Bash 变量赋值与重新赋值教程：Shell 脚本编程入门

介绍

本教程将指导你完成在 Bash（一种流行的 shell 脚本语言）中分配和重新分配变量的过程。变量是 Bash 脚本编写中的基本构建块，允许你存储和操作数据。在这个实践实验（Lab）中，你将学习如何声明变量，为它们赋值，并在命令和脚本中使用它们。通过本教程，你将对如何在 Bash 中有效地使用变量有一个扎实的理解，从而能够编写更强大、更灵活的脚本。

创建和分配 Bash 变量

在 Bash 中，变量允许你存储数据，这些数据可以在你的脚本中稍后被访问和修改。让我们从创建一个简单的变量并为其赋值开始。

在 LabEx 环境中打开一个新的终端。你应该位于 /home/labex/project 目录中。

要在 Bash 中为变量赋值，请使用以下语法：

variable_name=value

请注意，等号周围不能有空格。

让我们创建第一个变量：

在终端中，键入以下命令并按 Enter 键：

name="John"

要显示变量的值，请使用 echo 命令，并在变量名前面加上美元符号（$）：

echo $name

你应该看到以下输出：

John

你也可以在变量名周围使用双引号：

echo "My name is $name"

输出：

My name is John

要为同一个变量重新分配一个新值，只需再次使用赋值运算符（=）：

name="Alice"
echo "My name is $name"

输出：

My name is Alice

变量命名规则

在 Bash 中创建变量时，请遵循以下命名约定：

变量名可以包含字母、数字和下划线
变量名必须以字母或下划线开头
变量名区分大小写
变量名中不允许有空格

让我们创建一个文件来练习使用变量。在 WebIDE 中，在项目目录中创建一个名为 variables.sh 的新文件：

单击 IDE 中的“新建文件”图标
将文件命名为 variables.sh
将以下代码添加到文件中：

#!/bin/bash

## Assigning variables
first_name="John"
last_name="Doe"
age=25

## Displaying variables
echo "First name: $first_name"
echo "Last name: $last_name"
echo "Age: $age"

## Reassigning variables
first_name="Jane"
echo "Updated first name: $first_name"

通过按 Ctrl+S 或单击文件 → 保存来保存文件
通过在终端中运行以下命令使脚本可执行：

chmod +x variables.sh

使用以下命令运行脚本：

./variables.sh

你应该看到以下输出：

First name: John
Last name: Doe
Age: 25
Updated first name: Jane

这演示了如何创建变量，为它们赋值，以及重新分配新值。

使用变量值和字符串操作

在这一步中，我们将探索在 Bash 中使用变量值的不同方法，包括字符串操作和算术计算。

字符串操作

Bash 提供了几种方法来操作存储在变量中的字符串值。

在项目目录中创建一个名为 string_operations.sh 的新文件：

#!/bin/bash

## String concatenation
greeting="Hello"
name="World"
message="$greeting $name"
echo $message

## String length
text="Welcome to Bash scripting"
length=${#text}
echo "The length of '$text' is $length characters"

## Extracting substrings
substring=${text:0:7}
echo "Substring: $substring"

## Converting to uppercase and lowercase
uppercase=${text^^}
lowercase=${text,,}
echo "Uppercase: $uppercase"
echo "Lowercase: $lowercase"

保存文件并使其可执行：

chmod +x string_operations.sh

运行脚本：

./string_operations.sh

你应该看到类似于以下的输出：

Hello World
The length of 'Welcome to Bash scripting' is 25 characters
Substring: Welcome
Uppercase: WELCOME TO BASH SCRIPTING
Lowercase: welcome to bash scripting

算术运算

Bash 也允许你使用变量执行算术运算。

在项目目录中创建一个名为 arithmetic_operations.sh 的新文件：

#!/bin/bash

## Assigning numeric values
x=5
y=3

## Basic arithmetic operations
sum=$((x + y))
difference=$((x - y))
product=$((x * y))
quotient=$((x / y))
remainder=$((x % y))

## Display results
echo "x = $x, y = $y"
echo "Sum: $x + $y = $sum"
echo "Difference: $x - $y = $difference"
echo "Product: $x * $y = $product"
echo "Quotient: $x / $y = $quotient"
echo "Remainder: $x % $y = $remainder"

## Increment and decrement
echo "Initial value of x: $x"
x=$((x + 1))
echo "After increment: $x"
x=$((x - 1))
echo "After decrement: $x"

## Compound assignment operators
x+=5
echo "After x+=5: $x"
x-=2
echo "After x-=2: $x"

保存文件并使其可执行：

chmod +x arithmetic_operations.sh

运行脚本：

./arithmetic_operations.sh

你应该看到类似于以下的输出：

x = 5, y = 3
Sum: 5 + 3 = 8
Difference: 5 - 3 = 2
Product: 5 * 3 = 15
Quotient: 5 / 3 = 1
Remainder: 5 % 3 = 2
Initial value of x: 5
After increment: 6
After decrement: 5
After x+=5: 10
After x-=2: 8

将用户输入读取到变量中

变量也可以存储用户提供的输入。让我们创建一个提示用户输入的脚本：

创建一个名为 user_input.sh 的文件：

#!/bin/bash

## Prompt the user for their name
echo "What is your name?"
read user_name

## Prompt the user for their age
echo "How old are you?"
read user_age

## Display the information
echo "Hello, $user_name! You are $user_age years old."

## Calculate birth year (approximate)
current_year=$(date +%Y)
birth_year=$((current_year - user_age))
echo "You were likely born in $birth_year."

保存文件并使其可执行：

chmod +x user_input.sh

运行脚本：

./user_input.sh

当被提示时，输入你的姓名和年龄。脚本将显示一个问候语并计算你大概的出生年份。

这一步向你展示了如何使用变量执行各种操作，包括字符串操作、算术计算和读取用户输入。

在脚本和命令中使用变量

在这一步中，我们将探讨如何在 Bash 脚本和命令中有效地使用变量。我们将创建一个实用的脚本，演示变量在各种场景中的用法。

创建一个带有变量的基本脚本

让我们创建一个脚本，计算购物车中商品的 total 价格：

在项目目录中创建一个名为 shopping_cart.sh 的新文件：

#!/bin/bash

## Initialize variables for items and their prices
item1="Laptop"
price1=999
item2="Headphones"
price2=149
item3="Mouse"
price3=25

## Calculate the total price
total=$((price1 + price2 + price3))

## Display the shopping cart
echo "Shopping Cart:"
echo "-------------"
echo "$item1: \$$price1"
echo "$item2: \$$price2"
echo "$item3: \$$price3"
echo "-------------"
echo "Total: \$$total"

## Apply a discount if the total is over $1000
discount_threshold=1000
discount_rate=10

if [ $total -gt $discount_threshold ]; then
  discount_amount=$((total * discount_rate / 100))
  discounted_total=$((total - discount_amount))
  echo "Discount (${discount_rate}%): -\$$discount_amount"
  echo "Final Total: \$$discounted_total"
fi

保存文件并使其可执行：

chmod +x shopping_cart.sh

运行脚本：

./shopping_cart.sh

你应该看到以下输出：

Shopping Cart:
-------------
Laptop: $999
Headphones: $149
Mouse: $25
-------------
Total: $1173
Discount (10%): -$117
Final Total: $1056

使用命令替换（Command Substitution）的变量

命令替换允许你捕获命令的输出并将其存储在变量中。让我们创建一个演示此功能的脚本：

创建一个名为 system_info.sh 的新文件：

#!/bin/bash

## Get current date and time
current_date=$(date +"%Y-%m-%d")
current_time=$(date +"%H:%M:%S")

## Get system information
hostname=$(hostname)
os_type=$(uname -s)
kernel_version=$(uname -r)
uptime_info=$(uptime -p)
memory_free=$(free -h | awk '/^Mem:/ {print $4}')
disk_free=$(df -h / | awk 'NR==2 {print $4}')

## Display the information
echo "System Information Report"
echo "========================="
echo "Date: $current_date"
echo "Time: $current_time"
echo "Hostname: $hostname"
echo "OS Type: $os_type"
echo "Kernel Version: $kernel_version"
echo "Uptime: $uptime_info"
echo "Free Memory: $memory_free"
echo "Free Disk Space: $disk_free"

保存文件并使其可执行：

chmod +x system_info.sh

运行脚本：

./system_info.sh

你应该看到类似于以下的输出（具体数值取决于你的系统）：

System Information Report
=========================
Date: 2023-11-20
Time: 14:30:25
Hostname: labex
OS Type: Linux
Kernel Version: 5.15.0-1015-aws
Uptime: up 2 hours, 15 minutes
Free Memory: 1.2Gi
Free Disk Space: 15G

在循环中使用变量

变量在循环中特别有用。让我们创建一个演示此功能的脚本：

创建一个名为 countdown.sh 的新文件：

#!/bin/bash

## Get countdown start value from user
echo "Enter a number to start countdown:"
read count

## Validate that input is a number
if [[ ! $count =~ ^[0-9]+$ ]]; then
  echo "Error: Please enter a valid number"
  exit 1
fi

## Perform countdown
echo "Starting countdown from $count:"
while [ $count -gt 0 ]; do
  echo $count
  count=$((count - 1))
  sleep 1
done

echo "Blast off!"

保存文件并使其可执行：

chmod +x countdown.sh

运行脚本：

./countdown.sh

当被提示时，输入一个小数字（例如 5）。

该脚本将从你输入的数字开始倒数，打印每个数字，然后在最后打印“Blast off!”。

这些示例演示了如何在 Bash 脚本的不同上下文中，使用变量，使它们更具动态性和灵活性。

变量作用域和特殊变量

在最后一步中，我们将探索 Bash 中的变量作用域，并了解 Bash 提供的特殊变量。

理解变量作用域

在 Bash 中，变量可以具有不同的作用域，这决定了它们可以在哪里被访问：

全局变量：这些变量可以在整个脚本中访问
局部变量：这些变量只能在特定的函数或代码块中访问

让我们创建一个脚本来演示变量作用域：

创建一个名为 variable_scope.sh 的新文件：

#!/bin/bash

## Global variable
global_var="I am a global variable"

## Function that demonstrates variable scope
demo_scope() {
  ## Local variable
  local local_var="I am a local variable"

  ## Access global variable
  echo "Inside function: global_var = $global_var"

  ## Access local variable
  echo "Inside function: local_var = $local_var"

  ## Modify global variable
  global_var="Global variable modified"
}

## Main script
echo "Before function call: global_var = $global_var"

## This will fail because local_var doesn't exist yet
echo "Before function call: local_var = $local_var"

## Call the function
demo_scope

## After function call
echo "After function call: global_var = $global_var"

## This will fail because local_var is only accessible within the function
echo "After function call: local_var = $local_var"

保存文件并使其可执行：

chmod +x variable_scope.sh

运行脚本：

./variable_scope.sh

你应该看到类似于以下的输出：

Before function call: global_var = I am a global variable
Before function call: local_var =
Inside function: global_var = I am a global variable
Inside function: local_var = I am a local variable
After function call: global_var = Global variable modified
After function call: local_var =

请注意：

全局变量 global_var 可以在函数内部和外部访问
局部变量 local_var 只能在函数内部访问
对全局变量的更改在函数结束后仍然存在

使用特殊变量

Bash 提供了几个包含特定信息的特殊变量。让我们来探索其中的一些：

创建一个名为 special_variables.sh 的新文件：

#!/bin/bash

## Special variables demonstration
echo "Script name: $0"
echo "Process ID: $$"
echo "Number of arguments: $#"
echo "All arguments: $@"
echo "Exit status of last command: $?"
echo "Current user: $USER"
echo "Current hostname: $HOSTNAME"
echo "Random number: $RANDOM"

## Function to demonstrate positional parameters
show_params() {
  echo "Function received $## parameters"
  echo "Parameter 1: $1"
  echo "Parameter 2: $2"
  echo "Parameter 3: $3"
}

## Call the function with parameters
echo -e "\nCalling function with parameters:"
show_params apple banana cherry

## Demonstrate positional parameters to the script
echo -e "\nScript positional parameters:"
echo "Parameter 1: $1"
echo "Parameter 2: $2"
echo "Parameter 3: $3"

保存文件并使其可执行：

chmod +x special_variables.sh

使用一些参数运行脚本：

./special_variables.sh arg1 arg2 arg3

你应该看到类似于以下的输出：

Script name: ./special_variables.sh
Process ID: 12345
Number of arguments: 3
All arguments: arg1 arg2 arg3
Exit status of last command: 0
Current user: labex
Current hostname: labex
Random number: 23456

Calling function with parameters:
Function received 3 parameters
Parameter 1: apple
Parameter 2: banana
Parameter 3: cherry

Script positional parameters:
Parameter 1: arg1
Parameter 2: arg2
Parameter 3: arg3

环境变量

环境变量是影响 shell 和程序行为的特殊变量。让我们创建一个脚本来探索它们：

创建一个名为 environment_variables.sh 的新文件：

#!/bin/bash

## Display common environment variables
echo "HOME directory: $HOME"
echo "Current user: $USER"
echo "Shell: $SHELL"
echo "Path: $PATH"
echo "Current working directory: $PWD"
echo "Terminal: $TERM"
echo "Language: $LANG"

## Creating and exporting a new environment variable
echo -e "\nCreating a new environment variable:"
MY_VAR="Hello from environment variable"
export MY_VAR
echo "MY_VAR = $MY_VAR"

## Demonstrate that child processes inherit environment variables
echo -e "\nAccessing environment variable from a child process:"
bash -c 'echo "Child process sees MY_VAR = $MY_VAR"'

## Remove the environment variable
echo -e "\nRemoving the environment variable:"
unset MY_VAR
echo "MY_VAR = $MY_VAR (should be empty)"

保存文件并使其可执行：

chmod +x environment_variables.sh

运行脚本：

./environment_variables.sh

你应该看到输出，显示了各种环境变量，并演示了如何创建、访问和删除它们。

这一步向你展示了变量作用域在 Bash 中的工作方式，并向你介绍了在脚本中提供有用信息的特殊变量。

总结

在这个实验中，你已经学习了在 Bash 脚本中处理变量的基础知识。你获得了以下方面的实践经验：

创建变量并为其赋值
使用字符串操作和算术计算
在脚本和命令中使用变量
理解变量作用域并使用特殊变量

这些技能构成了 Bash 脚本的基础，并将使你能够编写更复杂和强大的脚本。变量是使你的脚本具有动态性和可重用性的重要工具，它们允许脚本适应不同的输入和场景。

在继续你的 Bash 脚本之旅时，请记住以下关键点：

始终选择描述性的变量名
在编写函数时，要注意变量作用域
使用特殊变量来访问脚本中的有用信息
利用环境变量进行配置和自定义

有了这些技能，你现在已经能够创建更复杂的 Bash 脚本，以实现任务自动化和系统管理。

如何在 Bash 中赋值和重新赋值变量

介绍

创建和分配 Bash 变量

变量命名规则

使用变量值和字符串操作

字符串操作

算术运算

将用户输入读取到变量中

在脚本和命令中使用变量

创建一个带有变量的基本脚本

使用命令替换（Command Substitution）的变量

在循环中使用变量

变量作用域和特殊变量

理解变量作用域

使用特殊变量

环境变量

总结