简介

Shell 接收到用户输入的命令以后，会根据空格将用户的输入，拆分成一个个词元（token）。然后，Shell 会扩展词元里面的特殊字符，扩展完成后才会调用相应的命令。

这种特殊字符的扩展，称为模式扩展（globbing）。其中有些用到通配符，又称为通配符扩展（wildcard expansion）。Bash 一共提供八种扩展。

• 波浪线扩展
• ? 字符扩展
• * 字符扩展
• $字符扩展
• 方括号扩展
• 大括号扩展
• 字符类扩展

模式扩展与正则表达式的关系是，模式扩展早于正则表达式出现，可以看作是原始的正则表达式。它的功能没有正则那么强大灵活，但是优点是简单和方便。

Bash 允许用户关闭扩展。

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$ set -o noglob
# 或者
$ set -f

下面的命令可以重新打开扩展。

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$ set +o noglob
# 或者
$ set +f

~字符扩展

~会自动扩展成当前用户的主目录。

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[root@dengpangpang ~]$ echo ~
/root

~/dir表示扩展成主目录的某个子目录，dir是主目录里面的一个子目录名。

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[root@dengpangpang ~]$ echo ~/test
/root/test

~user表示扩展成用户user的主目录。

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[root@dengpangpang ~]$ echo ~www
/home/www

# 如果 ~user 的 user 是不存在的用户名，则波浪号扩展不起作用。
[root@dengpangpang ~]$ echo ~wwww
~wwww

~+会扩展成当前所在的目录，等同于pwd命令。

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[root@dengpangpang nginx]$ echo ~+
/etc/nginx

? 字符扩展

?字符代表文件路径里面的任意单个字符，不包括空字符。

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# 存在文件 a.txt 和 b.txt
$ ls ?.txt
a.txt b.txt

如果匹配多个字符，就需要多个?连用。

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# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls ??.txt
ab.txt

? 字符扩展属于文件名扩展，只有文件确实存在的前提下，才会发生扩展。如果文件不存在，扩展就不会发生。

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# 当前目录为空目录
$ echo ?.txt
?.txt

上面例子中，如果?.txt可以扩展成文件名，echo命令会输出扩展后的结果；如果不能扩展成文件名，echo就会原样输出?.txt。

* 字符扩展

*字符代表文件路径里面的任意数量的任意字符，包括零个字符。

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# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls *.txt
a.txt b.txt ab.txt

# 也可以匹配空字符
$ ls a*.txt
a.txt ab.txt

# 如果想输出当前目录的所有文件，直接用 * 即可
$ ls *

注意：上面的例子，如果文本文件在子目录，*.txt不会产生匹配，必须写成*/*.txt。有几层子目录，就必须写几层星号。

$字符扩展

变量扩展

Bash 将美元符号$开头的词元视为变量，将其扩展成变量值，详见《Bash 变量》一章。

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$ echo $SHELL
/bin/bash

变量名也可以放在{}里面，${SHELL}同样表示变量，也同样可以扩展。

!表示间接引用。${!string*}或${!string@}返回所有匹配给定字符串string的变量名。

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# 下面例子,`${!S*}`扩展成所有以`S`开头的变量名。
$ echo ${!S*}
SECONDS SHELL SHELLOPTS SHLVL SSH_AGENT_PID SSH_AUTH_SOCK

子命令扩展

$(...)可以扩展成另一个命令的运行结果，该命令的所有输出都会作为返回值。

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# 下面例子中，$(date)返回`date`命令的运行结果。
$ echo $(date)
Tue Jan 28 00:01:13 CST 2020

还有另一种较老的语法，子命令放在反引号之中，也可以扩展成命令的运行结果。

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$ echo `date`
Tue Jan 28 00:01:13 CST 2020

$(...)可以嵌套，比如$(ls $(pwd))。

算术扩展

$((...))可以扩展成整数运算的结果，详见《Bash 的算术运算》一章。

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$ echo $((2 + 2))
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[]扩展

[abc]扩展

方括号扩展的形式是[...]，括号之中的任意一个字符。比如，[aeiou]可以匹配五个元音字母中的任意一个。
(只有文件确实存在的前提下才会扩展。如果文件不存在，就会原样输出)

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# 存在文件 a.txt 和 b.txt
$ ls [ab].txt
a.txt b.txt

# 只存在文件 a.txt。如果文件不存在`[ab].txt`就原样输出，会导致`ls`命名报错：不存在的文件或目录
$ ls [ab].txt
a.txt

方括号扩展还有两种变体：[^...]和[!...]，这两种写法是等价的，它们表示匹配不在方括号里面的字符。

比如，[^abc]或[!abc]表示匹配除了a、b、c以外的字符。

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# 存在 aaa、bbb、aba 三个文件,[!a]表示文件名第二个字符不是a的文件名，所以返回了aba和bbb两个文件。
$ ls ?[!a]?
aba bbb

注意，如果需要匹配[字符，可以放在方括号内，比如[[aeiou]。如果需要匹配连字号-，只能放在方括号内部的开头或结尾，比如[-aeiou]或[aeiou-]。

[start-end]扩展

方括号扩展有一个简写形式[start-end]，表示匹配一个连续的范围。比如，[a-c]等同于[abc]，[0-9]匹配[0123456789]。

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# 存在文件 a.txt、b.txt 和 c.txt
$ ls [a-c].txt
a.txt
b.txt
c.txt

# 存在文件 report1.txt、report2.txt 和 report3.txt
$ ls report[0-9].txt
report1.txt
report2.txt
report3.txt
...

下面是一些常用简写的例子。

• [a-z]：所有小写字母。
• [a-zA-Z0-9]：所有小写字母、大写字母与数字。
• [abc]*：所有以a、b、c字符之一开头的文件名。
• BACKUP.[0-9][0-9][0-9]：所有以BACKUP.开头，后面是三个数字的文件名。

这种简写形式有一个否定形式[!start-end]，表示匹配不属于这个范围的字符。比如，[!a-zA-Z]表示匹配非英文字母的字符。

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$ ls report[!1–3].txt
report4.txt report5.txt

{}扩展

{a,b,c}扩展

大括号扩展{...}表示分别扩展成大括号里面的所有值，各个值之间使用逗号分隔。比如，{1,2,3}扩展成1 2 3。

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$ echo {1,2,3}
1 2 3

$ echo d{a,e,i,u,o}g
dag deg dig dug dog

注意，大括号扩展不是文件名扩展。它会扩展成所有给定的值，而不管是否有对应的文件存在。

另一个需要注意的地方是，大括号内部的逗号前后不能有空格。否则，大括号扩展会失效。

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# 逗号前后有空格，Bash 就会认为这不是大括号扩展，而是三个独立的参数
$ echo {1 , 2}
{1 , 2}

# 逗号前面可以没有值，表示扩展的第一项为空。
$ cp a.log{,.bak}

# 等同于`cp a.log a.log.bak`

大括号可以嵌套。

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$ echo {j{p,pe}g,png}
jpg jpeg png

$ echo a{A{1,2},B{3,4}}b
aA1b aA2b aB3b aB4b

大括号也可以与其他模式联用，并且总是先于其他模式进行扩展。

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$ echo /bin/{cat,b*}
/bin/cat /bin/b2sum /bin/base32 /bin/base64 ... ...

# 基本等同于`echo /bin/cat;echo /bin/b*`

{start..end}扩展

大括号扩展有一个简写形式{start..end}，表示扩展成一个连续序列。

比如，{a..z}可以扩展成26个小写英文字母。这种简写形式同样支持逆序，比如{z..a}

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$ echo {a..c}
a b c

$ echo d{a..d}g
dag dbg dcg ddg

注意，如果遇到无法理解的简写，大括号模式就会原样输出，不会扩展。

这种简写形式可以嵌套使用，形成复杂的扩展。

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# 大括号扩展的常见用途为新建一系列目录,下面的命令会建立36个目录
$ mkdir {2007..2009}-{01..12}

这个写法的另一个常见用途，是直接用于for循环。下面例子会循环4次。

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for i in {1..4}
do
  echo $i
done

这种简写形式还可以使用第二个双点号（start..end..step），用来指定扩展的步长。

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# 下面代码将0扩展到8，每次递增的长度为2，所以一共输出5个数字。
$ echo {0..8..2}
0 2 4 6 8

字符类扩展

[[:class:]]表示一个字符类，扩展成某一类特定字符之中的一个。常用的字符类如下。

• [[:alnum:]]：匹配任意英文字母与数字
• [[:alpha:]]：匹配任意英文字母
• [[:blank:]]：空格和 Tab 键。
• [[:cntrl:]]：ASCII 码 0-31 的不可打印字符。
• [[:digit:]]：匹配任意数字 0-9。
• [[:graph:]]：A-Z、a-z、0-9 和标点符号。
• [[:lower:]]：匹配任意小写字母 a-z。
• [[:print:]]：ASCII 码 32-127 的可打印字符。
• [[:punct:]]：标点符号（除了 A-Z、a-z、0-9 的可打印字符）。
• [[:space:]]：空格、Tab、LF（10）、VT（11）、FF（12）、CR（13）。
• [[:upper:]]：匹配任意大写字母 A-Z。
• [[:xdigit:]]：16进制字符（A-F、a-f、0-9）。

字符类的第一个方括号后面，可以加上感叹号!，表示否定。比如，[![:digit:]]匹配所有非数字。

字符类也属于文件名扩展，如果没有匹配的文件名，字符类就会原样输出。

注意事项

通配符有一些使用注意点，不可不知。

（1）通配符是先解释，再执行。

Bash 接收到命令以后，发现里面有通配符，会进行通配符扩展，然后再执行命令。

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$ ls a*.txt
ab.txt

上面命令的执行过程是，Bash 先将a*.txt扩展成ab.txt，然后再执行ls ab.txt。

（2）文件名扩展在不匹配时，会原样输出。

文件名扩展在没有可匹配的文件时，会原样输出。

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# 不存在 r 开头的文件名
$ echo r*
r*

上面代码中，由于不存在r开头的文件名，r*会原样输出。

下面是另一个例子。

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$ ls *.csv
ls: *.csv: No such file or directory

另外，前面已经说过，大括号扩展{...}不是文件名扩展。

（3）只适用于单层路径。

所有文件名扩展只匹配单层路径，不能跨目录匹配，即无法匹配子目录里面的文件。或者说，?或*这样的通配符，不能匹配路径分隔符（/）。

如果要匹配子目录里面的文件，可以写成下面这样。

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$ ls */*.txt

Bash 4.0 新增了一个globstar参数，允许**匹配零个或多个子目录，详见后面shopt命令的介绍。

（4）文件名可以使用通配符。

Bash 允许文件名使用通配符，即文件名包括特殊字符。这时引用文件名，需要把文件名放在单引号或双引号里面。

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$ touch 'fo*'
$ ls
fo*

上面代码创建了一个fo*文件，这时*就是文件名的一部分。

量词语法

量词语法用来控制模式匹配的次数。

量词语法只有在 Bash 的extglob参数打开的情况下才能使用，不过一般是默认打开的。

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# 查询量词语法是否开启
$ shopt extglob
extglob        	on

# 开启量词语法
$ shopt -s extglob

量词语法有下面几个，注意下面作为量词语法的?或者*之类的字符，与前面的字符扩展没有关系

• ?(pattern-list)：模式匹配零次或一次。
• *(pattern-list)：模式匹配零次或多次。
• +(pattern-list)：模式匹配一次或多次。
• @(pattern-list)：只匹配一次模式。
• !(pattern-list)：匹配给定模式以外的任何内容。

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# `?(.)`匹配零个或一个点。
$ ls abc?(.)txt
abctxt abc.txt

# `?(def)`匹配零个或一个`def`
$ ls abc?(def)
abc abcdef

# `@(.txt|.php)`匹配文件有且只有一个`.txt`或`.php`后缀名
$ ls abc@(.txt|.php)
abc.php abc.txt

# `+(.txt)`匹配文件有一个或多个`.txt`后缀名
$ ls abc+(.txt)
abc.txt abc.txt.txt

# `!(b)`表示匹配单个字母`b`以外的任意内容，所以除了`ab.txt`以外，其他文件名都能匹配
$ ls a!(b).txt
a.txt abb.txt ac.txt

量词语法也属于文件名扩展，如果不存在可匹配的文件，就会原样输出。

shopt 命令和参数

shopt命令可以调整 Bash 的行为。它有好几个参数跟通配符扩展有关。

shopt命令的使用方法如下：

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# 打开某个参数
$ shopt -s [optionname]

# 关闭某个参数
$ shopt -u [optionname]

# 查询某个参数关闭还是打开
$ shopt [optionname]

dotglob 参数

dotglob参数可以让扩展结果包括隐藏文件（即点开头的文件）

nullglob 参数

nullglob参数可以让通配符不匹配任何文件名时，返回空字符。

默认情况下，通配符不匹配任何文件名时，会保持不变。打开nullglob参数，就可以让不匹配的通配符返回空字符串。

failglob 参数

failglob参数使得通配符不匹配任何文件名时，Bash 会直接报错，而不是让各个命令去处理。

extglob 参数

extglob参数使得 Bash 支持量词语法。它默认应该是打开的。

nocaseglob 参数

nocaseglob参数可以让通配符扩展整体不区分大小写。比如program*可以匹配ProgramData等。

globstar 参数

globstar参数可以使得**匹配零个或多个子目录。该参数默认是关闭的。