[TOC]
# Bash 变量
## 简介
Bash 变量分成环境变量和自定义变量两类。
### 环境变量
环境变量是 Bash 环境自带的变量，进入 Shell 时已经定义好了，可以直接使用。它们通常是系统定义好的，也可以由用户从父 Shell 传入子 Shell。
`env`命令或`printenv`命令，可以显示所有环境变量。
```bash
$ env
# 或者
$ printenv
```
下面是一些常见的环境变量。
- `BASHPID`：Bash 进程的进程 ID。
- `BASHOPTS`：当前 Shell 的参数，可以用`shopt`命令修改。
- `DISPLAY`：图形环境的显示器名字，通常是`:0`，表示 X Server 的第一个显示器。
- `EDITOR`：默认的文本编辑器。
- `HOME`：用户的主目录。
- `HOST`：当前主机的名称。
- `IFS`：词与词之间的分隔符，默认为空格。
- `LANG`：字符集以及语言编码，比如`zh_CN.UTF-8`。
- `PATH`：由冒号分开的目录列表，当输入可执行程序名后，会搜索这个目录列表。
- `PS1`：Shell 提示符。
- `PS2`： 输入多行命令时，次要的 Shell 提示符。
- `PWD`：当前工作目录。
- `RANDOM`：返回一个0到32767之间的随机数。
- `SHELL`：Shell 的名字。
- `SHELLOPTS`：启动当前 Shell 的`set`命令的参数，参见《set 命令》一章。
- `TERM`：终端类型名，即终端仿真器所用的协议。
- `UID`：当前用户的 ID 编号。
- `USER`：当前用户的用户名。
很多环境变量很少发生变化，而且是只读的，可以视为常量。由于它们的变量名全部都是大写，所以传统上，如果用户要自己定义一个常量，也会使用全部大写的变量名。
注意，Bash 变量名区分大小写，`HOME`和`home`是两个不同的变量。
查看单个环境变量的值，可以使用`printenv`命令或`echo`命令。
```bash
$ printenv PATH
# 或者
$ echo $PATH
```
注意，`printenv`命令后面的变量名，不用加前缀`$`。
### 自定义变量
自定义变量是用户在当前 Shell 里面自己定义的变量，必须先定义后使用，而且仅在当前 Shell 可用。一旦退出当前 Shell，该变量就不存在了。
`set`命令可以显示所有变量（包括环境变量和自定义变量），以及所有的 Bash 函数。
```bash
$ set
```
## 创建变量
用户创建变量的时候，变量名必须遵守下面的规则。
- 字母、数字和下划线字符组成。
- 第一个字符必须是一个字母或一个下划线，不能是数字。
- 不允许出现空格和标点符号。
变量声明的语法如下。
```bash
variable=value
```
上面命令中，等号左边是变量名，右边是变量。注意，等号两边不能有空格。
如果变量的值包含空格，则必须将值放在引号中。
```bash
myvar="hello world"
```
Bash 没有数据类型的概念，所有的变量值都是字符串。
下面是一些自定义变量的例子。
```bash
a=z # 变量 a 赋值为字符串 z
b="a string" # 变量值包含空格，就必须放在引号里面
c="a string and $b" # 变量值可以引用其他变量的值
d="\t\ta string\n" # 变量值可以使用转义字符
e=$(ls -l foo.txt) # 变量值可以是命令的执行结果
f=$((5 * 7)) # 变量值可以是数学运算的结果
```
变量可以重复赋值，后面的赋值会覆盖前面的赋值。
```bash
$ foo=1
$ foo=2
$ echo $foo
2
```
上面例子中，变量`foo`的第二次赋值会覆盖第一次赋值。
如果同一行定义多个变量，必须使用分号（`;`）分隔。
```bash
$ foo=1;bar=2
```
上面例子中，同一行定义了`foo`和`bar`两个变量。
## 读取变量
读取变量的时候，直接在变量名前加上`$`就可以了。
```bash
$ foo=bar
$ echo $foo
bar
```
每当 Shell 看到以`$`开头的单词时，就会尝试读取这个变量名对应的值。
如果变量不存在，Bash 不会报错，而会输出空字符。
由于`$`在 Bash 中有特殊含义，把它当作美元符号使用时，一定要非常小心，
```bash
$ echo The total is $100.00
The total is 00.00
```
上面命令的原意是输入`$100`，但是 Bash 将`$1`解释成了变量，该变量为空，因此输入就变成了`00.00`。所以，如果要使用`$`的原义，需要在`$`前面放上反斜杠，进行转义。
```bash
$ echo The total is \$100.00
The total is $100.00
```
读取变量的时候，变量名也可以使用花括号`{}`包围，比如`$a`也可以写成`${a}`。这种写法可以用于变量名与其他字符连用的情况。
```bash
$ a=foo
$ echo $a_file
$ echo ${a}_file
foo_file
```
上面代码中，变量名`a_file`不会有任何输出，因为 Bash 将其整个解释为变量，而这个变量是不存在的。只有用花括号区分`$a`，Bash 才能正确解读。
事实上，读取变量的语法`$foo`，可以看作是`${foo}`的简写形式。
如果变量的值本身也是变量，可以使用`${!varname}`的语法，读取最终的值。
```bash
$ myvar=USER
$ echo ${!myvar}
ruanyf
```
上面的例子中，变量`myvar`的值是`USER`，`${!myvar}`的写法将其展开成最终的值。
如果变量值包含连续空格（或制表符和换行符），最好放在双引号里面读取。
```bash
$ a="1 2 3"
$ echo $a
1 2 3
$ echo "$a"
1 2 3
```
上面示例中，变量`a`的值包含两个连续空格。如果直接读取，Shell 会将连续空格合并成一个。只有放在双引号里面读取，才能保持原来的格式。
## 删除变量
`unset`命令用来删除一个变量。
```bash
unset NAME
```
这个命令不是很有用。因为不存在的 Bash 变量一律等于空字符串，所以即使`unset`命令删除了变量，还是可以读取这个变量，值为空字符串。
所以，删除一个变量，也可以将这个变量设成空字符串。
```bash
$ foo=''
$ foo=
```
上面两种写法，都是删除了变量`foo`。由于不存在的值默认为空字符串，所以后一种写法可以在等号右边不写任何值。
## 输出变量，export 命令
用户创建的变量仅可用于当前 Shell，子 Shell 默认读取不到父 Shell 定义的变量。为了把变量传递给子 Shell，需要使用`export`命令。这样输出的变量，对于子 Shell 来说就是环境变量。
`export`命令用来向子 Shell 输出变量。
```bash
NAME=foo
export NAME
```
上面命令输出了变量`NAME`。变量的赋值和输出也可以在一个步骤中完成。
```bash
export NAME=value
```
上面命令执行后，当前 Shell 及随后新建的子 Shell，都可以读取变量`$NAME`。
子 Shell 如果修改继承的变量，不会影响父 Shell。
```bash
# 输出变量 $foo
$ export foo=bar
# 新建子 Shell
$ bash
# 读取 $foo
$ echo $foo
bar
# 修改继承的变量
$ foo=baz
# 退出子 Shell
$ exit
# 读取 $foo
$ echo $foo
bar
```
上面例子中，子 Shell 修改了继承的变量`$foo`，对父 Shell 没有影响。
## 特殊变量
Bash 提供一些特殊变量。这些变量的值由 Shell 提供，用户不能进行赋值。
（1）`$?`
`$?`为上一个命令的退出码，用来判断上一个命令是否执行成功。返回值是`0`，表示上一个命令执行成功；如果是非零，上一个命令执行失败。
```bash
$ ls doesnotexist
ls: doesnotexist: No such file or directory
$ echo $?
1
```
上面例子中，`ls`命令查看一个不存在的文件，导致报错。`$?`为1，表示上一个命令执行失败。
（2）`$$`
`$$`为当前 Shell 的进程 ID。
```bash
$ echo $$
10662
```
这个特殊变量可以用来命名临时文件。
```bash
LOGFILE=/tmp/output_log.$$
```
（3）`$_`
`$_`为上一个命令的最后一个参数。
```bash
$ grep dictionary /usr/share/dict/words
dictionary
$ echo $_
/usr/share/dict/words
```
（4）`$!`
`$!`为最近一个后台执行的异步命令的进程 ID。
```bash
$ firefox &
[1] 11064
$ echo $!
11064
```
上面例子中，`firefox`是后台运行的命令，`$!`返回该命令的进程 ID。
（5）`$0`
`$0`为当前 Shell 的名称（在命令行直接执行时）或者脚本名（在脚本中执行时）。
```bash
$ echo $0
bash
```
上面例子中，`$0`返回当前运行的是 Bash。
（6）`$-`
`$-`为当前 Shell 的启动参数。
```bash
$ echo $-
himBHs
```
（7）`$@`和`$#`
`$@`和`$#`表示脚本的参数数量，参见脚本一章。
## 变量的默认值
Bash 提供四个特殊语法，跟变量的默认值有关，目的是保证变量不为空。
```bash
${varname:-word}
```
上面语法的含义是，如果变量`varname`存在且不为空，则返回它的值，否则返回`word`。它的目的是返回一个默认值，比如`${count:-0}`表示变量`count`不存在时返回`0`。
```bash
${varname:=word}
```
上面语法的含义是，如果变量`varname`存在且不为空，则返回它的值，否则将它设为`word`，并且返回`word`。它的目的是设置变量的默认值，比如`${count:=0}`表示变量`count`不存在时返回`0`，且将`count`设为`0`。
```bash
${varname:+word}
```
上面语法的含义是，如果变量名存在且不为空，则返回`word`，否则返回空值。它的目的是测试变量是否存在，比如`${count:+1}`表示变量`count`存在时返回`1`（表示`true`），否则返回空值。
```bash
${varname:?message}
```
上面语法的含义是，如果变量`varname`存在且不为空，则返回它的值，否则打印出`varname: message`，并中断脚本的执行。如果省略了`message`，则输出默认的信息“parameter null or not set.”。它的目的是防止变量未定义，比如`${count:?"undefined!"}`表示变量`count`未定义时就中断执行，抛出错误，返回给定的报错信息`undefined!`。
上面四种语法如果用在脚本中，变量名的部分可以用数字`1`到`9`，表示脚本的参数。
```bash
filename=${1:?"filename missing."}
```
上面代码出现在脚本中，`1`表示脚本的第一个参数。如果该参数不存在，就退出脚本并报错。
## declare 命令
`declare`命令可以声明一些特殊类型的变量，为变量设置一些限制，比如声明只读类型的变量和整数类型的变量。
它的语法形式如下。
```bash
declare OPTION VARIABLE=value
```
`declare`命令的主要参数（OPTION）如下。
- `-a`：声明数组变量。
- `-f`：输出所有函数定义。
- `-F`：输出所有函数名。
- `-i`：声明整数变量。
- `-l`：声明变量为小写字母。
- `-p`：查看变量信息。
- `-r`：声明只读变量。
- `-u`：声明变量为大写字母。
- `-x`：该变量输出为环境变量。
`declare`命令如果用在函数中，声明的变量只在函数内部有效，等同于`local`命令。
不带任何参数时，`declare`命令输出当前环境的所有变量，包括函数在内，等同于不带有任何参数的`set`命令。
```bash
$ declare
```
**（1）`-i`参数**
`-i`参数声明整数变量以后，可以直接进行数学运算。
```bash
$ declare -i val1=12 val2=5
$ declare -i result
$ result=val1*val2
$ echo $result
60
```
上面例子中，如果变量`result`不声明为整数，`val1*val2`会被当作字面量，不会进行整数运算。另外，`val1`和`val2`其实不需要声明为整数，因为只要`result`声明为整数，它的赋值就会自动解释为整数运算。
注意，一个变量声明为整数以后，依然可以被改写为字符串。
```bash
$ declare -i var=12
$ var=foo
$ echo $var
0
```
上面例子中，变量`var`声明为整数，覆盖以后，Bash 不会报错，但会赋以不确定的值，上面的例子中可能输出0，也可能输出的是3。
**（2）`-x`参数**
`-x`参数等同于`export`命令，可以输出一个变量为子 Shell 的环境变量。
```bash
$ declare -x foo
# 等同于
$ export foo
```
**（3）`-r`参数**
`-r`参数可以声明只读变量，无法改变变量值，也不能`unset`变量。
```bash
$ declare -r bar=1
$ bar=2
bash: bar：只读变量
$ echo $?
1
$ unset bar
bash: bar：只读变量
$ echo $?
1
```
上面例子中，后两个赋值语句都会报错，命令执行失败。
**（4）`-u`参数**
`-u`参数声明变量为大写字母，可以自动把变量值转成大写字母。
```bash
$ declare -u foo
$ foo=upper
$ echo $foo
UPPER
```
**（5）`-l`参数**
`-l`参数声明变量为小写字母，可以自动把变量值转成小写字母。
```bash
$ declare -l bar
$ bar=LOWER
$ echo $bar
lower
```
**（6）`-p`参数**
`-p`参数输出变量信息。
```bash
$ foo=hello
$ declare -p foo
declare -- foo="hello"
$ declare -p bar
bar：未找到
```
上面例子中，`declare -p`可以输出已定义变量的值，对于未定义的变量，会提示找不到。
如果不提供变量名，`declare -p`输出所有变量的信息。
```bash
$ declare -p
```
**（7）`-f`参数**
`-f`参数输出当前环境的所有函数，包括它的定义。
```bash
$ declare -f
```
**（8）`-F`参数**
`-F`参数输出当前环境的所有函数名，不包含函数定义。
```bash
$ declare -F
```
## readonly 命令
`readonly`命令等同于`declare -r`，用来声明只读变量，不能改变变量值，也不能`unset`变量。
```bash
$ readonly foo=1
$ foo=2
bash: foo：只读变量
$ echo $?
1
```
上面例子中，更改只读变量`foo`会报错，命令执行失败。
`readonly`命令有三个参数。
- `-f`：声明的变量为函数名。
- `-p`：打印出所有的只读变量。
- `-a`：声明的变量为数组。
## let 命令
`let`命令声明变量时，可以直接执行算术表达式。
```bash
$ let foo=1+2
$ echo $foo
3
```
上面例子中，`let`命令可以直接计算`1 + 2`。
`let`命令的参数表达式如果包含空格，就需要使用引号。
```bash
$ let "foo = 1 + 2"
```
`let`可以同时对多个变量赋值，赋值表达式之间使用空格分隔。
```bash
$ let "v1 = 1" "v2 = v1++"
$ echo $v1,$v2
2,1
```
上面例子中，`let`声明了两个变量`v1`和`v2`，其中`v2`等于`v1++`，表示先返回`v1`的值，然后`v1`自增。
这种语法支持的运算符，参考《Bash 的算术运算》一章。
