Bash 编程：变量、条件、循环与实用脚本
Bash 脚本把命令行操作组织成可复用的程序，是自动化批处理的核心工具。本文从脚本基础到实战，覆盖变量、条件、循环、函数与常见任务。
1. 脚本基础
1.1 脚本结构
#!/bin/bash
# 第一行 shebang：指定解释器
# 给脚本执行权限
chmod +x myscript.sh
# 运行
./myscript.sh
# 或用 bash 直接运行（无需执行权限）
bash myscript.sh
1.2 调试
bash -x script.sh # 跟踪执行，显示每条命令
# 脚本内开启：set -x（跟踪）/ set -e（出错即退出）/ set -u（未定义变量报错）
生产脚本推荐在开头加：
#!/bin/bash
set -euo pipefail # 出错即停、未定义变量报错、管道失败检测
2. 变量
2.1 定义与引用
name="zorrooz" # 注意：= 两边不能有空格
echo "Hello, $name" # 双引号内变量展开
echo 'Hello, $name' # 单引号内原样输出
echo "长度: ${#name}" # 字符串长度
2.2 命令替换与算术
# 命令替换：$(...)
today=$(date +%F)
echo "今天是 $today"
files=$(ls | wc -l)
echo "共 $files 个文件"
# 算术：$((...))
a=10
b=3
echo $((a + b)) # 13
echo $((a % b)) # 1
2.3 位置参数
#!/bin/bash
echo "脚本名: $0"
echo "第一个参数: $1"
echo "第二个参数: $2"
echo "所有参数: $@"
echo "参数个数: $#"
# 运行：./script.sh file1 file2
2.4 特殊变量
$? # 上一条命令的退出码（0 成功，非 0 失败）
$$ # 当前进程 PID
$! # 后台进程 PID
3. 条件判断
3.1 if / elif / else
#!/bin/bash
score=$1
if (( score >= 90 )); then
echo "优秀"
elif (( score >= 60 )); then
echo "及格"
else
echo "不及格"
fi
3.2 test 表达式
# 文件判断
[ -f file.txt ] && echo "是普通文件"
[ -d dir ] && echo "是目录"
[ -e path ] && echo "存在"
[ -s file ] && echo "非空文件"
# 字符串比较
[ "$name" = "zorrooz" ] && echo "匹配"
[ -z "$var" ] && echo "变量为空" # -n 非空
# 数值比较（[ ] 内）
[ "$a" -gt "$b" ] && echo "a > b" # -eq -ne -gt -ge -lt -le
# 逻辑组合
[ -f "$file" ] && [ -s "$file" ] && echo "非空文件"
[ -f "$file" ] || echo "文件不存在"
3.3 case 分支
#!/bin/bash
case "$1" in
start)
echo "启动服务"
;;
stop|kill)
echo "停止服务"
;;
*)
echo "用法: $0 {start|stop}"
exit 1
;;
esac
4. 循环
4.1 for 循环
# 遍历列表
for fruit in apple banana cherry; do
echo "处理 $fruit"
done
# 遍历范围
for i in {1..5}; do
echo "第 $i 次"
done
# 遍历文件（最常用）
for file in *.fasta; do
echo "处理 $file"
done
# C 风格
for ((i = 0; i < 10; i++)); do
echo $i
done
4.2 while 循环
# 逐行读取文件
while IFS= read -r line; do
echo "读取: $line"
done < input.txt
# 计数循环
count=0
while [ $count -lt 5 ]; do
echo $count
count=$((count + 1))
done
4.3 break / continue
for i in {1..10}; do
[ $i -eq 3 ] && continue # 跳过 3
[ $i -eq 7 ] && break # 到 7 终止
echo $i
done
5. 函数
#!/bin/bash
# 定义函数
greet() {
local name=$1 # local：局部变量
echo "Hello, $name!"
return 0 # 返回值（退出码）
}
# 调用
greet "zorrooz"
# 函数返回数值（注意：不是 return，是 echo 捕获）
add() {
echo $(( $1 + $2 ))
}
result=$(add 3 4)
echo "3 + 4 = $result"
6. 数组与字符串
# 数组
genes=("TP53" "BRCA1" "EGFR")
echo "${genes[0]}" # TP53
echo "${genes[@]}" # 所有元素
echo "${#genes[@]}" # 长度
genes+=("MYC") # 追加
# 字符串处理
seq="ATGCCGTAA"
echo "${seq:0:3}" # 截取前 3 个字符：ATG
echo "${seq//T/U}" # 全部替换 T→U
echo "${seq/AT/XX}" # 替换第一个 AT
echo "${seq^^}" # 转大写（bash 4+）
7. 实战脚本
7.1 批量重命名
#!/bin/bash
# 把所有 .txt 后缀改为 .log
set -euo pipefail
for file in *.txt; do
[ -e "$file" ] || continue # 无匹配时跳过
mv "$file" "${file%.txt}.log"
echo "重命名: $file -> ${file%.txt}.log"
done
7.2 生信批处理：批量跑 FASTQ 质控
#!/bin/bash
# 用法: ./qc_pipeline.sh data_dir output_dir
set -euo pipefail
DATA_DIR=${1:?"请提供数据目录"}
OUT_DIR=${2:?"请提供输出目录"}
mkdir -p "$OUT_DIR"
for fq in "$DATA_DIR"/*_R1.fastq.gz; do
base=$(basename "$fq" _R1.fastq.gz)
echo "=== 处理样本: $base ==="
fastqc -o "$OUT_DIR" "$fq"
fastqc -o "$OUT_DIR" "${DATA_DIR}/${base}_R2.fastq.gz"
done
echo "全部完成，结果位于 $OUT_DIR"
7.3 日志监控与告警
#!/bin/bash
# 监控日志中 ERROR 数量，超过阈值打印告警
LOG_FILE="app.log"
THRESHOLD=${1:-10}
count=$(grep -c "ERROR" "$LOG_FILE" || true)
echo "当前 ERROR 数量: $count"
if [ "$count" -gt "$THRESHOLD" ]; then
echo "⚠️ 错误数量超过阈值 $THRESHOLD！"
exit 1
fi
8. 常见坑位提醒
# 1. 变量赋值等号两边不能有空格
name = "x" # 错误！会被当成命令
name="x" # 正确
# 2. 引号：路径含空格必须加引号
file="my data.txt"
cat "$file" # 正确
cat $file # 错误：拆成两个参数
# 3. [ ] 内部两端必须有空格
[ "$a" = "$b" ] # 正确
["$a"="$b"] # 错误
# 4. 管道中 set -e 的坑：grep 无匹配返回非 0 会中断
grep "x" file || true # 显式容忍
9. 小结
- 脚本头：
#!/bin/bash+set -euo pipefail - 变量：
$name、${#name}、$(cmd)、$((...)) - 判断：
[ 条件 ]、(( 算术 ))、case - 循环：
for file in *.txt、while read line - 函数：
local变量、echo 捕获返回值
至此编程方向教程完成：Python ×3、R ×3、Linux ×1、Bash ×1，从零到实战。