Shell 完全指南：sh、Bash、Zsh 比較與使用

目錄

1. 什麼是 Shell
2. Shell 類型比較
3. 基本語法
4. 變數與參數
5. 條件判斷
6. 迴圈結構
7. 函式
8. 實用技巧
9. 腳本編寫最佳實踐
10. 常見問題
11. 總結

什麼是 Shell

Shell 是使用者與作業系統核心（Kernel）之間的介面，負責接收使用者指令並傳遞給系統執行。

使用者輸入指令
      ↓
    Shell（解譯器）
      ↓
    Kernel（核心）
      ↓
    硬體執行

Shell 的兩種模式

查看系統 Shell

# 查看當前使用的 Shell
echo $SHELL

# 查看系統可用的 Shell
cat /etc/shells

# 查看當前 Shell 進程
echo $0
ps -p $$

Shell 類型比較

主要 Shell 一覽

sh vs bash vs zsh 詳細比較

如何選擇？

Shebang（腳本首行）

#!/bin/sh        # POSIX 相容，最高可攜性
#!/bin/bash      # 使用 Bash 特性
#!/bin/zsh       # 使用 Zsh 特性
#!/usr/bin/env bash  # 推薦：自動找 bash 路徑

基本語法

指令執行

# 單一指令
ls -la

# 多指令（依序執行）
cd /tmp; ls; pwd

# 多指令（前一個成功才執行下一個）
mkdir test && cd test && touch file.txt

# 多指令（前一個失敗才執行下一個）
cat file.txt || echo "檔案不存在"

# 背景執行
long_running_command &

# 管線（Pipe）
cat file.txt | grep "pattern" | sort | uniq

重導向

# Here Document（多行輸入）
cat << EOF
這是第一行
這是第二行
變數展開：$HOME
EOF

# Here Document（不展開變數）
cat << 'EOF'
這裡的 $HOME 不會被展開
EOF

引號差異

name="World"

echo "Hello $name"      # Hello World（變數展開）
echo 'Hello $name'      # Hello $name（字面值）
echo "Today is $(date)" # Today is Wed Dec 4...（指令替換）

變數與參數

變數定義與使用

# 定義變數（等號前後不能有空格！）
name="John"
age=30

# 使用變數
echo $name
echo ${name}      # 推薦：明確變數邊界
echo "${name}!"   # John!

# 唯讀變數
readonly PI=3.14159

# 刪除變數
unset name

特殊變數

#!/bin/bash
echo "腳本名稱: $0"
echo "參數個數: $#"
echo "第一個參數: $1"
echo "所有參數: $@"
echo "上一指令狀態: $?"

字串操作

str="Hello World"

# 字串長度
echo ${#str}              # 11

# 子字串
echo ${str:0:5}           # Hello（從 0 開始取 5 個字）
echo ${str:6}             # World（從 6 開始到結尾）

# 取代
echo ${str/World/Bash}    # Hello Bash（取代第一個）
echo ${str//o/0}          # Hell0 W0rld（取代全部）

# 刪除
echo ${str#Hello }        # World（刪除開頭匹配）
echo ${str%World}         # Hello （刪除結尾匹配）

# 預設值
echo ${undefined:-default}    # 如果未定義，使用 default
echo ${undefined:=default}    # 如果未定義，設定並使用 default

陣列（Bash/Zsh）

# 定義陣列
fruits=("apple" "banana" "cherry")

# 存取元素
echo ${fruits[0]}         # apple（bash 從 0 開始）
echo ${fruits[1]}         # banana

# 所有元素
echo ${fruits[@]}         # apple banana cherry

# 陣列長度
echo ${#fruits[@]}        # 3

# 新增元素
fruits+=("date")

# 遍歷陣列
for fruit in "${fruits[@]}"; do
    echo $fruit
done

關聯陣列（Bash 4+ / Zsh）

# 宣告關聯陣列
declare -A person

# 賦值
person[name]="John"
person[age]=30
person[city]="Taipei"

# 存取
echo ${person[name]}      # John

# 所有鍵
echo ${!person[@]}        # name age city

# 所有值
echo ${person[@]}         # John 30 Taipei

條件判斷

if 語法

# 基本語法
if [ condition ]; then
    commands
elif [ condition ]; then
    commands
else
    commands
fi

# 範例
if [ -f "/etc/passwd" ]; then
    echo "檔案存在"
else
    echo "檔案不存在"
fi

測試運算子

檔案測試

if [ -d "/tmp" ]; then
    echo "/tmp 是目錄"
fi

if [ -x "./script.sh" ]; then
    echo "腳本可執行"
fi

字串測試

name=""
if [ -z "$name" ]; then
    echo "name 是空的"
fi

if [ "$USER" = "root" ]; then
    echo "你是 root"
fi

數值比較

age=18
if [ $age -ge 18 ]; then
    echo "已成年"
fi

[[ ]] vs [ ]（Bash/Zsh 擴展）

# [[ ]] 是 Bash/Zsh 擴展，更強大
# 支援 && || 邏輯運算
if [[ $age -ge 18 && $age -le 65 ]]; then
    echo "工作年齡"
fi

# 支援正則表達式
if [[ $email =~ ^[a-z]+@[a-z]+\.[a-z]+$ ]]; then
    echo "Email 格式正確"
fi

# 支援模式匹配
if [[ $filename == *.txt ]]; then
    echo "是文字檔"
fi

case 語法

case $1 in
    start)
        echo "啟動服務"
        ;;
    stop)
        echo "停止服務"
        ;;
    restart)
        echo "重啟服務"
        ;;
    *)
        echo "用法: $0 {start|stop|restart}"
        exit 1
        ;;
esac

迴圈結構

for 迴圈

# 列表迴圈
for i in 1 2 3 4 5; do
    echo $i
done

# 範圍迴圈（Bash）
for i in {1..5}; do
    echo $i
done

# 帶步進的範圍
for i in {0..10..2}; do
    echo $i    # 0 2 4 6 8 10
done

# C 風格迴圈（Bash）
for ((i=0; i<5; i++)); do
    echo $i
done

# 遍歷檔案
for file in *.txt; do
    echo "處理: $file"
done

# 遍歷指令輸出
for user in $(cat /etc/passwd | cut -d: -f1); do
    echo "使用者: $user"
done

while 迴圈

# 基本 while
count=1
while [ $count -le 5 ]; do
    echo $count
    ((count++))
done

# 讀取檔案每一行
while IFS= read -r line; do
    echo "行: $line"
done < file.txt

# 無限迴圈
while true; do
    echo "執行中..."
    sleep 1
done

until 迴圈

# 條件為假時執行
count=1
until [ $count -gt 5 ]; do
    echo $count
    ((count++))
done

迴圈控制

# break：跳出迴圈
for i in {1..10}; do
    if [ $i -eq 5 ]; then
        break
    fi
    echo $i
done

# continue：跳過本次迭代
for i in {1..5}; do
    if [ $i -eq 3 ]; then
        continue
    fi
    echo $i    # 1 2 4 5（跳過 3）
done

函式

定義與呼叫

# 定義函式（兩種寫法）
function greet() {
    echo "Hello, $1!"
}

# 或
greet() {
    echo "Hello, $1!"
}

# 呼叫函式
greet "World"    # Hello, World!
greet "Bash"     # Hello, Bash!

函式參數與返回值

# 函式參數
add() {
    local a=$1
    local b=$2
    echo $((a + b))
}

result=$(add 3 5)
echo "3 + 5 = $result"    # 3 + 5 = 8

# 返回狀態碼
is_even() {
    if [ $(($1 % 2)) -eq 0 ]; then
        return 0    # 成功（偶數）
    else
        return 1    # 失敗（奇數）
    fi
}

if is_even 4; then
    echo "4 是偶數"
fi

區域變數

# 使用 local 宣告區域變數
global_var="I am global"

my_func() {
    local local_var="I am local"
    global_var="Modified"
    echo "函式內: $local_var"
}

my_func
echo "函式外: $global_var"    # Modified
echo "函式外: $local_var"     # （空，因為是區域變數）

實用技巧

指令替換

# 取得當前日期
today=$(date +%Y-%m-%d)
echo "Today: $today"

# 取得檔案行數
lines=$(wc -l < file.txt)
echo "行數: $lines"

# 巢狀指令替換
files=$(ls $(dirname $0))

算術運算

# $(( )) 算術展開
a=5
b=3
echo $((a + b))     # 8
echo $((a * b))     # 15
echo $((a / b))     # 1
echo $((a % b))     # 2
echo $((a ** 2))    # 25（次方）

# let 指令
let "c = a + b"
echo $c             # 8

# (( )) 算術求值
((a++))
echo $a             # 6

常用指令組合

# 查找並處理檔案
find . -name "*.log" -exec rm {} \;

# 查找並統計
find . -type f | wc -l

# 批次重新命名
for f in *.txt; do
    mv "$f" "${f%.txt}.md"
done

# 平行處理（xargs）
cat urls.txt | xargs -P 4 -I {} curl -O {}

# 監控日誌
tail -f /var/log/syslog | grep --line-buffered "error"

除錯技巧

# 開啟除錯模式
set -x    # 顯示執行的每一行
set +x    # 關閉除錯

# 遇錯即停
set -e    # 任何指令失敗就停止
set +e    # 關閉

# 未定義變數報錯
set -u    # 使用未定義變數報錯

# 常用組合（腳本開頭）
set -euo pipefail

# 執行時除錯
bash -x script.sh

腳本編寫最佳實踐

腳本模板

#!/usr/bin/env bash
#
# 腳本名稱: script.sh
# 描述: 這個腳本做什麼
# 作者: Your Name
# 日期: 2024-01-01
#

set -euo pipefail

# 常數定義
readonly SCRIPT_DIR="$(cd "$(dirname "${BASH_SOURCE[0]}")" && pwd)"
readonly SCRIPT_NAME="$(basename "$0")"

# 顏色定義
readonly RED='\033[0;31m'
readonly GREEN='\033[0;32m'
readonly YELLOW='\033[1;33m'
readonly NC='\033[0m' # No Color

# 日誌函式
log_info() {
    echo -e "${GREEN}[INFO]${NC} $*"
}

log_warn() {
    echo -e "${YELLOW}[WARN]${NC} $*" >&2
}

log_error() {
    echo -e "${RED}[ERROR]${NC} $*" >&2
}

# 用法說明
usage() {
    cat << EOF
用法: $SCRIPT_NAME [選項] <參數>

描述:
    這個腳本的功能說明

選項:
    -h, --help      顯示此幫助訊息
    -v, --verbose   詳細輸出
    -f, --file      指定檔案

範例:
    $SCRIPT_NAME -f config.txt
    $SCRIPT_NAME --help
EOF
    exit 1
}

# 清理函式（腳本結束時執行）
cleanup() {
    log_info "清理臨時檔案..."
    # rm -rf "$TMP_DIR"
}
trap cleanup EXIT

# 主函式
main() {
    # 解析參數
    while [[ $# -gt 0 ]]; do
        case $1 in
            -h|--help)
                usage
                ;;
            -v|--verbose)
                VERBOSE=true
                shift
                ;;
            -f|--file)
                FILE="$2"
                shift 2
                ;;
            *)
                log_error "未知選項: $1"
                usage
                ;;
        esac
    done

    # 主要邏輯
    log_info "腳本開始執行"
    # ...
    log_info "腳本執行完成"
}

# 執行主函式
main "$@"

最佳實踐檢查清單

常見問題

問題 1：空格導致錯誤

# ❌ 錯誤：等號前後有空格
name = "John"

# ✅ 正確：等號前後不能有空格
name="John"

# ❌ 錯誤：沒有引號，檔名有空格會出錯
for file in $(ls *.txt); do

# ✅ 正確：使用引號
for file in *.txt; do
    echo "$file"
done

問題 2：變數未定義

# ❌ 危險：如果 $dir 未定義，會刪除根目錄！
rm -rf $dir/*

# ✅ 安全：使用 set -u 或檢查
set -u
rm -rf "${dir:?變數未定義}/"*

問題 3：指令找不到

# 檢查指令是否存在
if ! command -v docker &>/dev/null; then
    echo "請先安裝 Docker"
    exit 1
fi

問題 4：腳本沒有執行權限

# 加上執行權限
chmod +x script.sh

# 或直接用 bash 執行
bash script.sh

問題 5：換行符問題（Windows vs Unix）

# 檢查檔案換行符
file script.sh

# 轉換 Windows (CRLF) 到 Unix (LF)
sed -i 's/\r$//' script.sh
# 或
dos2unix script.sh

總結

Shell 選擇指南

語法快速參考

常用 set 選項

建立日期：2025-12-04 最後更新：2025-12-04