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
[] 字符扩展
大括号扩展
变量扩展
子命令扩展
算数扩展

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。

bash

$ set -o noglob
# 或者
$ set -f

下面的命令可以重新打开扩展。

bash

$  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。

bash

$ 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。

bash

# 进入 /home/me/foo 目录
$ cd ~/foo

~user表示扩展成用户user的主目录。

bash

$  echo ~foo
/home/foo

$ echo ~root
/root

如果~user的user是不存在的用户名，则波浪号扩展不起作用。

bash

$ echo ~nonExistedUser
~nonExistedUser

~+会扩展成当前所在的目录，等同于pwd命令。

bash

$ 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。

bash

# 存在文件 a.txt 和 b.txt
$ ls ?.txt
a.txt b.txt

如果匹配多个字符，就需要多个?连用。

bash

# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls ??.txt
ab.txt

? 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。

bash

# 当前目录有 a.txt 文件
# 如果?.txt可以扩展成文件名，echo命令会输出扩展后的结果
$ echo ?.txt
a.txt

# 当前目录为空目录
# 如果不能扩展成文件名，echo就会原样输出?.txt
$ echo ?.txt
?.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。

bash

# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls *.txt
a.txt b.txt ab.txt

如果想输出当前目录的所有文件，直接用*即可。

bash

$ ls *

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.*。

bash

# 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.[!.]*。

bash

$ 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。

bash

# 当前目录不存在 c 开头的文件
$ echo c*.txt
c*.txt

bash

# 子目录有一个 a.txt
# 无效的写法
$ ls *.txt

# 有效的写法
$ ls */*.txt

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。

bash

# 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

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。

bash

# 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

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。

bash

# 存在 aaa、bbb、aba 三个文件
# [!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
$ ls ?[!a]?
aba bbb

注意

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]。

bash

# 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。

bash

$ ls report[!1–3].txt
report4.txt report5.txt

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。

bash

$ 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。

bash

$ 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

注意

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。

bash

$ echo {1 , 2}
{1 , 2}

逗号前面可以没有值，表示扩展的第一项为空。

bash

$ cp a.log{,.bak}

# 等同于
# cp a.log a.log.bak

大括号可以嵌套。

bash

$ 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。

bash

$ 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）。

bash

$ 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。

bash

# 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。

bash

$ echo {a..c}
a b c

这种简写形式支持逆序。

bash

$ echo {c..a}
c b a

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。

bash

$ echo {a1..3c}
{a1..3c}

这种简写形式可以嵌套使用，形成复杂的扩展。

bash

$ 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。

bash

# 该命令会新建36个子目录，每个子目录的名字都是”年份-月份“
$ mkdir {2007..2009}-{01..12}

这个写法的另一个常见用途，是直接用于for循环。

bash

for i in {1..4}
do
  echo $i
done

如果整数前面有前导0，扩展输出的每一项都有前导0。

bash

$ 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。

bash

$ echo {0..8..2}
0 2 4 6 8

多个简写形式连用，会有循环处理的效果。

bash

$ echo {a..c}{1..3}
a1 a2 a3 b1 b2 b3 c1 c2 c3

变量扩展

Bash 将美元符号$开头的词元视为变量，将其扩展成变量值，详见《Bash 变量》一章。

bash

$ echo $SHELL
/bin/bash

变量名除了放在美元符号后面，也可以放在${}里面。

bash

$ echo ${SHELL}
/bin/bash

${!string*}或${!string@}返回所有匹配给定字符串string的变量名。

bash

# ${!S*}扩展成所有以S开头的变量名
$ echo ${!S*}
SECONDS SHELL SHELLOPTS SHLVL SSH_AGENT_PID SSH_AUTH_SOCK

子命令扩展

$(...)可以扩展成另一个命令的运行结果，该命令的所有输出都会作为返回值。

bash

$ echo $(date)
Tue Jan 28 00:01:13 CST 2020

还有另一种较老的语法，子命令放在反引号之中，也可以扩展成命令的运行结果。

bash

$ echo `date`
Tue Jan 28 00:01:13 CST 2020

$(...)可以嵌套，比如$(ls $(pwd))

算术扩展

$((...))可以扩展成整数运算的结果，详见《Bash 的算术运算》一章。

bash

$ echo $((2 + 2))
4

字符类

[[:class:]]表示一个字符类，扩展成某一类特定字符之中的一个。

[[:alnum:]]：匹配任意英文字母与数字 [[:alpha:]]：匹配任意英文字母 [[:blank:]]：空格和 Tab 键。 [[:cntrl:]]：ASCII 码 0-31 的不可打印字符。 [[:digit:]]：匹配任意数字 0-9。 [[:graph:]]：A-Z、a-z、0-9 和标点符号。 [[:lower:]]：匹配任意小写字母 a-z。 [[:print:]]：ASCII 码 32-127 的可打印字符。 [[:punct:]]：标点符号（除了 A-Z、a-z、0-9 的可打印字符）。 [[:space:]]：空格、Tab、LF（10）、VT（11）、FF（12）、CR（13）。 [[:upper:]]：匹配任意大写字母 A-Z。 [[:xdigit:]]：16进制字符（A-F、a-f、0-9）。

bash

$ echo [[:upper:]]*

字符类的第一个方括号后面，可以加上感叹号!，表示否定。比如，[![:digit:]]匹配所有非数字。

bash

# 输出所有不以数字开头的文件名
$ echo [![:digit:]]*

字符类也属于文件名扩展，如果没有匹配的文件名，字符类就会原样输出。

bash

# 不存在以大写字母开头的文件
$ echo [[:upper:]]*
[[:upper:]]*

使用注意点

1.通配符是先解释，再执行。

Bash 接收到命令以后，发现里面有通配符，会进行通配符扩展，然后再执行命令。

2.文件名扩展在不匹配时，会原样输出

文件名扩展在没有可匹配的文件时，会原样输出。

3.只适用于单层路径

所有文件名扩展只匹配单层路径，不能跨目录匹配，即无法匹配子目录里面的文件。或者说，?或*这样的通配符，不能匹配路径分隔符（/）。

Bash 4.0 新增了一个globstar参数，允许**匹配零个或多个子目录，详见后面shopt命令的介绍。

4.文件名可以使用通配符

Bash 允许文件名使用通配符，即文件名包括特殊字符。这时引用文件名，需要把文件名放在单引号或双引号里面。

bash

$ touch 'fo*'
$ ls
fo*

上面代码创建了一个fo文件，这时就是文件名的一部分。

量词语法

量词语法用来控制模式匹配的次数。它只有在 Bash 的extglob参数打开的情况下才能使用，不过一般是默认打开的。下面的命令可以查询。

bash

$ shopt extglob
extglob        	on

如果extglob参数是关闭的，可以用下面的命令打开。

bash

$ shopt -s extglob

量词语法有下面几个。

?(pattern-list)：模式匹配零次或一次。 *(pattern-list)：模式匹配零次或多次。 +(pattern-list)：模式匹配一次或多次。 @(pattern-list)：只匹配一次模式。 !(pattern-list)：匹配给定模式以外的任何内容。

bash

# ?(.)匹配零个或一个点
$ ls abc?(.)txt
abctxt abc.txt

量词语法也属于文件名扩展，如果不存在可匹配的文件，就会原样输出。

shopt 命令

shopt命令可以调整 Bash 的行为。它有好几个参数跟通配符扩展有关。

shopt命令的使用方法如下。

bash

# 打开某个参数
$ shopt -s [optionname]

# 关闭某个参数
$ shopt -u [optionname]

# 查询某个参数关闭还是打开
$ shopt [optionname]

dotglob 参数

dotglob参数可以让扩展结果包括隐藏文件（即点开头的文件）。

正常情况下，扩展结果不包括隐藏文件。

打开dotglob，就会包括隐藏文件。

bash

$ ls *
abc.txt

$ shopt -s dotglob
$ ls *
abc.txt .config

nullglob 参数

nullglob参数可以让通配符不匹配任何文件名时，返回空字符。

默认情况下，通配符不匹配任何文件名时，会保持不变。

打开nullglob参数，就可以让不匹配的通配符返回空字符串。

bash

$ rm b*
rm: 无法删除'b*': 没有那个文件或目录

$ shopt -s nullglob
$ rm b*
rm: 缺少操作数

failglob 参数

failglob参数使得通配符不匹配任何文件名时，Bash 会直接报错，而不是让各个命令去处理。

bash

$ shopt -s failglob
$ rm b*
bash: 无匹配: b*

上面例子中，打开failglob以后，由于b*不匹配任何文件名，Bash 直接报错了，不再让rm命令去处理。

extglob 参数

extglob参数使得 Bash 支持 ksh 的一些扩展语法。它默认应该是打开的。

bash

$ shopt extglob
extglob        	on

它的主要应用是支持量词语法。如果不希望支持量词语法，可以用下面的命令关闭。

bash

$ shopt -u extglob

nocaseglob 参数

nocaseglob参数可以让通配符扩展不区分大小写。

bash

$ shopt -s nocaseglob
$ ls /windows/program*
/windows/ProgramData
/windows/Program Files
/windows/Program Files (x86)

上面例子中，打开nocaseglob以后，program*就不区分大小写了，可以匹配ProgramData等。

globstar 参数

globstar参数可以使得**匹配零个或多个子目录。该参数默认是关闭的。

打开globstar参数以后，**匹配零个或多个子目录。因此，**/*.txt就可以得到想要的结果。

bash

$ shopt -s globstar
$ ls **/*.txt
a.txt  sub1/b.txt  sub1/sub2/c.txt

Bash的模式扩展 ​

简介 ​

波浪线扩展 ​

? 字符扩展 ​

* 字符扩展 ​

方括号扩展 ​

[start-end] 扩展 ​

大括号扩展 ​

{start..end} 扩展 ​

变量扩展 ​

子命令扩展 ​

算术扩展 ​

字符类 ​

使用注意点 ​

1.通配符是先解释，再执行。 ​

2.文件名扩展在不匹配时，会原样输出 ​

3.只适用于单层路径 ​

4.文件名可以使用通配符 ​

量词语法 ​

shopt 命令 ​

dotglob 参数 ​

nullglob 参数 ​

failglob 参数 ​

extglob 参数 ​

nocaseglob 参数 ​

globstar 参数 ​

Bash的模式扩展

简介

波浪线扩展

`?` 字符扩展

`*` 字符扩展

方括号扩展

[start-end] 扩展

大括号扩展

{start..end} 扩展

变量扩展

子命令扩展

算术扩展

字符类

使用注意点

1.通配符是先解释，再执行。

2.文件名扩展在不匹配时，会原样输出

3.只适用于单层路径

4.文件名可以使用通配符

量词语法

shopt 命令

dotglob 参数

nullglob 参数

failglob 参数

extglob 参数

nocaseglob 参数

globstar 参数