Linux Shell 用户输入完全指南：从命令行参数到交互读取

佳哥很忙2024/6/3大约 15 分钟

概述

在编写 Shell 脚本时，获取用户输入是实现 “交互性” 和 “灵活性” 的关键。常见的输入场景包括：

命令行参数：运行脚本时直接传入数据（如 ./script.sh 10 20）；
命令行选项：通过 -a/-b 等符号改变脚本行为（如 ./script.sh -f log.txt）；
交互读取：脚本运行中主动询问用户，等待键盘输入（如 “请输入用户名：”）。

Bash Shell 提供了一套完整的工具来处理这些场景，掌握它们能让脚本从 “固定逻辑” 升级为 “可配置、可交互” 的实用工具。

一、命令行参数：最基础的输入传递方式

命令行参数是运行脚本时紧跟在脚本名后的 “额外数据”，Shell 会自动将其分配给 “位置变量”，无需额外配置即可使用。

1. 位置变量：参数的 “专属容器”

Shell 用 $0~${n} 表示位置变量，每个变量对应一个命令行元素，规则如下：

$0：脚本本身的名称（含路径，需用 basename 提取纯脚本名）；
$1~$9：第 1 到第 9 个命令行参数；
${10}~${n}：第 10 个及以后的参数（必须用大括号包裹，否则会被解析为 $1+0）。

示例 1：用位置变量计算阶乘

#!/bin/bash
# 脚本功能：计算 $1 对应的阶乘
if [ -n "$1" ]; then
  factorial=1
  # 循环从 1 到 $1，计算阶乘
  for (( number=1; number<=$1; number++ )); do
    factorial=$[ $factorial * $number ]
  done
  echo "The factorial of $1 is $factorial"
else
  echo "请传入一个整数参数（如 ./factorial.sh 5）"
fi

执行效果：

./factorial.sh 5  # 传入参数 5
# The factorial of 5 is 120  # 输出 5 的阶乘

示例 2：处理 10 个以上的参数

#!/bin/bash
# 脚本功能：获取第 10、11 个参数并计算乘积
product=$[ ${10} * ${11} ]
echo "第 10 个参数：${10}"
echo "第 11 个参数：${11}"
echo "乘积：$product"

执行效果：

# 传入 12 个参数（1~12）
./param10+.sh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
# 第 10 个参数：10
# 第 11 个参数：11
# 乘积：110

2. 参数中的空格：必须用引号包裹

若参数包含空格（如 “big world”），直接传递会被 Shell 解析为 “两个参数”，需用单引号或双引号将其包裹为 “单个整体”。

示例：传递含空格的字符串参数

#!/bin/bash
# 脚本功能：打印传入的字符串
echo "Hello $1, glad to meet you."

错误与正确执行对比：

# 错误：未加引号，“big world”被拆分为两个参数，$1 仅为“big”
./greet.sh big world
# Hello big, glad to meet you.

# 正确：加引号，“big world”被视为一个参数
./greet.sh "big world"  # 或 './greet.sh 'big world''
# Hello big world, glad to meet you.

3. 提取纯脚本名：解决 $0 含路径的问题

$0 会返回脚本的 “完整路径”（如 ./factorial.sh 或 /home/user/factorial.sh），若只需 “纯脚本名”，需用 basename 命令剥离路径。

示例：提取脚本名并生成日志

#!/bin/bash
# 脚本功能：记录脚本运行时间到日志
script_name=$(basename $0)  # 提取纯脚本名（如 factorial.sh）
log_path="$HOME/script_log.txt"
# 将运行时间写入日志
echo "${script_name} 运行于 $(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')" >> $log_path
echo "日志已记录至 $log_path"

执行效果：

./record_log.sh
# 日志已记录至 /home/user/script_log.txt

cat /home/user/script_log.txt
# record_log.sh 运行于 2024-06-03 15:30:00

二、参数测试与特殊变量：避免脚本崩溃

直接使用位置变量时，若用户未传入参数，脚本可能因 “空变量” 报错。Shell 提供了参数统计和特殊变量，可提前检测参数合法性。

1. 特殊变量：快速获取参数信息

Shell 定义了 3 个核心特殊变量，用于简化参数处理：

特殊变量	含义	示例（运行 ./script.sh a b c）
$#	命令行参数的总个数（不含脚本名 $0）	$# 等于 3
$*	所有参数视为 “单个字符串”	$* 等于 "a b c"
$@	所有参数视为 “多个独立字符串”	$@ 等于 "a" "b" "c"
${!#}	最后一个参数（无需知道参数总数）	${!#} 等于 "c"

示例 1：用 $# 检测参数个数

#!/bin/bash
# 脚本功能：计算两个数的和，需传入 2 个参数
if [ $# -ne 2 ]; then
  # 参数个数不对时，提示正确用法
  echo "用法：$(basename $0) 数字1 数字2"
else
  total=$[ $1 + $2 ]
  echo "$1 + $2 = $total"
fi

执行效果：

# 未传参数：提示用法
./add.sh
# 用法：add.sh 数字1 数字2

# 传入 2 个参数：正常计算
./add.sh 17 25
# 17 + 25 = 42

示例 2：$* 与 $@ 的核心区别

$* 会将所有参数合并为 “一个字符串”，$@ 会保留参数的 “独立性”，差异仅在加双引号时体现：

#!/bin/bash
# 脚本功能：遍历所有参数
echo "=== 使用 \$*（合并为单个字符串） ==="
count=1
for param in "$*"; do
  echo "参数 $count：$param"
  count=$[ $count + 1 ]
done

echo -e "\n=== 使用 \$@（保留独立参数） ==="
count=1
for param in "$@"; do
  echo "参数 $count：$param"
  count=$[ $count + 1 ]
done

执行效果（运行 ./loop_params.sh a b c）：

=== 使用 $*（合并为单个字符串） ===
参数 1：a b c

=== 使用 $@（保留独立参数） ===
参数 1：a
参数 2：b
参数 3：c

结论：遍历参数时优先用 $@，避免含空格的参数被拆分。

2. shift 命令：“左移” 参数，简化遍历

shift 命令会将所有位置变量 “向左移动 N 位”（默认 N=1），$1 被删除，$2 变成新的 $1，适合 “不知道参数总数” 时遍历所有参数。

示例：用 shift 遍历所有参数

#!/bin/bash
# 脚本功能：遍历所有参数并打印
count=1
echo "所有参数："
# 当 $1 不为空时，持续循环
while [ -n "$1" ]; do
  echo "参数 $count：$1"
  count=$[ $count + 1 ]
  shift  # 左移 1 位，$2 变成新的 $1
done

执行效果（运行 ./shift_loop.sh x y z）：

所有参数：
参数 1：x
参数 2：y
参数 3：z

进阶：指定 shift 移动的位数

#!/bin/bash
# 脚本功能：跳过前 2 个参数，处理后续参数
echo "原始参数：$*"
shift 2  # 左移 2 位，跳过前 2 个参数
echo "跳过前 2 个参数后，第一个参数：$1"

执行效果（运行 ./shift_2.sh a b c d）：

原始参数：a b c d
跳过前 2 个参数后，第一个参数：c

三、命令行选项：改变脚本行为的 “开关”

命令行选项是带 - 的单个字母（如 -a、-f），用于 “开关功能” 或 “传递参数值”（如 -f log.txt 指定日志文件）。Shell 提供 3 种处理选项的方法：case 语句、getopt、getopts。

1. 基础方法：用 case 语句识别选项

适合处理简单选项（如 -a、-b），核心是通过 case 匹配选项，用 shift 遍历所有参数。

示例 1：处理无参数的选项

#!/bin/bash
# 脚本功能：识别 -a、-b、-c 选项
while [ -n "$1" ]; do
  case "$1" in
    -a) echo "找到选项：-a" ;;
    -b) echo "找到选项：-b" ;;
    -c) echo "找到选项：-c" ;;
    *) echo "未知选项：$1" ;;  # 匹配未定义的选项
  esac
  shift  # 左移参数，处理下一个
done

执行效果（运行 ./case_options.sh -a -c -d）：

./case_options.sh -a -c -d
# 找到选项：-a
# 找到选项：-c
# 未知选项：-d

示例 2：分离选项与普通参数（-- 分隔符）

Linux 标准约定：-- 是 “选项结束符”，-- 后的内容均视为 “普通参数”，而非选项。

#!/bin/bash
# 脚本功能：用 -- 分离选项和参数
while [ -n "$1" ]; do
  case "$1" in
    -a|-b|-c) echo "找到选项：$1" ;;
    --) shift; break ;;  # 遇到 -- 停止处理选项
    *) echo "未知选项：$1" ;;
  esac
  shift
done

# 处理 -- 后的普通参数
count=1
echo -e "\n普通参数："
for param in "$@"; do
  echo "参数 $count：$param"
  count=$[ $count + 1 ]
done

执行效果：

./sep_options_params.sh -a -b -- file1 file2
# 找到选项：-a
# 找到选项：-b
#
# 普通参数：
# 参数 1：file1
# 参数 2：file2

示例 3：处理带参数值的选项（如 -f log.txt）

部分选项需要 “额外参数值”（如 -f 指定文件），需在 case 中提取 $2 作为值，并多执行一次 shift 跳过该值。

#!/bin/bash
# 脚本功能：处理带参数值的选项（-f 指定文件，-n 指定次数）
while [ -n "$1" ]; do
  case "$1" in
    -f) file="$2"; echo "指定文件：$file"; shift ;;  # 提取 $2 为文件路径
    -n) times="$2"; echo "指定次数：$times"; shift ;; # 提取 $2 为次数
    -v) echo "启用详细模式" ;;
    *) echo "未知选项：$1" ;;
  esac
  shift
done

执行效果：

./value_options.sh -v -f /var/log/syslog -n 3
# 启用详细模式
# 指定文件：/var/log/syslog
# 指定次数：3

2. 进阶方法：用 getopt 处理复杂选项

getopt 是外部命令，可自动解析选项（包括合并选项如 -ac）、处理选项参数值，但不支持含空格的参数值。

核心语法：getopt optstring parameters

optstring：定义有效选项，需参数值的选项后加 :（如 ab:c 表示 -a 无值，-b 有值，-c 无值）；
parameters：待解析的命令行参数（通常为 $@）。

示例：在脚本中使用 getopt

#!/bin/bash
# 脚本功能：用 getopt 解析选项
# 1. 用 getopt 格式化参数（-q 忽略错误）
set -- $(getopt -q ab:c "$@")

# 2. 遍历格式化后的参数
while [ -n "$1" ]; do
  case "$1" in
    -a) echo "找到选项：-a" ;;
    -b) file="$2"; echo "指定文件：$file"; shift ;;
    -c) echo "找到选项：-c" ;;
    --) shift; break ;;  # 结束选项处理
    *) echo "未知选项：$1" ;;
  esac
  shift
done

# 3. 处理普通参数
echo -e "\n普通参数：$@"

执行效果（支持合并选项 -ac）：

./getopt_demo.sh -ac -b test.txt file1
# 找到选项：-a
# 找到选项：-c
# 指定文件：test.txt
#
# 普通参数：file1

3. 推荐方法：用 getopts 处理所有场景

getopts 是 Bash 内建命令，解决了 getopt 的缺陷（支持含空格的参数值），且语法更简洁，是处理选项的首选工具。

核心语法：getopts optstring variable

optstring：定义有效选项，规则与 getopt 一致（需值的选项后加 :，开头加 : 忽略错误）；
variable：存储当前解析到的选项（自动去除 -，如 -a 存为 a）；
环境变量：OPTARG 存储选项的参数值，OPTIND 存储当前处理的参数位置。

示例：用 getopts 解析选项

#!/bin/bash
# 脚本功能：用 getopts 处理选项（支持含空格的参数值）
while getopts :ab:c opt; do  # : 开头忽略错误，b: 表示 -b 需参数值
  case "$opt" in
    a) echo "找到选项：-a" ;;
    b) echo "指定文件：$OPTARG" ;;  # OPTARG 存储 -b 的参数值
    c) echo "找到选项：-c" ;;
    ?) echo "未知选项：$OPTARG" ;;  # ? 匹配未定义选项（OPTARG 为选项本身）
  esac
done

# 处理普通参数（OPTIND 是选项结束的位置）
shift $[ $OPTIND - 1 ]
echo -e "\n普通参数："
count=1
for param in "$@"; do
  echo "参数 $count：$param"
  count=$[ $count + 1 ]
done

执行效果（支持含空格的参数值）：

./getopts_demo.sh -a -b "my file.txt" -c data1 data2
# 找到选项：-a
# 指定文件：my file.txt  # 正确识别含空格的参数值
# 找到选项：-c
#
# 普通参数：
# 参数 1：data1
# 参数 2：data2

getopts 的核心优势

自动处理合并选项：如 -ac 会被拆分为 -a 和 -c，无需额外处理；
支持含空格的参数值：-b "my file.txt" 会被正确解析，OPTARG 为 my file.txt；
简化参数位置管理：OPTIND 自动记录下一个待处理的参数位置，方便分离选项和普通参数。

4. 选项标准化：遵循 Linux 通用约定

为了让脚本更易用，建议遵循 Linux 命令的“选项含义标准”，避免用户记忆额外逻辑。常见标准化选项如下：

选项	通用含义	脚本中的应用场景举例
-a	显示所有对象	./list.sh -a 列出所有文件（含隐藏文件）
-c	生成计数	./count.sh -c log.txt 统计文件行数
-d	指定目录	./backup.sh -d /home/data 指定备份目录
-f	指定输入文件	./parse.sh -f data.csv 指定待解析文件
-h	显示帮助信息	./script.sh -h 打印用法说明
-l	长格式输出	./ls.sh -l 显示文件详细信息（权限、大小等）
-n	非交互模式（批处理）	./install.sh -n 静默安装（不提示）
-v	详细模式（打印过程）	./deploy.sh -v 显示部署每一步操作
-x	排除指定对象	./clean.sh -x temp/ 清理时排除 temp 目录

示例：为脚本添加 -h 帮助选项

#!/bin/bash
# 脚本功能：带帮助选项的加法脚本
show_help() {
  echo "用法：$(basename $0) [选项] 数字1 数字2"
  echo "选项："
  echo "  -h    显示帮助信息"
  echo "  -v    启用详细模式"
  echo "示例："
  echo "  $(basename $0) 10 20    # 计算 10+20"
  echo "  $(basename $0) -v 10 20 # 显示计算过程"
}

# 解析选项
verbose=0
while getopts :hv opt; do
  case "$opt" in
    h) show_help; exit 0 ;;
    v) verbose=1 ;;
    ?) echo "未知选项：$OPTARG"; show_help; exit 1 ;;
  esac
done

# 处理普通参数（数字1和数字2）
shift $[ $OPTIND - 1 ]
if [ $# -ne 2 ]; then
  echo "错误：需传入 2 个数字参数"
  show_help
  exit 1
fi

# 计算并输出结果
total=$[ $1 + $2 ]
if [ $verbose -eq 1 ]; then
  echo "计算过程：$1 + $2 = $total"
else
  echo $total
fi

执行效果（查看帮助）：

./add_help.sh -h
# 用法：add_help.sh [选项] 数字1 数字2
# 选项：
#   -h    显示帮助信息
#   -v    启用详细模式
# 示例：
#   add_help.sh 10 20    # 计算 10+20
#   add_help.sh -v 10 20 # 显示计算过程

四、交互读取：用 read 命令实现用户问答

read 命令用于 “脚本运行中主动获取键盘输入”，支持自定义提示符、超时控制、隐藏输入（如密码）等功能，是实现脚本交互性的核心工具。

1. 基础用法：读取输入并存储到变量

read 命令默认从 “标准输入（键盘）” 读取数据，按 Enter 键结束，输入内容会存储到指定变量中（未指定变量时存入 REPLY 环境变量）。

示例 1：简单的姓名输入

#!/bin/bash
# 脚本功能：读取姓名并问候
# 方法1：用 echo -n 生成提示符（不换行）
echo -n "请输入您的姓名："
read name  # 读取输入到 name 变量
echo "您好，$name！欢迎使用本脚本。"

# 方法2：用 read -p 直接指定提示符（更简洁）
read -p "请输入您的年龄：" age
echo "您的年龄是 $age 岁，对应的天数约为 $[ $age * 365 ] 天。"

执行效果：

./read_basic.sh
# 请输入您的姓名：张三
# 您好，张三！欢迎使用本脚本。
# 请输入您的年龄：25
# 您的年龄是 25 岁，对应的天数约为 9125 天。

示例 2：未指定变量时用 REPLY

#!/bin/bash
# 脚本功能：用 REPLY 存储输入
read -p "请输入一句话："
echo "您输入的内容是：$REPLY"

执行效果：

./read_reply.sh
# 请输入一句话：Shell 很强大！
# 您输入的内容是：Shell 很强大！

2. 进阶功能：超时、隐藏输入与字符限制

read 命令提供多个选项，满足不同交互场景需求：

选项	功能描述	示例
-t N	超时时间（N 秒），超时后返回非 0 状态码	read -t 5 -p "5 秒内输入：" var
-s	隐藏输入（不显示输入内容，适合密码）	read -s -p "输入密码：" pass
-n N	读取 N 个字符后自动结束（无需按 Enter）	read -n 1 -p "是否继续(Y/N)？" ans
-p "提示语"	直接指定提示符（替代 echo -n）	read -p "请输入：" var

示例 1：超时控制（避免脚本无限等待）

#!/bin/bash
# 脚本功能：5 秒内未输入则超时
if read -t 5 -p "请在 5 秒内输入您的姓名：" name; then
  echo -e "\n您好，$name！"
else
  echo -e "\n超时未输入，脚本退出。"
  exit 1
fi

执行效果（超时场景）：

./read_timeout.sh
# 请在 5 秒内输入您的姓名：
# 超时未输入，脚本退出。

示例 2：隐藏输入（密码输入场景）

#!/bin/bash
# 脚本功能：隐藏密码输入
read -s -p "请输入密码：" pass
echo -e "\n密码长度为：${#pass} 个字符"  # ${#pass} 计算字符串长度

执行效果（输入时不显示密码）：

./read_password.sh
# 请输入密码：  # 输入时无显示
# 密码长度为：8 个字符

示例 3：读取单个字符（快速确认）

#!/bin/bash
# 脚本功能：读取单个字符确认操作
read -n 1 -p "是否删除该文件(Y/N)？" ans
echo  # 换行，避免后续输出与提示符重叠
case "$ans" in
  Y|y) echo "正在删除文件..." ;;
  N|n) echo "取消删除操作。" ;;
  *) echo "输入无效，请输入 Y 或 N。" ;;
esac

执行效果（输入 Y 后自动确认）：

./read_single_char.sh
# 是否删除该文件(Y/N)？Y
# 正在删除文件...

3. 高级用法：从文件中读取内容

read 命令不仅能读取键盘输入，还能读取文件内容 —— 每次调用 read 读取文件的 “一行”，直到文件末尾（返回非 0 状态码）。

示例：逐行读取文件并处理

#!/bin/bash
# 脚本功能：逐行读取文件并统计行数
file_path="$HOME/test.txt"
if [ ! -f "$file_path" ]; then
  echo "文件 $file_path 不存在！"
  exit 1
fi

count=1
echo "文件 $file_path 的内容："
# 用 cat 输出文件内容，通过管道传给 while read（逐行读取）
cat "$file_path" | while read line; do
  echo "第 $count 行：$line"
  count=$[ $count + 1 ]
done
echo "文件总行数：$[ $count - 1 ]"

执行效果（假设 test.txt 有 3 行内容）：

./read_file.sh
# 文件 /home/user/test.txt 的内容：
# 第 1 行：Hello World
# 第 2 行：Shell 读取文件示例
# 第 3 行：End of file
# 文件总行数：3

五、总结：Shell 用户输入的最佳实践

选择合适的输入方式：

若输入是 “固定参数”（如数字、文件名），用命令行参数（简洁高效）；
若输入是 “功能开关”（如是否启用详细模式），用命令行选项（getopts 首选）；
若输入需要 “用户确认”（如密码、操作选择），用 read 交互读取（提升安全性）。

参数与选项的防护措施：

用 $# 检测参数个数，避免 “空参数” 导致脚本报错；
用双引号包裹变量（如 "$1"、"$OPTARG"），避免含空格的输入被拆分；
为脚本添加 -h 帮助选项，降低用户使用成本。

交互读取的体验优化：

用 read -p 替代 echo -n，简化提示符配置；
敏感信息（如密码）用 read -s 隐藏输入，提升安全性；
长时间等待的场景（如用户输入）用 read -t 设置超时，避免脚本挂起。

掌握以上内容后，你可以编写从 “简单工具” 到 “复杂交互脚本” 的各类 Shell 程序，满足日常运维、自动化任务的大部分需求。建议结合实际场景练习（如编写 “带选项的文件备份脚本”“带交互确认的日志清理脚本”），深化对输入处理逻辑的理解。