Linux Shell脚本之流程控制语句举例详解

在掌握了Shell脚本的变量与运算之后，流程控制就成了构建复杂脚本的关键环节。它让脚本能够根据不同的条件自行选择执行路径，或者反复执行某个任务，从而实现真正的灵活和自动化。说白了，没有流程控制，脚本就是一条路走到黑，有了它，才能像人一样“判断”和“循环”。

思维导图

一、条件判断

if 语句是条件控制里最基础、最常用的结构。它的核心逻辑很简单：评估一个命令的退出状态码。如果退出码是 0（表示成功），条件就算成立；如果非 0（表示失败），条件就不成立。

if 的基本结构

格式：

if [ 条件判断 ]; then
  # 条件为真时执行的代码块
fi

代码示例：检查文件是否存在

#!/bin/bash
TARGET_FILE="/etc/hosts"

if [ -f "$TARGET_FILE" ]; then
  echo "文件 '$TARGET_FILE' 存在。"
fi

if...else 结构

格式：

if [ 条件判断 ]; then
  # 条件为真时执行的代码块
else
  # 条件为假时执行的代码块
fi

代码示例：判断目录是否存在

#!/bin/bash
TARGET_DIR="/var/log/non_existent_dir"

if [ -d "$TARGET_DIR" ]; then
  echo "目录 '$TARGET_DIR' 存在。"
else
  echo "目录 '$TARGET_DIR' 不存在，将尝试创建。"
  mkdir -p "$TARGET_DIR"
fi

if...elif...else 结构

格式：

if [ 条件1 ]; then
  # 条件1为真时执行
elif [ 条件2 ]; then
  # 条件1为假，但条件2为真时执行
else
  # 以上所有条件都为假时执行
fi

代码示例：根据HTTP状态码判断响应

#!/bin/bash
HTTP_CODE=200

if [ $HTTP_CODE -eq 200 ]; then
  echo "请求成功 (OK)"
elif [ $HTTP_CODE -eq 404 ]; then
  echo "资源未找到 (Not Found)"
elif [ $HTTP_CODE -eq 500 ]; then
  echo "服务器内部错误 (Internal Server Error)"
else
  echo "收到未知的HTTP状态码: $HTTP_CODE"
fi

条件判断的实现：test 和 [ ]

在Shell里，if 后面的条件通常由 test 命令或者它的等价形式 [ ... ] 来实现。而 [[ ... ]] 是 [ ... ] 的扩展版本，功能更强大，支持模式匹配、逻辑与/或等操作。

常见判断类型：

文件测试: -f（是普通文件？），-d（是目录？），-e（存在？），-s（大小非0？），-r（可读？），-w（可写？），-x（可执行？）
字符串比较: "$str1" = "$str2"，"$str1" != "$str2"，-z "$str"（字符串为空？），-n "$str"（字符串非空？）
整数比较: -eq（等于），-ne（不等于），-gt（大于），-ge（大于等于），-lt（小于），-le（小于等于）

二、循环结构

循环用来重复执行一段代码，直到满足某个退出条件为止。Shell提供了几种循环方式，各有各的适用场景。

for 循环

for 循环最擅长遍历一个列表——可以是字符串、文件名、数字序列等，也可以写C语言风格的数值循环。

格式（遍历列表）：

for variable_name in item1 item2 item3 ...; do
  # 循环体
done

代码示例（遍历并重命名文件）：

#!/bin/bash
# 将所有 .txt 文件重命名为 .txt.bak
for filename in *.txt; do
  if [ -f "$filename" ]; then
    echo "正在备份: $filename -> ${filename}.bak"
    mv "$filename" "${filename}.bak"
  fi
done

格式（C风格数值循环）：

for (( initialization; condition; step )); do
  # 循环体
done

代码示例（执行三次ping测试）：

#!/bin/bash
TARGET_HOST="8.8.8.8"

for (( i=1; i<=3; i++ )); do
  echo "--- 第 $i 次 PING 测试 ---"
  ping -c 1 "$TARGET_HOST"
done

while 循环

while 循环的逻辑是：每次迭代前先检查条件，条件为真就继续执行循环体，直到条件变假为止。

格式：

while [ 条件判断 ]; do
  # 循环体
done

代码示例：逐行读取文件

#!/bin/bash
CONFIG_FILE="/etc/fstab"

while read -r line; do
  # 忽略注释和空行
  if [[ "$line" =~ ^# || -z "$line" ]]; then
    continue
  fi
  echo "读取到配置行: $line"
done < "$CONFIG_FILE"

until 循环

until 循环和 while 正好相反：只要条件为假，就继续执行循环体，直到条件变为真才停止。可以理解为“直到……才停止”。

格式：

until [ 条件判断 ]; do
  # 循环体
done

代码示例：等待服务端口启动

#!/bin/bash
PORT=8080
TIMEOUT=10
COUNT=0

until nc -z localhost $PORT >/dev/null 2>&1; do
  if [ $COUNT -ge $TIMEOUT ]; then
    echo "等待端口 $PORT 超时！"
    exit 1
  fi
  echo "端口 $PORT 尚未启动，等待1秒..."
  sleep 1
  COUNT=$((COUNT + 1))
done

echo "端口 $PORT 已成功启动！"

循环控制：break 和 continue

• break: 立即从当前循环中完全跳出来。
• continue: 跳过当前循环的剩余部分，直接开始下一次迭代。

代码示例：在循环中处理文件

#!/bin/bash
for file in /var/log/*; do
  if [ -d "$file" ]; then
    continue # 如果是目录，则跳过
  fi

  echo "正在处理文件: $file"

  if [ -s "$file" ] && grep -q "ERROR" "$file"; then
    echo "在文件 '$file' 中找到错误，停止处理。"
    break # 找到错误后，完全停止
  fi
done

三、分支选择

case 语句是处理多重条件分支的另一种方式，比 if...elif...else 更清晰、更直观，特别适合根据单个变量的值来做匹配。

格式：

case $variable in
  pattern1)
    # 匹配 pattern1 时执行
    ;;
  pattern2|pattern3)
    # 匹配 pattern2 或 pattern3 时执行
    ;;
  *)
    # 默认情况，当以上模式都不匹配时执行
    ;;
esac

代码示例：脚本参数解析

#!/bin/bash
ACTION=$1

case $ACTION in
  start)
    echo "正在启动服务..."
    # systemctl start my_service
    ;;
  stop)
    echo "正在停止服务..."
    # systemctl stop my_service
    ;;
  status)
    echo "检查服务状态..."
    # systemctl status my_service
    ;;
  *)
    echo "用法: $0 {start|stop|status}"
    exit 1
    ;;
esac

练习题

题目：

1. 文件权限检查：写一个脚本，接收一个文件名作为参数（$1）。脚本需要判断当前用户对该文件是否同时拥有读、写、执行权限。如果同时拥有，打印 "Full permissions granted"；否则打印 "Permissions incomplete"。
2. 字符串与逻辑判断：写一个脚本，检查变量 ENVIRONMENT 的值。如果值是 production 并且变量 FORCE_DEPLOY 的值不是 true，则打印 "Safety check passed: Not a forced production deploy." 并退出；否则，打印 "Proceeding with deployment."。
3. C风格 for 循环与算术：使用C风格的 for 循环，打印出从10到20之间所有的偶数（包括10和20）。
4. for 循环与通配符：写一个脚本，查找 /var/log 目录下所有以 .log 结尾的非空文件，并打印出它们的文件名。
5. while 循环读取标准输入：写一个脚本，持续读取用户从键盘输入的内容，直到用户输入 quit 为止。对于非 quit 的输入，脚本应该将其回显到屏幕上。
6. until 循环与命令退出码：grep 命令在找到匹配项时退出码为0，找不到时为1。写一个 until 循环，每隔2秒检查一次系统日志（/var/log/messages 或 journalctl -f 的输出，为简化可检查一个普通文件）是否出现了 "critical error" 字符串，一旦出现就打印 "Critical error detected!" 并退出。
7. 嵌套循环与 break n：写一个嵌套循环。外层循环从1到3，内层循环从1到3。在内层循环中，如果内外两个循环变量（i 和 j）相等，则同时跳出内外两层循环。每次循环都打印当前的 i 和 j 的值。
8. case 语句与通配符：写一个 case 语句，判断一个文件名变量 FILENAME 的文件类型。如果文件名以 .log 结尾，打印 "Log file"；如果以 .tar.gz 或 .tgz 结尾，打印 "Compressed archive"；如果以 .sh 结尾，打印 "Shell script"；其他情况打印 "Unknown file type"。
9. select 菜单（高级）：select 是一个特殊的循环结构，用于创建交互式菜单。写一个脚本，使用 select 让用户从 "Start", "Stop", "Restart", "Exit" 四个选项中选择一个操作，并根据用户的选择打印相应的信息。当用户选择 "Exit" 时，脚本退出。

答案与解析：

1. 文件权限检查：

#!/bin/bash
if [ -z "$1" ]; then
  echo "用法: $0 <文件名>"
  exit 1
fi

if [ -r "$1" ] && [ -w "$1" ] && [ -x "$1" ]; then
  echo "Full permissions granted"
else
  echo "Permissions incomplete"
fi

• 解析： if 语句中的 -r, -w, -x 是文件测试操作符，分别检查读、写、执行权限。&& 是逻辑与操作符，要求所有条件都为真才执行 then 块。

2. 字符串与逻辑判断：

#!/bin/bash
ENVIRONMENT="production"
FORCE_DEPLOY="false"

if [[ "$ENVIRONMENT" == "production" && "$FORCE_DEPLOY" != "true" ]]; then
  echo "Safety check passed: Not a forced production deploy."
  exit 0
else
  echo "Proceeding with deployment."
fi

• 解析： 使用了 [[ ... ]] 扩展测试，它内部支持 &&（逻辑与）和 !=（字符串不等于）操作符，语法更自然。

3. C风格 for 循环与算术：

#!/bin/bash
for (( num=10; num<=20; num+=2 )); do
  echo $num
done

• 解析： C风格的 for 循环通过初始化 num=10，条件 num<=20，以及步进 num+=2 来精确控制循环，直接打印出范围内的偶数。

4. for 循环与通配符：

#!/bin/bash
for logfile in /var/log/*.log; do
  if [ -s "$logfile" ]; then
    echo "找到非空日志文件: $(basename "$logfile")"
  fi
done

• 解析： *.log 是一个通配符，for 循环会遍历所有匹配的文件名。-s 文件测试操作符用于判断文件大小是否大于零。basename 命令用于提取文件名，去除路径。

5. while 循环读取标准输入：

#!/bin/bash
echo "请输入内容 (输入 'quit' 退出):"
while read -r input_line; do
  if [ "$input_line" == "quit" ]; then
    break
  fi
  echo "你输入了: $input_line"
done

• 解析： while read -r input_line 是读取标准输入的标准模式。循环会一直持续，直到 read 命令失败（例如，用户按下Ctrl+D）或遇到 break。

6. until 循环与命令退出码：

#!/bin/bash
LOG_FILE_TO_CHECK="my_app.log"
touch $LOG_FILE_TO_CHECK # 创建一个空文件用于测试

echo "正在监控 '$LOG_FILE_TO_CHECK' ..."
# 在另一个终端执行 echo "critical error" >> my_app.log 来触发
until grep -q "critical error" "$LOG_FILE_TO_CHECK"; do
  sleep 2
done

echo "Critical error detected!"

• 解析： until 循环的条件是命令本身（grep -q ...）。只要 grep 找不到字符串（退出码非0，条件为假），循环就继续。一旦找到（退出码为0，条件为真），循环终止。

7. 嵌套循环与 break n：

#!/bin/bash
for (( i=1; i<=3; i++ )); do
  echo "外层循环: i=$i"
  for (( j=1; j<=3; j++ )); do
    echo "  内层循环: j=$j"
    if [ $i -eq $j ]; then
      echo "  i 等于 j，跳出所有循环！"
      break 2 # '2' 表示跳出两层循环
    fi
  done
done

• 解析： break n 命令可以跳出指定层数的循环。break 1（或 break）只跳出当前层，break 2 跳出当前层和其外一层。

8. case 语句与通配符：

#!/bin/bash
FILENAME="archive-2023.tar.gz"

case $FILENAME in
  *.log)
    echo "Log file"
    ;;
  *.tar.gz|*.tgz)
    echo "Compressed archive"
    ;;
  *.sh)
    echo "Shell script"
    ;;
  *)
    echo "Unknown file type"
    ;;
esac

• 解析： case 语句的模式支持通配符，如 *（匹配任意字符序列）。| 用于分隔多个模式，表示“或”。

9. select 菜单：

#!/bin/bash
PS3="请选择一个操作 (输入数字): "
options=("Start" "Stop" "Restart" "Exit")

select opt in "${options[@]}"; do
  case $opt in
    "Start")
      echo "正在启动..."
      ;;
    "Stop")
      echo "正在停止..."
      ;;
    "Restart")
      echo "正在重启..."
      ;;
    "Exit")
      echo "退出脚本。"
      break
      ;;
    *)
      echo "无效选项 '$REPLY'，请重新选择。"
      ;;
  esac
done

• 解析： select 会自动生成一个带编号的菜单。用户的输入编号会被翻译成对应的选项值（赋给变量 opt），而原始输入则保存在 $REPLY 中。

总结

流程控制是Shell脚本从“简单顺序执行”走向“智能自动化”的分水岭。条件判断让脚本能根据实际情况做决策，循环结构让重复工作变得轻松，分支选择则让代码更清晰易读。配合上 break、continue 这些控制语句，几乎可以应对所有日常运维和开发中的自动化需求。掌握好这些基础，再复杂的脚本也能拆解出清晰的逻辑。