shell脚本系列：6、shell扩展
在将命令行分割为多个令牌之后，将在命令行上执行扩展。进行了七种扩展:
- 花括号{}扩展
- 波浪号~扩展
- 参数和变量扩展
- 命令置换
- 算术扩展
- 词的拆分
- 文件名扩展
展开顺序为:大括号展开;波浪号展开、参数和变量展开、算术展开和命令替换(以从左到右的方式完成);分词;和文件名扩展。
在支持它的系统上，还有一个额外的扩展:进程替代。这与波浪号、参数、变量、算术展开和命令替换同时执行。
在执行这些展开之后，原始单词中的引号字符将被删除，除非它们本身也被引用(删除引号)。
只有大括号展开、分词和文件名展开才能增加展开的词数;其他扩展将单个单词扩展为单个单词。唯一的例外是“
@
”
和
@”和
@”和*(参见特殊参数)的展开，以及“
n
a
m
e
[
@
]
”
和
{name[@]}”和
name[@]”和{name[*]}(参见数组)。
在所有展开之后，将执行引用删除(参见引用删除)。
1. 花括号扩展
大括号展开是一种可以生成任意字符串的机制。这种机制类似于文件名扩展(请参阅文件名扩展)，但生成的文件名不需要存在。展开大括号的模式采用可选的前缀形式，后面是一系列逗号分隔的字符串或一对大括号之间的序列表达式，后面是可选的后记。在大括号中包含的每个字符串前面加上序言，然后将后记追加到每个结果字符串，从左到右展开。
大括号展开可以嵌套。每个展开字符串的结果不进行排序;保留了从左到右的顺序。例如：
bash$ echo a{d,c,b}e
ade ace abe
序列表达式的形式为{x..y[..Incr]}，其中x和y可以是整数或单个字符，Incr是一个可选的递增，是一个整数。当提供整数时，表达式展开到x和y之间的每个数字(包括x和y)。提供的整数可以加上0前缀，以强制每个项具有相同的宽度。当x或y以0开头时，shell试图强制生成的所有项包含相同数量的数字，必要时填充0。当提供字符时，表达式使用默认的C语言环境，按照字典顺序扩展到x和y之间的每个字符(包括y)。注意，x和y必须是相同的类型。当提供增量时，它被用作每个项之间的差值。默认增量为1或-1。
大括号展开在任何其他展开之前执行，并且在结果中保留对其他展开特殊的任何字符。它是严格的文本。Bash没有对展开的上下文或花括号之间的文本应用任何语法解释。
{或’,'可以用反斜杠括起来，以防止被认为是大括号表达式的一部分。为了避免与参数展开冲突，字符串“${”不适合进行大括号展开，并禁止进行大括号展开，直到结束的“}”。
当要生成的字符串的公共前缀比上面的例子中要长的时候，这个构造通常被用作速记:
mkdir /usr/local/src/bash/{old,new,dist,bugs}
或：
chown root /usr/{ucb/{ex,edit},lib/{ex?.?*,how_ex}}
2. 波浪号扩展
如果一个单词以一个不带引号的波浪号字符(~)开头，那么直到第一个不带引号的斜杠的所有字符(如果没有带引号的斜杠，则所有字符)都被认为是波浪号前缀。如果波浪号前缀中的所有字符都不加引号，则波浪号后面的波浪号前缀中的字符将被视为可能的登录名。如果这个登录名是空字符串，那么波浪号将替换为HOME shell变量的值。如果HOME未设置，则替换执行shell的用户的主目录。否则，波浪号前缀将被替换为与指定登录名相关联的主目录。
如果波浪号前缀是’ ~+ ‘，则shell变量PWD的值将替换波浪号前缀。如果波浪号前缀是’ ~- '，则替换shell变量OLDPWD的值(如果设置了它)。
如果波浪号前缀中波浪号后面的字符由数字N组成，可以选择前缀为+或-，则波浪号前缀将被目录堆栈中的相应元素替换，因为它将被内置的dirs以波浪号前缀中的波浪号后面的字符作为参数来调用(参见目录堆栈)。如果没有波浪号的波浪号前缀由一个没有前导+或-的数字组成，则假定为+。
如果登录名无效，或波浪号展开失败，则该词保持不变。
检查每个变量赋值是否有紧跟在’:‘或第一个’ = '后面的未加引号的波浪前缀。在这些情况下，还需要进行波浪号展开。因此，可以在给PATH、MAILPATH和CDPATH的赋值中使用带有波浪号的文件名，shell会分配扩展后的值。
下表显示了Bash如何处理未加引号的波浪号前缀:
~：$HOME的值
~/foo：$HOME/foo
~fred/foo：用户fred的主目录foo的子目录
~+/foo：$PWD/foo
~-/foo：${OLDPWD-'~-'}/foo
~N：由‘dirs +N’显示的字符串
~+N：由‘dirs +N’显示的字符串
~-N：由‘dirs -N’显示的字符串
当满足变量赋值条件的单词作为简单命令的参数出现时，Bash还会对它们执行波浪展开(请参阅Shell参数)。Bash在POSIX模式下不会这样做，除了上面列出的声明命令。
3. shell参数扩展
'$'字符引入参数展开、命令替换或算术展开。要展开的参数名或符号可以用大括号括起来，大括号是可选的，但用于保护要展开的变量不受紧随其后的字符的影响，这些字符可能被解释为名称的一部分。
当使用大括号时，匹配的结束大括号是第一个’}’，没有被反斜杠转义，也没有在带引号的字符串中，也没有在嵌入式算术展开、命令替换或参数展开中。
参数展开的基本形式是${parameter}。参数值被替换。参数是上面描述的shell参数(参见shell参数)或数组引用(参见数组)。当parameter是一个具有多个数字的位置参数时，或者当parameter后面跟着一个不能解释为其名称一部分的字符时，就需要使用大括号。
如果parameter的第一个字符是感叹号(!)，而parameter不是名称，那么它引入了一种间接级别。Bash使用展开其余参数所形成的值作为新参数;然后展开该参数，并在展开的其余部分中使用该值，而不是对原始参数进行展开。这就是所谓的间接扩张。该值可以进行波浪号展开、参数展开、命令替换和算术展开。如果parameter是一个nameref，则扩展为parameter引用的变量的名称，而不是执行完全的间接展开。例外情况是
!
前
缀
∗
和
{!前缀*}和
!前缀∗和 {!名字下面描述[@]}。感叹号必须紧跟在左大括号后面，以引入间接的含义。
在下面的每一种情况中，word都可以进行波浪号展开、参数展开、命令替换和算术展开。
当不执行子字符串展开时，Bash会使用下面描述的形式(例如，’:- ')测试未设置的参数或空参数。省略冒号只会导致对未设置的参数进行测试。换句话说，如果包含冒号，操作符将测试两个形参是否存在以及它的值是否不为空;如果省略冒号，操作符只测试是否存在。
${parameter:-word}
如果parameter未设置或为null，则$parameter为word。否则，parameter值不变。
${parameter:=word}
如果parameter为unset或null，则将word的展开值赋给parameter。然后替换parameter的值。位置参数和特殊参数不能以这种方式分配。
${parameter:?word}
如果parameter为null或unset, word的扩展(或者如果word不存在，则会产生此效果的消息)将写入标准错误，如果shell不是交互式的，则退出。否则，将替换parameter的值。
${parameter:+word}
如果parameter为null或unset，则不替换任何内容，否则替换word的扩展。
${parameter:offset}
${parameter:offset:length}
这称为子字符串展开。它扩展到参数值的长度字符，从offset指定的字符开始。如果参数是’ @ ‘，一个下标为’ @ ‘或’ * '的索引数组，或一个关联数组名，结果如下所述不同。如果省略了length，它将扩展到parameter值的子字符串，从offset指定的字符开始，一直扩展到值的末尾。length和offset是算术表达式(参见Shell算术)。
如果offset的计算结果小于零，则该值将用作参数值末尾的字符中的偏移量。如果length的计算结果小于零，则它被解释为参数值末尾的字符偏移量，而不是字符数，展开是偏移量和结果之间的字符。请注意，负偏移量必须与冒号间隔至少一个空格，以避免与“:-”展开符混淆。
下面是一些说明参数和下标数组的子字符串展开的例子:
$ string=01234567890abcdefgh
$ echo ${string:7}
7890abcdefgh
$ echo ${string:7:0}
$ echo ${string:7:2}
78
$ echo ${string:7:-2}
7890abcdef
$ echo ${string: -7}
bcdefgh
$ echo ${string: -7:0}
$ echo ${string: -7:2}
bc
$ echo ${string: -7:-2}
bcdef
$ set -- 01234567890abcdefgh
$ echo ${1:7}
7890abcdefgh
$ echo ${1:7:0}
$ echo ${1:7:2}
78
$ echo ${1:7:-2}
7890abcdef
$ echo ${1: -7}
bcdefgh
$ echo ${1: -7:0}
$ echo ${1: -7:2}
bc
$ echo ${1: -7:-2}
bcdef
$ array[0]=01234567890abcdefgh
$ echo ${array[0]:7}
7890abcdefgh
$ echo ${array[0]:7:0}
$ echo ${array[0]:7:2}
78
$ echo ${array[0]:7:-2}
7890abcdef
$ echo ${array[0]: -7}
bcdefgh
$ echo ${array[0]: -7:0}
$ echo ${array[0]: -7:2}
bc
$ echo ${array[0]: -7:-2}
bcdef
如果parameter为’ @ '，则结果是从offset开始的长度位置参数。负偏移量相对于大于最大位置参数的1，所以-1的偏移量计算为最后一个位置参数。如果长度计算结果小于零，则表示展开错误。
下面的例子演示了使用位置参数展开子字符串:
$ set -- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 a b c d e f g h
$ echo ${@:7}
7 8 9 0 a b c d e f g h
$ echo ${@:7:0}
$ echo ${@:7:2}
7 8
$ echo ${@:7:-2}
bash: -2: substring expression < 0
$ echo ${@: -7:2}
b c
$ echo ${@:0}
./bash 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 a b c d e f g h
$ echo ${@:0:2}
./bash 1
$ echo ${@: -7:0}
如果parameter是一个下标为’ @ ‘或’ * '的索引数组名，则结果是以${parameter[offset]}开头的数组长度成员。负偏移量相对于大于指定数组的最大索引的1。如果长度计算结果小于零，则表示展开错误。
这些例子展示了如何在索引数组中使用子字符串展开:
$ array=(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 a b c d e f g h)
$ echo ${array[@]:7}
7 8 9 0 a b c d e f g h
$ echo ${array[@]:7:2}
7 8
$ echo ${array[@]: -7:2}
b c
$ echo ${array[@]: -7:-2}
bash: -2: substring expression < 0
$ echo ${array[@]:0}
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 a b c d e f g h
$ echo ${array[@]:0:2}
0 1
$ echo ${array[@]: -7:0}
将子字符串展开应用于关联数组将产生未定义的结果。
子字符串索引是从零开始的，除非使用了位置参数，在这种情况下，索引默认从1开始。如果offset为0，并且使用了位置参数，则$0将作为列表的前缀。
${!prefix*}
${!prefix@}
展开为名称以前缀开头，由IFS特殊变量的第一个字符分隔的变量名。当使用“@”并在双引号中展开时，每个变量名展开为一个单独的单词。
${!name[@]}
${!name[*]}
如果name是一个数组变量，则展开为以name分配的数组索引(键)列表。如果name不是数组，则如果name设置为0，否则为null。当使用“@”并在双引号内展开时，每个键展开为一个单独的单词。
${#parameter}
将替换参数扩展值的字符长度。如果parameter是’ * ‘或’ @ ‘，则替换的值是位置参数的数量。如果parameter是一个下标为’ * ‘或’ @ '的数组名称，则替换的值是数组中的元素数量。如果parameter是一个下标为负数的索引数组名称，则该数字被解释为相对于大于parameter的最大索引的1，因此负数索引从数组的末尾开始计数，而-1索引则引用最后一个元素。
${parameter#word}
${parameter##word}
这个词被扩展为生成一个模式，并根据下面描述的规则进行匹配(参见模式匹配)。如果模式匹配参数展开值的开头，则展开的结果是删除了最短匹配模式(# case)或最长匹配模式(## case)的参数展开值。如果参数是@或*，模式删除操作依次应用于每个位置参数，展开就是结果列表。如果parameter是一个下标为@或*的数组变量，则模式删除操作依次应用于数组的每个成员，展开就是结果列表。
${parameter%word}
${parameter%%word}
这个词被扩展为生成一个模式，并根据下面描述的规则进行匹配(参见模式匹配)。如果模式匹配参数扩展值的末尾部分，则扩展的结果是删除了最短匹配模式(% case)或最长匹配模式(%% case)的参数值。如果参数是@或*，模式删除操作依次应用于每个位置参数，展开就是结果列表。如果parameter是一个下标为@或*的数组变量，则模式删除操作依次应用于数组的每个成员，展开就是结果列表。
${parameter/pattern/string}
模式被展开以产生与文件名展开一样的模式。参数被展开，模式对其值的最长匹配被替换为字符串。根据下面描述的规则执行匹配(请参见模式匹配)。如果pattern以/开头，则pattern的所有匹配都被替换为string。通常只替换第一个匹配项。如果pattern以#开头，它必须匹配parameter展开值的开头。如果pattern以%开头，它必须匹配参数展开值的末尾。如果string为空，模式匹配将被删除，/后面的模式可能被省略。如果启用了nocasematch shell选项(请参阅the shopt Builtin中对shopt的描述)，则执行匹配而不考虑字母字符的大小写。如果parameter为@或*，则依次对每个位置参数应用替换操作，展开就是结果列表。如果parameter是下标为@或*的数组变量，则依次对数组的每个成员应用替换操作，展开就是结果列表。
${parameter^pattern}
${parameter^^pattern}
${parameter,pattern}
${parameter,,pattern}
此扩展修改参数中字母字符的大小写。模式被展开以产生与文件名展开一样的模式。参数扩展值中的每个字符都将根据模式进行测试，如果它与模式匹配，则将转换其大小写。模式不应该尝试匹配多个字符。运算符将小写字母匹配模式转换为大写；’,‘操作符将匹配的大写字母转换为小写字母。’‘和’,‘展开对展开值中的每个匹配字符进行转换;’’ 和’,'展开只匹配并转换展开值中的第一个字符。如果省略了模式，它将被视为?，它匹配每个字符。如果参数是@或*，则依次对每个位置参数应用大小写修改操作，展开就是结果列表。如果parameter是一个下标为@或*的数组变量，则大小写修改操作依次应用于数组的每个成员，展开就是结果列表。
${parameter@operator}
展开是参数值或参数本身信息的转换，具体取决于operator的值。每个操作符都是一个字母:
-
U
展开项是一个字符串，它是参数的值，小写字母转换为大写字母。
-
u
展开项是一个字符串，如果是字母，则是第一个字符转换为大写的参数值。
-
L
展开项是一个字符串，是参数值的大写字母转换为小写字母。
-
Q
展开项是一个字符串，它是参数的值，以可以作为输入重用的格式引用。
-
E
展开是一个字符串，它是参数的值，带有反斜杠转义序列，使用$’…'引用机制展开。
-
P
展开是一个字符串，它是将parameter的值当作提示字符串展开的结果(请参见控制提示符)。
-
A
展开是一个赋值语句或声明命令形式的字符串，如果求值，将使用其属性和值重新创建参数。
-
K
生成一个可能用引号括起来的parameter值版本，但它将索引数组和关联数组的值打印为一个用引号括起来的键-值对序列(参见数组)。
-
a
展开是由表示参数属性的标志值组成的字符串。
如果参数是’ @ ‘或’ * ‘，则依次对每个位置参数应用操作，展开就是结果列表。如果parameter是一个下标为’ @ ‘或’ * '的数组变量，则该操作依次应用于数组的每个成员，展开就是结果列表。
扩展的结果受下面描述的分词和文件名扩展的影响。
4. 命令替换
命令替换允许命令的输出替换命令本身。当一个命令用如下方式括起来时，就会发生命令替换:
$(command)
或：
`command`
Bash通过在子shell环境中执行命令并使用命令的标准输出替换命令替换，并删除末尾的换行符来执行展开。嵌入式换行不会被删除，但是在分词时可以删除它们。命令替换$(cat file)可以被等价但更快的$(< file)替代。
当使用旧式的反引号形式替换时，反斜杠保留其字面意思，除非后面跟着’ $ ‘、' `' ，或’ \ '。第一个没有反斜杠的反引号终止命令替换。当使用$(command)形式时，圆括号之间的所有字符组成命令;没有人受到特别对待。
命令替换可以是嵌套的。若要使用反引号形式进行嵌套，请使用反斜杠转义内部反引号。
如果替换出现在双引号内，则不会对结果执行单词分割和文件名展开。
zy@LS2-R910CQQT:~$ $(echo ls)
sources.list work
5. 算术扩展
算术展开允许对算术表达式求值和替换结果。算术展开的格式为:
$(( expression ))
表达式被当作在双引号内处理，但是括号内的双引号没有被特别处理。表达式中的所有标记都经过参数和变量展开、命令替换和引号删除。结果被视为要求值的算术表达式。算术展开可以嵌套。
根据下面列出的规则执行计算(请参阅Shell算术)。如果表达式无效，Bash将打印一条消息，指示标准错误失败，并且不会发生替换。
6. 进程替换
进程替换允许使用文件名引用进程的输入或输出。它的形式是
<(list)
或：
>(list)
进程列表是异步运行的，其输入或输出显示为文件名。这个文件名作为参数传递给当前命令作为展开的结果。如果使用>(list)表单，向文件写入将为list提供输入。如果使用<(list)形式，则应该读取作为参数传递的文件以获得list的输出。注意之间不能有空格。否则该结构将被解释为重定向。支持命名管道(FIFOs)或命名打开文件的/dev/fd方法的系统支持进程替换。
如果可用，进程替换将与参数和变量展开、命令替换和算术展开同时执行。
7. 分词
shell扫描参数展开、命令替换和算术展开的结果，这些结果没有出现在双引号中以进行单词拆分。
shell将$IFS的每个字符视为分隔符，并使用这些字符作为字段终止符将其他展开的结果分割为单词。如果IFS未设置，或其值恰好为<space><tab><newline>，则默认为<space>， <tab>和<newline>忽略前面展开结果的开始和结束处，并且任何不在开始或结束处的IFS字符序列用于分隔单词。如果IFS的值不是默认值，则忽略单词开头和结尾的空格字符空格、制表符和换行符序列，只要空格字符在IFS的值中(一个IFS空格字符)。IFS中的任何非IFS空白字符，以及任何相邻的IFS空白字符，都分隔字段。IFS空白字符序列也被视为分隔符。如果IFS的值为null，则不拆分。
显式的空参数("“或”)被保留并作为空字符串传递给命令。由于展开没有值的形参而产生的未带引号的隐式null实参将被删除。如果在双引号内展开没有值的参数，将产生一个空参数，并保留该参数并将其作为空字符串传递给命令。当带引号的空参数作为展开为非空的单词的一部分出现时，空参数将被删除。也就是说，单词-d "在单词拆分和空参数移除后变成-d。
注意，如果没有展开，则不执行分裂。
8. 文件名扩展
模式匹配：shell如何匹配模式。
拆字后，除非设置了-f选项(参见内置设置)，Bash会扫描每个单词中的字符*、?，和[。如果其中一个字符出现了，并且没有被引用，那么这个单词就被视为一个模式，并被匹配该模式的按字母顺序排序的文件名列表替换(参见模式匹配)。如果没有找到匹配的文件名，并且禁用shell选项nullglob，则该单词将保持不变。如果设置了nullglob选项，并且没有找到匹配项，则删除该单词。如果设置了failglobshell选项，但没有找到匹配项，则返回错误提示，不执行命令。如果启用了shell选项nocaseglob，则执行匹配而不考虑字母字符的大小写。
当一个模式用于文件名扩展时，字符’.‘必须显式匹配文件名的开头或紧跟着斜杠的位置，除非设置了shell选项dotglob。文件名’.'和‘. .‘必须始终显式匹配，即使设置了dotglob。在其他情况下，’.'字符没有得到特别对待。
当匹配文件名时，斜杠字符在模式中必须始终由斜杠显式匹配，但在其他匹配上下文中，它可以由下面描述的特殊模式字符匹配(参见模式匹配)。
有关nocaseglob、nullglob、failglob和dotglob选项的描述，请参见the shopt Builtin中对shopt的描述。
可以使用GLOBIGNORE shell变量来限制匹配模式的文件名集。如果设置了GLOBIGNORE，则将从匹配列表中删除与GLOBIGNORE中的某个模式匹配的每个匹配文件名。如果设置了nocaseglob选项，就会不考虑大小写而执行GLOBIGNORE中的模式匹配。文件名.和. .当GLOBIGNORE设置为非空时，总是被忽略。但是，将GLOBIGNORE设置为非空值的效果是启用dotglob shell选项，因此其他所有以.将匹配。获取忽略以.创建.*部分的GLOBIGNORE中的一个模式。当不设置GLOBIGNORE时，禁用dotglob选项。
8.1 模式匹配
模式中出现的任何字符，除了下面描述的特殊模式字符外，都与自身匹配。NUL字符不能出现在模式中。反斜杠转义以下字符;当匹配时，转义反斜杠将被丢弃。如果要按字面匹配，特殊模式字符必须用引号括起来。
特殊模式字符的含义如下:
-
*
匹配任何字符串，包括空字符串。当启用了globstar shell选项，并且’ * ‘被用于文件名扩展上下文时，两个相邻的’ * ‘被用作单个模式将匹配所有文件和零个或多个目录和子目录。如果后面跟一个’ / ‘，两个相邻的’ * '将只匹配目录和子目录。
-
?
匹配任意单个字符
-
[…]
匹配任何包含的字符。由连字符分隔的一对字符表示一个范围表达式;任何位于这两个字符之间的字符(包括使用当前区域设置的排序序列和字符集)都将被匹配。如果[后面的第一个字符是!或者匹配任何不包含的字符。A -可以作为集合中的第一个或最后一个字符进行匹配。A]可以通过包含它作为集合中的第一个字符来匹配。范围表达式中字符的排序顺序由当前区域设置和LC_COLLATE和LC_ALL shell变量的值(如果设置)决定。
例如，在默认的C语言环境中，[a-dx-z]等同于[abcdxyz]。许多区域设置按字典顺序对字符进行排序，在这些区域设置中[a-dx-z]通常不等同于[abcdxyz];例如，它可能等价于[aBbCcDdxXyYz]。要获得方括号表达式中范围的传统解释，可以通过将LC_COLLATE或LC_ALL环境变量设置为值C来强制使用C语言环境，或者启用globasciiranges shell选项。
在’[‘和’]'内，字符类可以使用语法[:class:]来指定，其中class是POSIX标准中定义的以下类之一:
alnum alpha ascii blank cntrl digit graph lower print punct space upper word xdigit
字符类与属于该类的任何字符匹配。单词字符类匹配字母、数字和字符’ _ '。
在’[‘和’]'内，可以使用语法[=c=]指定一个等价类，它匹配与字符c具有相同排序权重(由当前区域设置定义)的所有字符。
在’[‘和’]'中，语法[.symbol.]匹配排序符号符号。
如果使用内置的shopt启用了extglob shell选项，那么可以识别几个扩展模式匹配操作符。在下面的描述中，模式列表是一个由’ | '分隔的一个或多个模式组成的列表。复合模式可以使用以下一种或多种子模式形成:
-
?(pattern-list)
匹配零个或一个给定模式。
-
*(pattern-list)
匹配零次或多次给定模式。
-
+(pattern-list)
匹配给定模式的一次或多次出现。
-
@(pattern-list)
匹配给定的模式之一。
-
!(pattern-list)
匹配除一个模式以外的任何模式。
针对长字符串的复杂扩展模式匹配速度很慢，特别是当模式包含交替而字符串包含多个匹配时。对较短的字符串使用单独的匹配，或者使用字符串数组代替单一的长字符串，可能更快。
9. 引号去除
在前面的展开之后，所有非由上述展开之一产生的字符\、’和"都将被删除。
