Shell脚本-嵌套循环应用案例

一、前言

在 Shell 脚本编程中，循环是处理重复任务的核心结构。而当需要处理二维数据、多层结构或组合任务时，嵌套循环（Nested Loops） 就显得尤为重要。

本文将通过 5 个实用的嵌套循环应用案例 ，带你深入理解 for、while 等循环在 Shell 中的嵌套使用方式，并附上完整可运行的脚本代码，帮助你掌握 Shell 脚本中嵌套循环的实际应用场景。

二、Shell 中的循环结构回顾

Shell 支持多种循环结构，最常用的是：

for 循环
while 循环
until 循环

嵌套循环即在一个循环体内再包含另一个循环，常用于处理矩阵、生成组合、遍历目录结构等场景。

三、嵌套循环语法结构

1. for 嵌套 for

bash 复制代码

for i in {1..3}; do
    for j in {a..c}; do
        echo "i=$i, j=$j"
    done
done

2. while 嵌套 while

bash 复制代码

i=1
while [ $i -le 3 ]; do
    j=1
    while [ $j -le 3 ]; do
        echo "i=$i, j=$j"
        j=$((j + 1))
    done
    i=$((i + 1))
done

四、实战应用案例

✅ 案例一：打印乘法表（9×9）

需求：使用嵌套循环打印标准的九九乘法表。

bash 复制代码

#!/bin/bash
echo "九九乘法表："
for i in {1..9}; do
    for j in $(seq 1 $i); do
        result=$((i * j))
        printf "%d×%d=%-2d " $j $i $result
    done
    echo ""  # 换行
done

📌 输出示例：

复制代码

1×1=1  
1×2=2  2×2=4  
1×3=3  2×3=6  3×3=9  
...

💡 技巧：使用 printf 格式化输出，%-2d 表示左对齐两位整数。

✅ 案例二：批量创建用户与组

需求：为多个部门（dev、ops、test）分别创建 3 个用户（user1~user3），即共 9 个用户。

bash 复制代码

#!/bin/bash
groups=("dev" "ops" "test")
users=("user1" "user2" "user3")

for group in "${groups[@]}"; do
    # 检查组是否存在，不存在则创建
    if ! getent group $group > /dev/null; then
        groupadd $group
        echo "已创建组: $group"
    fi

    for user in "${users[@]}"; do
        # 检查用户是否存在
        if ! id "$user" &>/dev/null; then
            useradd -m -g $group $user
            echo "已创建用户: $user，属于组: $group"
        else
            echo "用户 $user 已存在"
        fi
    done
done

⚠️ 注意：此脚本需以 root 权限运行。

✅ 案例三：遍历多级目录并统计文件数量

需求：遍历指定的多个目录（如 /home, /var, /tmp），并在每个目录中统计各类文件（普通文件、目录、链接等）的数量。

bash 复制代码

#!/bin/bash
dirs=("/home" "/var" "/tmp")

for dir in "${dirs[@]}"; do
    if [ ! -d "$dir" ]; then
        echo "目录不存在: $dir"
        continue
    fi

    echo "=== 统计目录: $dir ==="
    file_count=0
    dir_count=0
    link_count=0

    for item in "$dir"/*; do
        if [ -f "$item" ]; then
            ((file_count++))
        elif [ -d "$item" ]; then
            ((dir_count++))
        elif [ -L "$item" ]; then
            ((link_count++))
        fi
    done

    echo "普通文件: $file_count"
    echo "子目录: $dir_count"
    echo "符号链接: $link_count"
    echo ""
done

✅ 案例四：生成测试数据文件（组合命名）

需求：为测试环境生成一系列文件，格式为 data_<部门>_<编号>.txt，例如 data_dev_01.txt。

bash 复制代码

#!/bin/bash
departments=("sales" "hr" "finance")
numbers=(01 02 03)

for dept in "${departments[@]}"; do
    for num in "${numbers[@]}"; do
        filename="data_${dept}_${num}.txt"
        echo "生成测试文件: $filename"
        echo "测试数据 - 部门: $dept, 编号: $num" > "$filename"
    done
done

echo "✅ 所有测试文件生成完成！"

✅ 案例五：检查服务端口连通性（主机 × 端口）

需求：对多台服务器的多个关键端口（如 22、80、443）进行连通性测试。

bash 复制代码

#!/bin/bash
hosts=("192.168.1.10" "192.168.1.11" "10.0.0.5")
ports=(22 80 443)

for host in "${hosts[@]}"; do
    echo "=== 检查主机: $host ==="
    for port in "${ports[@]}"; do
        timeout 3 bash -c "echo > /dev/tcp/$host/$port" 2>/dev/null
        if [ $? -eq 0 ]; then
            echo "✅ $host:$port 开放"
        else
            echo "❌ $host:$port 不可达"
        fi
    done
    echo ""
done

💡 说明：/dev/tcp/host/port 是 Bash 内置功能，用于 TCP 连接测试（需启用）。

五、嵌套循环使用技巧与注意事项

技巧	说明
使用 `break` 和 `continue`	`break 2` 可跳出两层循环；`continue` 跳过当前迭代
避免深层嵌套	超过 3 层建议拆分为函数
合理使用数组	配合数组可提高代码可读性
加日志输出	便于调试和监控执行流程
注意性能	多层循环可能导致 O(n²) 时间复杂度

六、总结

应用场景	推荐循环结构
数学表格生成	`for` 嵌套 `for`
批量用户/文件操作	`for` 嵌套 `for`
目录遍历统计	`for` 嵌套 `for` 或 `while`
网络连通性测试	`for` 嵌套 `for`
多维数据处理	嵌套循环 + 函数封装

嵌套循环是 Shell 脚本中处理复杂任务的利器。通过本文的 5 个案例，你应该已经掌握了：

✅ 如何编写嵌套循环

✅ 常见应用场景

✅ 实际运维中的实用技巧

✅ 如何避免常见错误

七、结语

感谢您的阅读！如果你有任何疑问或想要分享的经验，请在评论区留言交流！