高级参数展开：{var:-default}, Pattern Matching）
章节概述
本章深入讲解 Bash 参数展开的高级特性，包括默认值、赋值、错误检查、字符串截取、模式匹配替换、大小写转换以及数组展开。参数展开是 Bash 纯内置操作中效率最高的字符串处理方式，无需外部命令。
核心理念：参数展开是 Bash 的”瑞士军刀”——所有操作都在 shell 内部完成，无 fork/exec 开销。掌握它可以让脚本更简洁、更高效。
第1节：默认值与错误检查（Default Values & Error Checking）
四种参数展开模式
| 语法 | 功能 | 条件 |
|---|---|---|
${var:-default} | 使用默认值 | var 未设置或为空 |
${var:=default} | 设置默认值 | var 未设置或为空 |
${var:+value} | 替换值 | var 已设置且非空 |
${var:?error} | 报错退出 | var 未设置或为空 |
# ${var:-default}：使用默认值
echo "${HOME:-/home/default}" # $HOME 已设置
echo "${UNSET:-fallback}" # 未设置，输出 fallback
# ${var:=default}：设置默认值
echo "${MYVAR:=initialized}" # 设置 MYVAR=initialized
echo "$MYVAR" # initialized
# ${var:+value}：条件替换
echo "${MYVAR:+exists}" # 已设置，输出 exists
echo "${UNSET:+exists}" # 未设置，输出空
# ${var:?error}：强制检查
echo "${DB_HOST:?DB_HOST must be set}" # 未设置时终止脚本实战用法
#!/bin/bash
set -euo pipefail
# 必需变量检查
: "${INPUT_FILE:?INPUT_FILE is required}"
: "${OUTPUT_DIR:?OUTPUT_DIR is required}"
# 可选变量默认值
TEMP_DIR="${TEMP_DIR:-/tmp}"
LOG_LEVEL="${LOG_LEVEL:-info}"
MAX_RETRIES="${MAX_RETRIES:-3}"
# 条件操作
[ -n "${CONFIG_FILE:-}" ] && source "$CONFIG_FILE"
# 函数参数默认值
process_file() {
local file="${1:?Usage: process_file <filename>}"
local mode="${2:-read}"
echo "Processing $file in $mode mode"
}第2节：字符串长度与截取（String Length & Substring）
# 长度
str="Hello World"
echo "${#str}" # 11
# 子串：${var:offset:length}
echo "${str:0:5}" # Hello
echo "${str:6}" # World
echo "${str: -5}" # World（注意空格）
# 负偏移（从末尾）
echo "${str: -5}" # World
echo "${str:(-5)}" # World（Bash 4.2+）
echo "${str: -5:3}" # Wor
# 截取文件扩展名
file="/path/to/archive.tar.gz"
echo "${file##*/}" # archive.tar.gz
echo "${file#*/}" # path/to/archive.tar.gz带偏移的实战
# 解析日志时间戳
log_line="2024-01-15 10:30:45 ERROR Connection failed"
timestamp="${log_line:0:19}"
level="${log_line:20:5}"
message="${log_line:26}"
echo "Time: $timestamp"
echo "Level: $level"
echo "Message: $message"
# 字符串截取
data="key=value=extra"
echo "${data%%=*}" # key（最大匹配）
echo "${data#*=}" # value=extra（最小匹配）
echo "${data##*=}" # extra（最大匹配）第3节：模式匹配去头去尾（Pattern Matching: Strip Head & Tail）
四种截取操作
| 语法 | 功能 | 匹配方式 |
|---|---|---|
${var#pattern} | 去头部（最短） | 从左向右，最小匹配 |
${var##pattern} | 去头部（最长） | 从左向右，最大匹配 |
${var%pattern} | 去尾部（最短） | 从右向左，最小匹配 |
${var%%pattern} | 去尾部（最长） | 从右向左，最大匹配 |
# # 和 ##：去掉前缀
path="/home/user/docs/file.txt"
echo "${path#*/}" # home/user/docs/file.txt（去掉第一个 / 及之前）
echo "${path##*/}" # file.txt（去掉最后一个 / 及之前，等价于 basename）
# % 和 %%：去掉后缀
filename="archive.tar.gz"
echo "${filename%.*}" # archive.tar（去掉最后一个 . 及之后）
echo "${filename%%.*}" # archive（去掉第一个 . 及之后）
# 实用场景
filepath="/var/log/apache2/access.log"
echo "${filepath%/*}" # /var/log/apache2（目录）
echo "${filepath##*/}" # access.log（文件名）
echo "${filepath#*/}" # var/log/apache2/access.log（去掉第一级）模式匹配规则
# 通配符
file="report-2024-01-15-final.pdf"
echo "${file#*-}" # 2024-01-15-final.pdf
echo "${file##*-}" # final.pdf
echo "${file%-*}" # report-2024-01-15
echo "${file%%-*}" # report
# 路径操作
full_path="/home/user/projects/bash/advanced.sh"
echo "${full_path##*/}" # advanced.sh（文件名）
echo "${full_path%/*}" # /home/user/projects/bash（目录）
echo "${full_path##*.}" # sh（扩展名）
echo "${full_path##*/}" # advanced.sh
echo "${full_path%/*}/" # /home/user/projects/bash/第4节：模式匹配替换（Pattern Matching: Substitution）
# ${var/pattern/replacement}：替换第一个匹配
str="hello world hello"
echo "${str/hello/Hi}" # Hi world hello
# ${var//pattern/replacement}：替换所有匹配
echo "${str//hello/Hi}" # Hi world Hi
# ${var/#pattern/replacement}：替换行首匹配
echo "${str/#hello/Hi}" # Hi world hello
# ${var/%pattern/replacement}：替换行尾匹配
echo "${str/%hello/Hi}" # hello world Hi
# 替换为空（删除）
echo "${str//hello/}" # world
# 模式匹配
files="file1.txt file2.log file3.txt"
echo "${files//*.txt/}" # file2.log 替换实战
# URL 处理
url="https://api.example.com/v1/users"
echo "${url#https://}" # api.example.com/v1/users
echo "${url##*/}" # users
echo "${url#*/}" # /api.example.com/v1/users
# 路径规范化
path="/home//user/../user/./docs/"
echo "${path//\///}" # home..user..user..docs.
echo "${path//\/\//\/}" # 简化连续斜杠
# 变量名构建
prefix="DB"
suffix="HOST"
varname="${prefix}_HOST" # DB_HOST
echo "${!varname}" # 引用变量值（间接引用）第5节：大小写转换（Case Conversion）
# Bash 4.0+ 支持大小写转换
str="Hello World"
echo "${str^^}" # HELLO WORLD（全部大写）
echo "${str,,}" # hello world（全部小写）
echo "${str^}" # Hello World（首字母大写）
echo "${str,}" # hello World（首字母小写）
# 仅转换第一个字符
echo "${str^^}" # HELLO World（Bash 4.4+ 不支持部分转换）
echo "${str,}" # hello World
# 数组大小写转换
arr=("Hello" "World")
echo "${arr[@]^^}" # HELLO WORLD
echo "${arr[@],,}" # hello world大小写实战
# 配置文件键名规范化
key="my_config_key"
echo "${key^^}" # MY_CONFIG_KEY
echo "${key^}" # My_config_key
# 首字母大写
name="john"
echo "${name^}" # John
# 全大写环境变量
env_var="production"
echo "${env_var^^}" # PRODUCTION第6节：数组展开（Array Expansion）
# 声明数组
arr=(apple banana cherry)
# 展开所有元素
echo "${arr[@]}" # apple banana cherry
echo "${arr[*]}" # apple banana cherry（单个字符串）
# 数组长度
echo "${#arr[@]}" # 3
# 单个元素
echo "${arr[0]}" # apple
echo "${arr[-1]}" # cherry（Bash 4.3+）
# 切片
echo "${arr[@]:1:2}" # banana cherry
# 追加
arr+=(date elderberry)
# 删除元素
unset 'arr[1]'
# 清空数组
arr=()
# 间接引用
idx=2
echo "${arr[$idx]}" # cherry数组高级操作
# 关联数组
declare -A colors=([red]="#FF0000" [green]="#00FF00" [blue]="#0000FF")
echo "${colors[red]}" # #FF0000
echo "${!colors[@]}" # red green blue（所有键）
echo "${colors[@]}" # 所有值
echo "${#colors[@]}" # 3
# 数组与字符串互转
arr=(one two three)
IFS=','
echo "${arr[*]}" # one,two,three
# 字符串转数组
str="one,two,three"
IFS=',' read -ra arr <<< "$str"
echo "${arr[@]}" # one two three
# 数组过滤
arr=(1 2 3 4 5 6)
filtered=()
for item in "${arr[@]}"; do
((item % 2 == 0)) && filtered+=("$item")
done
echo "${filtered[@]}" # 2 4 6第7节：间接引用与变量名构建（Indirect Reference）
# ${!var}：间接引用
name="John"
ref="name"
echo "${!ref}" # John
# 变量名构建
for i in 1 2 3; do
declare "color_$i=red"
done
echo "${color_1}" # red
echo "${color_2}" # red
# 通过变量引用数组元素
idx=1
arr=(a b c d)
echo "${arr[$idx]}" # b
# 动态变量名
set_var() {
declare "var_${1}=${2}"
}
set_var "count" "42"
echo "$var_count" # 42间接引用实战
# 配置系统
declare -A config=()
set_config() {
config["$1"]="$2"
}
get_config() {
echo "${config[$1]:-}"
}
set_config "db_host" "localhost"
set_config "db_port" "3306"
echo "Host: $(get_config db_host)"
echo "Port: $(get_config db_port)"
# 多语言支持
declare -A lang_en=([greeting]="Hello" [farewell]="Goodbye")
declare -A lang_zh=([greeting]="你好" [farewell]="再见")
current_lang="zh"
echo "${lang_${current_lang}[greeting]}" # 你好第8节：参数展开 vs 外部命令对比（Parameter Expansion vs External Commands）
| 操作 | 参数展开 | 外部命令 | 性能差异 |
|---|---|---|---|
| 字符串长度 | ${#str} | echo -n "$str" | wc -c | ~100x |
| 子串截取 | ${str:0:5} | echo "$str" | cut -c1-5 | ~50x |
| 去头去尾 | ${str##*/} | basename "$str" | ~30x |
| 替换 | ${str//old/new} | echo "$str" | sed 's/old/new/g' | ~20x |
| 大小写 | ${str^^} | echo "$str" | tr '[:lower:]' '[:upper:]' | ~15x |
| 大小写转换 | ${str^^} | echo "$str" | awk '{print toupper($0)}' | ~25x |
# 性能测试示例
str="Hello World This Is A Test"
# 参数展开
time for i in {1..10000}; do
result="${str^^}"
done
# 外部命令
time for i in {1..10000}; do
result=$(echo "$str" | tr '[:lower:]' '[:upper:]')
done
# 结果：参数展开快 100-1000 倍本章要点总结
${var:-default}提供默认值，${var:?error}强制检查${var#pattern}/${var##pattern}去头，${var%pattern}/${var%%pattern}去尾${var/pattern/replacement}模式替换，//全局替换${var^^}/${var,,}大小写转换（Bash 4.0+）${arr[@]}展开数组，${#arr[@]}获取长度- 参数展开比外部命令快 100-1000 倍
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