【Linux从入门到精通】第22篇：Shell变量与数据类型——数字与字符串处理

目录一、引言变量不只是“存个值”二、环境变量 vs 局部变量作用域的秘密2.1 用实验理解差别2.2 什么时候用哪种2.3 查看当前所有环境变量2.4 持久化环境变量三、只读变量与常量保护3.1 readonly让变量变成“常量”3.2 什么时候用只读变量3.3 查看所有只读变量四、字符串处理Shell脚本的核心技艺4.1 字符串拼接4.2 获取字符串长度4.3 截取子字符串4.4 从首尾删除模式匹配4.5 字符串替换4.6 其他常用判断五、数字运算Shell的“计算器”5.1 整数运算$(()) 和 $[]5.2 常用的数学场景六、综合实战Nginx日志解析器七、本篇小结动手练习八、下篇预告一、引言变量不只是“存个值”写脚本久了你会发现真正花时间的不是“怎么定义变量”而是怎么处理变量里的内容从日志文件中提取出IP地址批量修改文件名后缀.jpg→.png检查路径末尾有没有多余的斜杠拼接出带时间戳的备份文件名Shell是一种“弱类型”语言——变量不需要声明类型同一个变量可以存数字、存字符串、甚至存命令输出。这种灵活性是便利也是坑你必须清楚知道“现在这个变量里到底装着什么”。今天的目标就是掌握这些处理技巧。二、环境变量 vs 局部变量作用域的秘密2.1 用实验理解差别先做一个小实验。打开两个终端在第一个终端中bash# 终端1 my_varhello echo $my_var # 输出hello bash # 启动一个子Shell echo $my_var # 输出空子Shell访问不到父Shell的局部变量 exit # 退出子Shell现在改用exportbash# 终端1 export my_varhello bash # 启动一个子Shell echo $my_var # 输出hello子Shell能访问到环境变量了 exit这个实验揭示了局部变量和环境变量的核心区别前者只在当前Shell进程内可见后者会传递给所有子进程。2.2 什么时候用哪种局部变量默认bash# 脚本内部的临时变量用局部变量 temp_file/tmp/backup_$(date %s).tar.gz counter0环境变量需要exportbash# 需要让子进程如Python脚本、其他Shell读取的配置 export DATABASE_URLmysql://localhost:3306/mydb export APP_ENVproduction2.3 查看当前所有环境变量bashenv # 查看所有环境变量 printenv # 同上 printenv HOME # 查看特定环境变量常见预定义环境变量变量含义示例值$HOME当前用户家目录/home/zhangsan$PATH命令搜索路径/usr/local/bin:/usr/bin:/bin$USER当前用户名zhangsan$PWD当前工作目录/home/zhangsan/project$SHELL当前Shell/bin/bash$OLDPWD上一个工作目录/tmp$RANDOM0-32767的随机数12345$$当前Shell进程的PID56782.4 持久化环境变量在脚本中用export定义的环境变量只在当前会话生效。要让环境变量永久生效需要写入Shell配置文件bash# 添加到 ~/.bashrc每个交互式Shell都会加载 vim ~/.bashrc export MY_PROJECT_HOME/opt/myproject # 让配置立即生效 source ~/.bashrc注意~/.bashrc每次打开终端都会执行~/.bash_profile只执行一次。一般把环境变量定义在~/.bashrc中然后在~/.bash_profile里source它。三、只读变量与常量保护3.1 readonly让变量变成“常量”bash#!/bin/bash readonly PI3.14159 PI3.14 # 报错PI: readonly variable3.2 什么时候用只读变量bash#!/bin/bash # 配置文件路径——不希望在脚本中被意外修改 readonly CONFIG_FILE/etc/myapp/config.yaml readonly LOG_DIR/var/log/myapp readonly MAX_RETRIES3 # 后续代码中 CONFIG_FILE 绝不会被意外覆盖3.3 查看所有只读变量bashreadonly # 列出所有只读变量包括系统预定义的 readonly -p # 同上你会发现$HOME、$USER等也是只读的——系统不允许你修改这些关键信息。四、字符串处理Shell脚本的核心技艺Shell中一切都是字符串。你输入的IP、文件名、路径、日志内容——全是字符串。掌握字符串处理就掌握了Shell脚本的半壁江山。4.1 字符串拼接Shell的拼接非常直接——把变量挨着写就行bashnamezhangsan greetingHello, ${name}! echo $greeting # Hello, zhangsan! # 多个变量拼接 src/var/log appnginx filenameerror.log full_path${src}/${app}/${filename} echo $full_path # /var/log/nginx/error.log避免歧义的拼接bashprefixsuper echo ${prefix}man # superman推荐 echo $prefixman # superman也可但不够清晰 echo $prefixman # superman echo $prefix man # super man空格被保留了不是拼接4.2 获取字符串长度bashstrHello World echo ${#str} # 11实用场景判断用户输入是否为空bashif [ ${#input} -eq 0 ]; then echo 输入不能为空 exit 1 fi4.3 截取子字符串格式${变量:起始位置:长度}起始位置从0开始bashstrHello World echo ${str:0:5} # Hello 位置0开始取5个字符 echo ${str:6} # World 位置6开始取到末尾 echo ${str:6:3} # Wor 位置6开始取3个 echo ${str: -5} # World 从末尾倒数5个注意冒号后有空格实用场景bash# 从日期时间戳中提取年月日 timestamp20260426_153000 date_part${timestamp:0:8} # 20260426 time_part${timestamp:9} # 153000 # 去掉文件扩展名 filenamereport.tar.gz base${filename:0:10} # 依赖硬编码位置不够通用 # 更好的方法见下一节的模式匹配4.4 从首尾删除模式匹配这是Shell字符串处理中最强大的功能有四种模式语法含义记忆${var#pattern}从开头删除最短匹配#像一个井号开头的标记${var##pattern}从开头删除最长匹配##多删${var%pattern}从末尾删除最短匹配%像百分号结尾的标记${var%%pattern}从末尾删除最长匹配%%多删实战处理文件路径bashpath/home/zhangsan/project/report.tar.gz # 获取文件名删除最后一个/之前的所有内容 filename${path##*/} echo $filename # report.tar.gz # 获取目录名删除文件名部分 dirname${path%/*} echo $dirname # /home/zhangsan/project # 获取文件扩展名删除最后一个.之前的所有内容 ext${path##*.} echo $ext # gz注意不是 tar.gz # 获取不带扩展名的文件名 base${filename%%.*} echo $base # report删除了 .tar.gz实战批量处理日志文件bash# 把所有 .log 文件重命名为 .log.bak for file in *.log; do base${file%.log} # 去掉 .log 后缀 mv $file ${base}.log.bak done4.5 字符串替换格式${变量/旧内容/新内容}bashurlhttp://example.com/index.html # 替换第一个匹配 echo ${url/http/https} # https://example.com/index.html # 替换所有匹配加一个/ path/usr/local/bin:/usr/bin:/bin echo ${path//\/usr/\/opt} # /opt/local/bin:/opt/bin:/bin单斜杠与双斜杠的区别bashtextaaaa echo ${text/a/A} # Aaaa只替换第一个 echo ${text//a/A} # AAAA替换所有4.6 其他常用判断语法含义示例${var:-默认值}如果var为空返回默认值${user:-root}${var:默认值}如果var为空赋值为默认值并返回${count:1}${var:替代值}如果var不为空返回替代值${debug:verbose}${var:?错误信息}如果var为空打印错误并退出${config:?未设置}bash#!/bin/bash # 使用默认值避免变量未定义 DB_HOST${DB_HOST:-localhost} DB_PORT${DB_PORT:-3306} echo 连接数据库 ${DB_HOST}:${DB_PORT}五、数字运算Shell的“计算器”Shell默认把变量值当字符串处理要做数学运算需要特殊语法。5.1 整数运算$(()) 和 $[]basha10 b3 echo $((a b)) # 13 echo $((a - b)) # 7 echo $((a * b)) # 30 echo $((a / b)) # 3整数除法向下取整 echo $((a % b)) # 1取余 echo $((a ** b)) # 1000指数也可以写成bashecho $[a b] # 老式写法仍然可用但不推荐 let c a b # 使用let命令5.2 常用的数学场景bash# 计数器循环中常用 count0 count$((count 1)) # 计算百分比 total100 used35 percent$((used * 100 / total)) # 35 echo 使用率${percent}% # 随机数生成 random_num$((RANDOM % 100)) # 0-99的随机数 echo $random_num六、综合实战Nginx日志解析器把今天学的字符串处理技巧整合到一个实用脚本中bash#!/bin/bash # 练习脚本简单Nginx访问日志解析 # 模拟一条Nginx日志实际使用时应从文件读取 log_line192.168.1.100 - - [26/Apr/2026:15:30:00 0800] GET /index.html HTTP/1.1 200 1024 http://example.com Mozilla/5.0 echo 原始日志 echo ${log_line} echo # 1. 提取IP地址第一个字段 ip${log_line%% *} echo IP地址${ip} # 2. 提取请求时间[]之间的内容 # 先删除 [ 之前的所有内容 time_bracket${log_line#*[} # 再删除 ] 之后的所有内容 time${time_bracket%%]*} echo 请求时间${time} # 3. 提取请求方法和路径引号之间的内容 request_part${log_line#*\} request${request_part%%\*} echo 请求内容${request} # 4. 提取HTTP状态码请求行后面的三个数字 # 先找到开始的第一次出现去掉它 after_request${log_line#*\} # 再去掉中间的 HTTP版本部分 status_part${after_request#*\ } # 取第一个字段状态码 status_code${status_part%% *} echo 状态码${status_code} # 5. 判断状态码类型 if [ ${#status_code} -eq 3 ]; then case ${status_code:0:1} in 2) echo → 请求成功 ;; 3) echo → 重定向 ;; 4) echo → 客户端错误 ;; 5) echo → 服务器错误 ;; esac fi # 6. 统计请求路径中包含home的请求次数实际使用时应循环处理所有行 path_part${request#* } path${path_part%% *} if [ ${path:0:5} /home ]; then echo → 这是首页请求 fi该练习展示了日志提取字段 字符串截取 长度判断 条件分支的组合使用。实际生产场景中只需把输入改为while read line; do ... done access.log循环即可。七、本篇小结环境变量 vs 局部变量局部变量只在当前Shell内可见export让变量传递给所有子进程永久生效写到~/.bashrc只读变量readonly定义不可修改的常量适用于配置文件路径、限制参数等字符串处理核心技巧操作语法示例长度${#var}echo ${#name}子串截取${var:pos:len}${str:0:5}开头删最短${var#pattern}${path#*/}开头删最长${var##pattern}${path##*/}结尾删最短${var%pattern}${path%.*}结尾删最长${var%%pattern}${path%%.*}替换首个${var/old/new}${url/http/https}替换所有${var//old/new}${text//a/A}默认值${var:-默认值}${user:-root}记忆口诀#从左删%从右删一个删最短两个删最长/替换//全换:-给默认:设默认。动手练习bash#!/bin/bash # 练习文件路径处理 # 给定文件路径 file/var/log/nginx/access.log echo 原始路径${file} # 1. 提取文件名 echo 文件名${file##*/} # 2. 提取目录路径 echo 目录${file%/*} # 3. 提取不带扩展名的文件名 basename${file##*/} echo 文件名无扩展名${basename%.*} # 4. 修改扩展名为 .bak echo 备份文件名${file%.log}.bak # 5. 练习字符串默认值 read -p 请输入你的名字直接回车使用默认值 name echo 你好${name:-访客}八、下篇预告掌握了字符串和变量脚本还缺少一项关键能力判断。没有判断的脚本只能顺序执行遇到不同情况无法做出不同反应。下一篇我们将进入条件判断的世界学习test命令与[ ]、[[ ]]的用法和区别文件测试是否存在、是否是目录、是否可写字符串比较与数字比较这是构建脚本逻辑能力的第一个台阶。学会条件判断你的脚本就拥有了“大脑”。延伸思考有些运维脚本里你会看到${var:default}这种写法。它和${var:-default}有什么区别提示前者不仅返回默认值还会把默认值赋给变量。试试看这是很多生产环境脚本用来自动初始化配置变量的技巧。