输入输出：echo、read、printf (Input/Output: echo, read, printf)

章节概述

本章系统讲解 Bash 的输入输出机制：echo/printf 输出文本，read 接收用户输入，heredoc/herestring 构建多行文本，重定向控制数据流向。掌握这些工具是编写交互式脚本的基础。

核心理念：Shell 的 I/O 就是三个数据流：标准输入(stdin)、标准输出(stdout)、标准错误(stderr)。所有 I/O 操作都是对这三个流的控制。

第1节：echo —— 最简单的输出

# 基本输出
echo "Hello, World!"
 
# 不换行输出 (-n)
echo -n "Loading..."
sleep 1
echo " done"
 
# 解析转义字符 (-e)
echo -e "Tab:\there"
echo -e "New\nline"
echo -e "Color:\033[31mRed\033[0m"

echo 转义序列：

序列	含义
`\n`	换行
`\t`	水平制表符
`\\`	反斜杠本身
`\033[`	ANSI 转义码起始

echo 的陷阱：

# ✗ 不确定行为：不同实现对 -e 处理不同
echo -e "hello"
 
# ✓ 推荐：使用 $'...' 语法
$'hello\nworld'
 
# ✓ 或使用 printf
printf "hello\nworld\n"

第2节：printf —— 格式化输出

# 基本格式
printf "Name: %s\n" "Alice"
printf "Age: %d\n" 25
printf "Pi: %.2f\n" 3.14159
 
# 多个参数
printf "%s is %d years old\n" "Bob" 30
 
# 格式对齐
printf "%-10s %5d\n" "left" 100     # 左对齐
printf "%10s %5d\n" "right" 100     # 右对齐
 
# 填充
printf "%05d\n" 42                   # 00042
printf "%.3f\n" 3.14                 # 3.140

printf 格式说明符：

符号	类型	示例
`%s`	字符串	`"hello"`
`%d`	整数	`42`
`%f`	浮点数	`3.14`
`%x`	十六进制	`ff`
`%o`	八进制	`77`
`%%`	字面量 `%`	`%`

C printf 对比：

// C 的 printf 与 Bash 几乎相同
#include <stdio.h>
int main() {
    printf("Name: %s, Age: %d\n", "Alice", 25);
    printf("Pi: %.2f\n", 3.14159);
    return 0;
}

# Bash 等效
printf "Name: %s, Age: %d\n" "Alice" 25
printf "Pi: %.2f\n" 3.14159

第3节：read —— 接收用户输入

# 基本读取
echo "请输入你的名字:"
read name
echo "你好, $name!"
 
# 带提示的读取 (-p)
read -p "请输入你的年龄: " age
echo "你 $age 岁了"
 
# 静默读取 (-s)，用于密码
read -s -p "请输入密码: " password
echo ""
echo "密码长度: ${#password}"
 
# 超时读取 (-t)，单位秒
read -t 5 -p "5秒内输入: " answer
if [ -z "$answer" ]; then
    echo "超时了"
fi
 
# 限制输入长度 (-n)
read -n 1 -p "按任意键继续..." key
echo ""

read 参数速查：

参数	说明	示例
`-p`	显示提示信息	`read -p "Name: " name`
`-s`	静默输入（不回显）	`read -s -p "Pass: " pass`
`-t N`	超时 N 秒	`read -t 10 -p "Quick: " ans`
`-n N`	限制读取 N 个字符	`read -n 1 -p "Key: " key`
`-r`	不处理反斜杠	`read -r line`
`-a ARR`	读入数组	`read -a arr`
`-d CHAR`	指定分隔符	`read -d ':' val`

第4节：命令替换 —— 反引号与 $()

# 反引号（旧写法）
current_date=`date +%Y-%m-%d`
 
# $() 语法（推荐）
current_date=$(date +%Y-%m-%d)
 
# 嵌套命令替换（$() 优势明显）
# 反引号嵌套需要转义，难以阅读
files=$(ls $(find /tmp -name "*.log" -maxdepth 1) 2>/dev/null)

对比：

特性	反引号 `	`$(cmd)`
可读性	差（转义困难）	好
嵌套	需要转义	自然嵌套
现代推荐	否	是

第5节：Heredoc 与 Herestring

# Heredoc：多行文本输入
cat << EOF
这是第一行
这是第二行
当前日期: $(date)
变量替换: $HOME
EOF
 
# Heredoc 禁止变量替换（加引号）
cat << 'EOF'
$HOME 不会被替换
$(date) 也不会被执行
EOF
 
# Herestring：字符串作为 stdin
grep "bash" <<< "I love bash scripting"
 
# 多行 herestring
grep -i "hello" <<< "Hello World"

Heredoc 语法对比：

语法	变量替换	命令替换	用途
`<< EOF`	是	是	动态文本
`<< 'EOF'`	否	否	静态文本/代码模板
`<<- EOF`	是	是	自动去除前导制表符

第6节：重定向详解

# 标准输出重定向
echo "hello" > output.txt        # 覆盖写入
echo "world" >> output.txt       # 追加写入
 
# 标准错误重定向
ls /nonexistent 2> error.log     # 错误写入文件
ls /nonexistent 2>> error.log    # 错误追加
 
# 合并 stdout 和 stderr
command > all.log 2>&1           # 传统写法
command &> all.log               # 简写 (Bash 4+)
 
# 丢弃所有输出
command > /dev/null 2>&1
 
# 重定向 stdin
wc -l < /etc/passwd
 
# Here-document 重定向
cat > config.txt << EOF
server=192.168.1.1
port=8080
EOF

文件描述符：

描述符	名称	说明
0	stdin	标准输入
1	stdout	标准输出
2	stderr	标准错误

# 高级重定向
# 同时重定向 stdout 和 stderr 到不同文件
command > out.log 2> err.log
 
# 重定向 stdout 到文件，stderr 到终端
command > out.log 2>&1
 
# 重定向到多个文件 (tee)
echo "log message" | tee file1.txt | tee file2.txt

第7节：实战示例 —— 交互式菜单

#!/usr/bin/env bash
 
echo "==================="
echo "   系统信息查看器   "
echo "==================="
 
echo "1) 查看系统信息"
echo "2) 查看磁盘使用"
echo "3) 查看内存使用"
echo "4) 退出"
 
read -p "请选择 [1-4]: " choice
 
case $choice in
    1) uname -a ;;
    2) df -h ;;
    3) free -h ;;
    4) echo "再见！"; exit 0 ;;
    *) echo "无效选项" ;;
esac

C 语言对比（菜单程序）：

#include <stdio.h>
int main() {
    int choice;
    printf("1) 查看系统信息\n");
    printf("2) 查看磁盘使用\n");
    printf("请选择: ");
    scanf("%d", &choice);
    switch (choice) {
        case 1: system("uname -a"); break;
        case 2: system("df -h"); break;
        default: printf("无效选项\n");
    }
    return 0;
}

第8节：课后练习

编写脚本，用 read 接收姓名和年龄，用 printf 格式化输出个人信息卡片
编写一个交互式计算器，支持加减乘除
使用 heredoc 生成一个包含日期和主机名的 HTML 报告

相关章节：

RootStack

探索

03_输入输出：echo_read_printf