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
本章介绍这八种扩展。
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。这一点务必需要记住。
模块扩展的英文单词是globbing
,这个词来自于早期的 Unix 系统有一个/etc/glob
文件,保存扩展的模板。后来 Bash 内置了这个功能,但是这个名字就保留了下来。
模式扩展与正则表达式的关系是,模式扩展早于正则表达式出现,可以看作是原始的正则表达式。它的功能没有正则那么强大灵活,但是优点是简单和方便。
Bash 允许用户关闭扩展。
$ set -o noglob
# 或者
$ set -f
下面的命令可以重新打开扩展。
$ set +o noglob
# 或者
$ set +f
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
表示扩展成主目录的某个子目录,dir
是主目录里面的一个子目录名。
# 进入 /home/me/foo 目录
$ cd ~/foo
~user
表示扩展成用户user
的主目录。
$ echo ~foo
/home/foo
$ echo ~root
/root
上面例子中,Bash 会根据波浪号后面的用户名,返回该用户的主目录。
如果~user
的user
是不存在的用户名,则波浪号扩展不起作用。
$ echo ~nonExistedUser
~nonExistedUser
~+
会扩展成当前所在的目录,等同于pwd
命令。
$ cd ~/foo
$ echo ~+
/home/me/foo
?
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
上面命令中,?
表示单个字符,所以会同时匹配a.txt
和b.txt
。
如果匹配多个字符,就需要多个?
连用。
# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls ??.txt
ab.txt
上面命令中,??
匹配了两个字符。
?
字符扩展属于文件名扩展,只有文件确实存在的前提下,才会发生扩展。如果文件不存在,扩展就不会发生。
# 当前目录有 a.txt 文件
$ echo ?.txt
a.txt
# 当前目录为空目录
$ echo ?.txt
?.txt
上面例子中,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
。
*
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
上面例子中,*.txt
代表后缀名为.txt
的所有文件。
如果想输出当前目录的所有文件,直接用*
即可。
$ ls *
*
可以匹配空字符,下面是一个例子。
# 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.*
。
# 显示所有隐藏文件
$ echo .*
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.[!.]*
。
$ echo .[!.]*
注意,*
字符扩展属于文件名扩展,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。
# 当前目录不存在 c 开头的文件
$ echo c*.txt
c*.txt
上面例子中,当前目录里面没有c
开头的文件,导致c*.txt
会原样输出。
*
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。
Bash 4.0 引入了一个参数globstar
,当该参数打开时,允许**
匹配零个或多个子目录。因此,**/*.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。详细介绍请看后面shopt
命令的介绍。
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
上面例子中,[ab]
可以匹配a
或b
,前提是确实存在相应的文件。
方括号扩展属于文件名匹配,即扩展后的结果必须符合现有的文件路径。如果不存在匹配,就会保持原样,不进行扩展。
# 不存在文件 a.txt 和 b.txt
$ ls [ab].txt
ls: 无法访问'[ab].txt': 没有那个文件或目录
上面例子中,由于扩展后的文件不存在,[ab].txt
就原样输出了,导致ls
命名报错。
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
上面命令中,[!a]
表示文件名第二个字符不是a
的文件名,所以返回了aba
和bbb
两个文件。
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-]
。
[start-end] 扩展
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]
。
# 存在文件 a.txt、b.txt 和 c.txt
$ ls [a-c].txt
a.txt
b.txt
c.txt
# 存在文件 report1.txt、report2.txt 和 report3.txt
$ ls report[0-9].txt
report1.txt
report2.txt
report3.txt
...
下面是一些常用简写的例子。
[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。[abc]*
:所有以a
、b
、c
字符之一开头的文件名。program.[co]
:文件program.c
与文件program.o
。BACKUP.[0-9][0-9][0-9]
:所有以BACKUP.
开头,后面是三个数字的文件名。
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。
$ echo report[!1–3].txt
report4.txt report5.txt
上面代码中,[!1-3]
表示排除1、2和3。
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
注意,大括号扩展不是文件名扩展。它会扩展成所有给定的值,而不管是否有对应的文件存在。
$ ls {a,b,c}.txt
ls: 无法访问'a.txt': 没 有那个文件或目录
ls: 无法访问'b.txt': 没有那个文件或目录
ls: 无法访问'c.txt': 没有那个文件或目录
上面例子中,即使不存在对应的文件,{a,b,c}
依然扩展成三个文件名,导致ls
命令报了三个错误。
另一个需要注意的地方是,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
大括号可以嵌套。
$ echo {j{p,pe}g,png}
jpg jpeg png
$ echo a{A{1,2},B{3,4}}b
aA1b aA2b aB3b aB4b
大括号也可以与其他模式联用,并且总是先于其他模式进行扩展。
$ echo /bin/{cat,b*}
/bin/cat /bin/b2sum /bin/base32 /bin/base64 ... ...
# 基本等同于
$ echo /bin/cat;echo /bin/b*
上面例子中,会先进行大括号扩展,然后进行*
扩展,等同于执行两条echo
命令。
大括号可以用于多字符的模式,方括号不行(只能匹配单字符)。
$ echo {cat,dog}
cat dog
由于大括号扩展{...}
不是文件名扩展,所以它总是会扩展的。这与方括号扩展[...]
完全不同,如果匹配的文件不存在,方括号就不会扩展。这一点要注意区分。
# 不存在 a.txt 和 b.txt
$ echo [ab].txt
[ab].txt
$ echo {a,b}.txt
a.txt b.txt
上面例子中,如果不存在a.txt
和b.txt
,那么[ab].txt
就会变成一个普通的文件名,而{a,b}.txt
可以照样扩展。
start..end 扩展
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
注意,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。
$ echo {a1..3c}
{a1..3c}
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
大括号扩展的常见用途为新建一系列目录。
$ mkdir {2007..2009}-{01..12}
上面命令会新建36个子目录,每个子目录的名字都是”年份-月份“。
这个写法的另一个常见用途,是直接用于for
循环。
for i in {1..4}
do
echo $i
done
上面例子会循环4次。
如果整数前面有前导0
,扩展输出的每一项都有前导0
。
$ echo {01..5}
01 02 03 04 05
$ echo {001..5}
001 002 003 004 005
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