Bash 变量内容操作完全指南

前言

Bash 提供了极为丰富的变量内容操作功能，涵盖了删除、替换、替代、默认值处理、大小写转换、子串提取等各个方面。这些操作统称为 参数扩展（Parameter Expansion），是 Bash 脚本编程中最常用也最强大的特性之一。

本文将从零开始，系统性地整理所有与变量内容相关的操作，并区分哪些是基础必会、哪些是进阶内容、哪些属于高级特性。

第一部分：删除操作

删除操作用于从变量内容中移除匹配特定模式的字符串。

1.1 前缀删除（从开头匹配）

语法	名称	匹配方式	示例
`${var#pattern}`	最小匹配	删除开头最短匹配	`var="abc123abc"` → `${var#a*c}` → `123abc`
`${var##pattern}`	最大匹配	删除开头最长匹配	`var="abc123abc"` → `${var##a*c}` → （空）

典型用途：

提取文件名：${path##*/}（删除最后一个斜杠之前的所有内容）
去除前缀：${string##*:}（删除最后一个冒号之前的所有内容）

1.2 后缀删除（从结尾匹配）

语法	名称	匹配方式	示例
`${var%pattern}`	最小匹配	删除结尾最短匹配	`var="abc123abc"` → `${var%a*c}` → `abc123`
`${var%%pattern}`	最大匹配	删除结尾最长匹配	`var="abc123abc"` → `${var%%a*c}` → （空）

典型用途：

去除文件扩展名：${filename%.*}（删除最后一个点及之后）
去除后缀：${string%% *}（删除第一个空格及之后）

1.3 删除操作的模式说明

所有 pattern 都使用 通配符（globbing） 语法，而非正则表达式：

*：匹配任意字符串（包括空串）
?：匹配任意单个字符
[...]：匹配方括号内的任一字符，如 [a-z]、[0-9]
[^...]：匹配不在方括号内的任一字符

第二部分：替代操作

替代操作用新字符串替换匹配到的内容。

2.1 基础替代

语法	名称	行为	示例
`${var/old/new}`	单次替换	替换第一个匹配	`var="abc123abc"` → `${var/abc/XYZ}` → `XYZ123abc`
`${var//old/new}`	全局替换	替换所有匹配	`var="abc123abc"` → `${var//abc/XYZ}` → `XYZ123XYZ`

2.2 锚定替代

语法	名称	行为	示例
`${var/#old/new}`	开头替换	仅当匹配开头时替换	`var="abc123abc"` → `${var/#abc/XYZ}` → `XYZ123abc`
`${var/%old/new}`	结尾替换	仅当匹配结尾时替换	`var="abc123abc"` → `${var/%abc/XYZ}` → `abc123XYZ`

2.3 删除形式的替代（替换为空）

省略 new 部分，相当于删除匹配内容：

语法	行为	示例
`${var/pattern}`	删除第一个匹配	`var="abc123abc"` → `${var/abc}` → `123abc`
`${var//pattern}`	删除所有匹配	`var="abc123abc"` → `${var//abc}` → `123`
`${var/#pattern}`	仅开头匹配时删除	`var="abc123abc"` → `${var/#abc}` → `123abc`
`${var/%pattern}`	仅结尾匹配时删除	`var="abc123abc"` → `${var/%abc}` → `abc123`

第三部分：默认值替换（回退赋值）

这部分用于处理变量未定义或为空的情况。每个操作都有带冒号和不带冒号两个版本，区别在于是否检查空字符串。

3.1 替换（不修改变量本身）

语法	行为	说明
`${var-expr}`	未定义时替换	仅当 var 未定义时，用 expr 代替
`${var:-expr}`	未定义或空时替换	当 var 未定义或为空时，用 expr 代替

区别示例：

unset var           # var 未定义
echo ${var-default}   # 输出 default
echo ${var:-default}  # 输出 default

var=""              # var 已定义但为空
echo ${var-default}   # 输出（空）
echo ${var:-default}  # 输出 default

var="hello"
echo ${var-default}   # 输出 hello
echo ${var:-default}  # 输出 hello

3.2 赋值（修改变量本身）

语法	行为	说明
`${var=expr}`	未定义时赋值	仅当 var 未定义时，将 expr 赋值给 var
`${var:=expr}`	未定义或空时赋值	当 var 未定义或为空时，将 expr 赋值给 var

3.3 报错退出

语法	行为	说明
`${var?expr}`	未定义时报错	仅当 var 未定义时，输出 expr 错误并退出
`${var:?expr}`	未定义或空时报错	当 var 未定义或为空时，输出 expr 错误并退出

3.4 条件替换（检测是否已定义）

语法	行为	说明
`${var+expr}`	已定义时替换	仅当 var 已定义时，用 expr 代替（否则为空）
`${var:+expr}`	非空时替换	仅当 var 非空时，用 expr 代替（否则为空）

典型用途：检测变量是否被显式设置（包括空字符串）

if [ -n "${1+set}" ]; then
    echo "用户传入了第一个参数（可能为空字符串）"
fi

第四部分：大小写转换

Bash 4.0 引入，用于改变字母的大小写形态。

语法	行为	示例
`${var^}`	首字母转大写	`var="hello world"` → `${var^}` → `Hello world`
`${var^^}`	全部转大写	`var="hello world"` → `${var^^}` → `HELLO WORLD`
`${var,}`	首字母转小写	`var="HELLO"` → `${var,}` → `hELLO`
`${var,,}`	全部转小写	`var="HELLO"` → `${var,,}` → `hello`
`${var~}`	首字母大小写反转	`var="Hello"` → `${var~}` → `hello`
`${var~~}`	全部大小写反转	`var="Hello World"` → `${var~~}` → `hELLO wORLD`

高级用法：模式限定

这些操作符可以接受一个可选的模式参数，只转换匹配的部分：

var="hello world"
echo ${var^^[aeiou]}      # 只转元音：hEllO wOrld
echo ${var^[aeiou]}       # 只转匹配的第一个元音：hEllo world？实际行为需测试

第五部分：变换操作

Bash 4.4 引入的高级特性，通过 @ 操作符实现。

语法	行为	示例
`${var@U}`	转大写	`${var@U}` 等同于 `${var^^}`
`${var@L}`	转小写	`${var@L}` 等同于 `${var,,}`
`${var@Q}`	转义为可重用的引用格式	`var="hello 'world'"` → `${var@Q}` → `'hello '\''world'\'''`
`${var@E}`	展开转义序列	`var="hello\nworld"` → `${var@E}` → 实际换行
`${var@P}`	按提示符规则展开	支持 `\u`（用户名）、`\h`（主机名）等
`${var@A}`	显示赋值语句	输出 `declare -- var="value"` 格式

第六部分：子串提取

从变量中截取部分内容。

语法	行为	示例
`${var:offset}`	从 offset 取到末尾	`var="hello.txt"` → `${var:2}` → `llo.txt`
`${var:offset:length}`	从 offset 取 length 个	`var="hello.txt"` → `${var:2:3}` → `llo`
`${var: -n}`	取末尾 n 个字符	`var="hello.txt"` → `${var: -4}` → `.txt`

注意事项：

offset 从 0 开始计数
取末尾字符时，: 后面必须有空格，以避免与 ${var:-default} 语法混淆

第七部分：间接扩展

通过变量名引用另一个变量的值。

语法	行为	示例
`${!var}`	间接引用	`ref="name"`、`name="world"` → `${!ref}` → `world`

典型用途：

动态变量名处理
配置系统（当变量名由运行时决定）

第八部分：模式匹配增强（extglob）

通过 shopt -s extglob 开启扩展模式匹配，获得更强大的模式语法：

模式	含义	示例
`?(pattern)`	匹配 0 或 1 次	`abc?(def)` 匹配 `abc` 或 `abcdef`
`*(pattern)`	匹配 0 或多次	`abc*(def)` 匹配 `abc`、`abcdef`、`abcdefdef`…
`+(pattern)`	匹配 1 或多次	`abc+(def)` 匹配 `abcdef`、`abcdefdef`…
`@(pattern1\|pattern2)`	匹配其中之一	`abc@(def\|xyz)` 匹配 `abcdef` 或 `abcxyz`
`!(pattern)`	匹配非该模式	`abc!(def)` 匹配除 `abcdef` 外的任意内容

开启方式：

shopt -s extglob
var="abc123def"
echo ${var//+(digit)/}   # 删除连续数字（假设定义了 digit 模式）

完整速查表

分类	操作符	一句话说明
删除（前缀）	`#`	从开头删除最短匹配
	`##`	从开头删除最长匹配
删除（后缀）	`%`	从结尾删除最短匹配
	`%%`	从结尾删除最长匹配
替代	`/`	替换第一个匹配
	`//`	替换所有匹配
	`/#`	仅开头匹配时替换
	`/%`	仅结尾匹配时替换
默认值（不赋值）	`-`	未定义时替换
	`:-`	未定义或空时替换
默认值（赋值）	`=`	未定义时赋值
	`:=`	未定义或空时赋值
报错	`?`	未定义时报错
	`:?`	未定义或空时报错
条件替换	`+`	已定义时替换
	`:+`	非空时替换
大小写	`^`	首字母大写
	`^^`	全部大写
	`,`	首字母小写
	`,,`	全部小写
	`~`	首字母大小写反转
	`~~`	全部大小写反转
变换	`@U`	大写转换（Bash 4.4+）
	`@L`	小写转换（Bash 4.4+）
	`@Q`	转义引用（Bash 4.4+）
	`@E`	展开转义序列（Bash 4.4+）
	`@P`	提示符展开（Bash 4.4+）
	`@A`	显示赋值语句（Bash 4.4+）
子串	`:offset`	截取到末尾
	`:offset:len`	截取指定长度
	`: -n`	取末尾 n 个
间接	`!var`	间接引用

难易程度分级

基础必会（日常使用频率极高）

${var#pattern}、${var%pattern}：去路径、去扩展名
${var/old/new}：简单的字符串替换
${var:-default}：设置默认值
${var:offset}、${var:offset:length}：截取子串

进阶掌握（提升脚本效率）

${var##pattern}、${var%%pattern}：最长匹配删除
${var//old/new}：全局替换
${var^}、${var^^}、${var,}、${var,,}：大小写转换
${var: -n}：取末尾字符
${var=default}、${var:?error}：赋值和错误处理

高级特性（特定场景使用）

${!var}：间接引用
${var@U}、${var@L}、${var@Q} 等变换操作
extglob 扩展模式匹配
${var+expr}、${var:+expr} 条件替换的精妙用法

总结

Bash 的变量内容操作看似繁多，但大多数都有清晰的命名逻辑：

# 和 % 让人联想到行首（# 在键盘左侧）和行尾（% 在右侧）——虽然是民间记忆法
单个字符表示最小匹配，双字符表示最大匹配
冒号 : 的加入表示同时检查空字符串
大小写转换用 ^（上箭头表示大写）、,（下箭头？表示小写）、~（取反）

掌握这些操作，你将能够用极其简洁的代码完成原本需要调用 sed、awk、cut、tr 等外部命令才能实现的字符串处理任务。这不仅能提升脚本执行效率（避免创建子进程），也能让代码更加清晰易读。

最重要的建议：不需要死记硬背所有操作符，先熟练掌握 #、%、/、:- 这四个最常用的，然后在使用过程中逐步学习和扩展。这份文档可以作为随时查阅的参考手册。

Bash 变量内容操作完全指南

前言

第一部分：删除操作

1.1 前缀删除（从开头匹配）

1.2 后缀删除（从结尾匹配）

1.3 删除操作的模式说明

第二部分：替代操作

2.1 基础替代

2.2 锚定替代

2.3 删除形式的替代（替换为空）

第三部分：默认值替换（回退赋值）

3.1 替换（不修改变量本身）

3.2 赋值（修改变量本身）

3.3 报错退出

3.4 条件替换（检测是否已定义）

第四部分：大小写转换

高级用法：模式限定

第五部分：变换操作

第六部分：子串提取

第七部分：间接扩展

第八部分：模式匹配增强（extglob）

完整速查表

难易程度分级

基础必会（日常使用频率极高）

进阶掌握（提升脚本效率）

高级特性（特定场景使用）

总结

老丹

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