配，两个相同符号是最大匹配。

${var%pattern},${var%%pattern},${var#pattern},${var##pattern}

#第一种模式：${variable%pattern}
此模式下，shell在variable中查找，看它是否一给的模式pattern结尾，如果是，就从命令行把variable中的内容去掉右边最短的匹配模式
	 
#第二种模式： ${variable%%pattern}
此模式下，shell在variable中查找，看它是否一给的模式pattern结尾，如果是，就从命令行把variable中的内容去掉右边最长的匹配模式
	 
#第三种模式：${variable#pattern} 
此模式下，shell在variable中查找，看它是否一给的模式pattern开始，如果是，就从命令行把variable中的内容去掉左边最短的匹配模式
	 
#第四种模式： ${variable##pattern}
此模式下，shell在variable中查找，看它是否一给的模式pattern结尾，如果是，就从命令行把variable中的内容去掉右边最长的匹配模式

• 这四种模式中都不会改变variable的值，其中，只有在pattern中使用了 * 匹配符号时，%和%%，#和##才有区别。结构中的pattern支持通配符， * 表示零个或多个任意字符，?表示仅与一个任意字符匹配，[…] 表示匹配中括号里面的字符，[!..]表示不匹配中括号里面的字符。

# var=testcase    
# echo $var    
testcase    
# echo ${var%s*e}   
testca    
# echo $var    
testcase   
# echo ${var%%s*e}   
te  
# echo ${var#?e}    
stcase  
# echo ${var##?e}    
stcase  
# echo ${var##*e}   
 
# echo ${var##*s}    
e    
# echo ${var##test}    
case    

4. 字符串提取和替换

${var:num},${var:num1:num2},${var/pattern/pattern},${var//pattern/pattern}

第一种模式：${var:num}，这种模式时，shell在var中提取第num个字符到末尾的所有字符。若num为正数，从左边0处开始；若num为负数，从右边开始提取字串，但必须使用在冒号后面加空格或一个数字或整个num加上括号，如${var: -2}、${var:1-3}或${var:(-2)}。 
        
第二种模式：${var:num1:num2}，num1是位置，num2是长度。表示从$var字符串的第$num1个位置开始提取长度为$num2的子串。不能为负数。

第三种模式：${var/pattern/pattern}表示将var字符串的第一个匹配的pattern替换为另一个pattern。
        
第四种模式：${var//pattern/pattern}表示将var字符串中的所有能匹配的pattern替换为另一个pattern。

• 示例

[root@centos ~]# var=/home/centos  
[root@centos ~]# echo $var  
/home/centos  
[root@centos ~]# echo ${var:5}  
/centos  
[root@centos ~]# echo ${var: -6}  
centos  
[root@centos ~]# echo ${var:(-6)}  
centos  
[root@centos ~]# echo ${var:1:4}  
home  
[root@centos ~]# echo ${var/o/h}  
/hhme/centos  
[root@centos ~]# echo ${var//o/h}  
/hhme/cenths  

四、符号$后的括号

• ${a} 变量a的值, 在不引起歧义的情况下可以省略大括号。

• $ (cmd) 命令替换，和‘cmd’效果相同，结果为shell命令cmd的输，过某些Shell版本不支持$()形式的命令替换, 如tcsh。

• $ ((expression)) 和‘exprexpression’效果相同, 计算数学表达式exp的数值, 其中exp只要符合C语言的运算规则即可, 甚至三目运算符和逻辑表达式都可以计算。

五、使用

• 多条命令执行

① 单小括号，(cmd1;cmd2;cmd3) 新开一个子shell顺序执行命令cmd1,cmd2,cmd3, 各命令之间用分号隔开, 最后一个命令后可以没有分号。

② 单大括号，{ cmd1;cmd2;cmd3;} 在当前shell顺序执行命令cmd1,cmd2,cmd3, 各命令之间用分号隔开, 最后一个命令后必须有分号, 第一条命令和左括号之间必须用空格隔开。

对{}和()而言, 括号中的重定向符只影响该条命令， 而括号外的重定向符影响到括号中的所有命令。

总结

• $(cmd)与··(键盘上1左边的~)一样，都是命令替换，可以将执行结果提取出来

• []使用的时候[ ]前后都必须有空格，且两个字符或数字之间的比较符左右也必须有空格。

• []是test的另一种形式，[]中间只能使用= 和 != 比较字符串，如果使用< 、>需要进行转义 \ 。[] 中间如果比较数字需要用 -lt 等符号，不能使用<比较数字，会当成字符串处理。

• [[]]可用于处理逻辑命令，也可以用于处理字符串是否相等，且使用<、>不用转义符.

• (())可用于比较数字，且不用转义，而且也可以用于数字计算，比较的时候也是用普通的>,<。(())计算的时候运算符 与数字之间不能有空格，例如: sum=$(($sum+4))

• 字符串比较 用[],与普通的<,>,=,!=符号，如果使用<,>需要转义;或者使用[[]]比较字符串也是用普通符号不用转义；数字比较用[]的时候用-lt,-gt等符号，不能使用<(因为会当成字符串处理);或者用(())比较数字用普通符号不用转义

• 可以将 $ 理解为取变量的符号，$ var或者 $ {}，在不影响语义的情况下可以省去{},但是最好写上{}。例如:test=XXX.$ testWWWW.这时候就必须加上{}变为${test}WWWW