Bash 变量命名规则与类型使用

一、变量命名

Bash 变量名由 POSIX 可移植字符集 限制，底层由 isname() 函数判断（man bash → "Name" 章节）。

1. 合法字符集

字符类型	是否允许	示例
字母 `a-z` `A-Z`	是	`var`, `HOME`
数字 `0-9`	是（但不能首字符）	`count1`, `PORT_8080`
下划线 `_`	是（可首字符）	`_hidden`, `__internal__`
连字符 `-`	否	`my-var` → 语法错误
点 `.`	否（会被解析为命令或路径）	`app.config` → 错误
美元 `$`	否（变量引用符）	`$var` 是引用，不是命名
空格 / 制表符	否	`my var` → 两个 token
其他符号 `@ * ? !` 等	否	`path@dir` → 错误

底层实现 ：变量名匹配正则 ^[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*$

可通过 declare -p 查看变量属性验证。

2. 首字符严格限制

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valid_var=1      # ✅ 字母开头
_valid=1         # ✅ 下划线开头（常用于"私有"）
1invalid=1       # ❌ 数字开头 → 语法错误

3. 大小写敏感（独立命名空间）

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VAR=10
var=20
echo $VAR  # → 10
echo $var  # → 20

注意：某些系统保留大写变量（如 PATH），建议小写用于自定义局部变量。

4. 禁止使用 Bash 保留字（完整列表）

类别	保留字
控制结构	`if`, `then`, `else`, `elif`, `fi`, `case`, `esac`, `for`, `while`, `until`, `do`, `done`
声明	`declare`, `typeset`, `local`, `export`, `readonly`
其他	`function`, `select`, `time`, `{`, `}`, `[[`, `]]`, `((`, `))`

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if=1             # 语法错误
local=1          # 语法错误

可通过 compgen -k 查看所有保留字。

5. 变量名长度限制

理论无限制（受内存限制）
实际建议：≤ 32 字符（可读性）
过长会导致 bash: warning: command substitution: ignored null byte 等边缘问题

二、变量类型深度解析（定义、生命周期、继承、销毁）

类型 1：普通变量（User-Defined Variable）

项目	说明
定义	`name=value`（等号两边不能有空格）
作用域	当前 Shell 进程
继承	不被子进程继承
生命周期	Shell 退出前存在
是否可修改	是

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config_file="/etc/app.conf"
temp_dir="/tmp/app_$$"  # $$ 是当前 PID

常见错误

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config file = "a.conf"   # 错误：被解析为命令 `config`
config_file = "a.conf"   # 错误：等号两边有空格

类型 2：环境变量（Environment Variable）

项目	说明
定义	`export NAME=value` 或 `NAME=value; export NAME`
作用域	当前进程 + 所有子进程
继承	通过 `env` 传递给子 Shell/程序
命名惯例	全大写 + 下划线（POSIX 约定）
查看	`printenv`, `env`, `set

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export JAVA_HOME="/usr/lib/jvm/java-17"
export PATH="$PATH:$JAVA_HOME/bin"

继承机制详解

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# parent.sh
export GREETING="Hello"
bash child.sh    # child.sh 可直接使用 $GREETING

取消导出

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export MYVAR=1
unset MYVAR      # 完全删除
export -n MYVAR  # 仅取消导出（变量仍存在）

系统预定义环境变量（部分）

变量	含义	示例
`PATH`	可执行文件搜索路径	`/usr/bin:/bin`
`HOME`	用户主目录	`/home/user`
`PWD`	当前工作目录	`/tmp`
`OLDPWD`	上一个目录	`/var`
`SHELL`	当前 Shell	`/bin/bash`
`USER`/`LOGNAME`	当前用户	`alice`
`UID`	用户 ID	`1000`
`LANG`/`LC_ALL`	语言环境	`ja_JP.UTF-8`

类型 3：位置变量 & 特殊参数（Positional & Special Parameters）

参数	含义	是否可修改	示例
`$0`	脚本文件名（含路径）	否	`./script.sh`
`$1`--`$9`	第 1--9 个参数	否	`arg1`
`${10}`	第 10 个及以上参数（必须用 `{}`）	否	`arg10`
`$#`	参数总数	否	`3`
`$@`	所有参数（推荐，保留分隔）	否	`"a" "b" "c"`
`$*`	所有参数（合并为一个字符串）	否	`a b c`
`$$`	当前 Shell PID	否	`12345`
`$!`	最后后台进程 PID	否	`12346`
`$?`	上个命令退出码（0=成功）	否	`0`
`$-`	当前选项标志（如 `himBHs`）	否	`himBH`

`$@` vs `$*` 关键区别

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set -- "a b" "c" "d e"
echo "=== $* ==="
for i in $*; do echo $i; done
# 输出：
# a
# b
# c
# d
# e

echo "=== $@ ==="
for i in $@; do echo $i; done  # 错误！与 $* 相同
for i in "$@"; do echo $i; done # 正确！保留原始分隔
# 输出：
# a b
# c
# d e

最佳实践 ：永远使用 "$@" 传递参数。

移位操作 `shift`

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shift     # 丢弃 $1，$2 → $1，$3 → $2
shift 2   # 丢弃前两个参数

类型 4：只读变量（Readonly / Constant）

项目	说明
定义	`readonly NAME=value` 或 `declare -r NAME=value`
作用域	当前 Shell
继承	值被继承，但非只读（子进程可修改）
查看	`readonly -p`

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readonly BUILD_DATE=$(date -u +%Y%m%d)
readonly MAX_USERS=100

子进程继承行为

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# parent.sh
readonly SECRET="abc123"
bash -c 'echo $SECRET; SECRET="hacked"; echo $SECRET'
# 输出：
# abc123
# hacked    ← 子进程可修改！

结论：readonly 不跨进程保护，仅在当前 Shell 防止误改。

解除只读（不可能）

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readonly X=1
unset X    # 失败
X=2        # 错误：readonly variable

类型 5：局部变量（Local Variable）

项目	说明
定义	`local var=value`（仅在函数内）
作用域	当前函数（包括子函数？否！）
生命周期	函数返回时销毁
命名惯例	小写，避免全局冲突

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myfunc() {
    local counter=0
    local tmpfile="/tmp/data_$$"
    ((counter++))
    echo "Counter: $counter"
}

作用域边界

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global_var="outer"

func1() {
    local global_var="inner"
    echo "func1: $global_var"  # inner
    func2
}

func2() {
    echo "func2: $global_var"  # outer
}

func1
# 输出：
# func1: inner
# func2: outer

local 不影响子函数，仅当前函数。

错误用法

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local x=1    # 在全局作用域 → 语法错误（bash 4.0+ 允许，但非标准）

类型 6：状态变量（约定俗成，非语言特性）

项目	说明
定义	自定义，用于流程控制
命名惯例	后缀 `_FLAG`, `_STATUS`, 或 `0/1` 布尔
常见模式	`0=成功/假`, `非0=失败/真`

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# 布尔标志
DEBUG_ENABLED=1
DRY_RUN=0

# 状态码
EXIT_SUCCESS=0
EXIT_FAILURE=1
EXIT_INVALID_ARG=2

# 字符串状态
CURRENT_STATE="initializing"

三、变量属性详解（`declare` 内置命令）

选项	含义	示例
`-a`	数组	`declare -a users`
`-i`	整数	`declare -i count=5`
`-l`	转小写	`declare -l input="ABC"` → `abc`
`-u`	转大写	`declare -u input="abc"` → `ABC`
`-r`	只读	`declare -r CONST=1`
`-x`	导出（等价 `export`）	`declare -x VAR=1`
`-p`	显示属性	`declare -p VAR`
`+x`	取消导出	`declare +x VAR`

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declare -i number="10a"  # 自动转为 10（截断非数字）
echo $number  # → 10

四、变量生命周期与销毁

操作	效果
`unset var`	删除变量
`local var`	函数退出自动销毁
Shell 退出	所有变量销毁
`exec new-shell`	替换当前 Shell，所有变量丢失

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temp=123
unset temp
echo $temp  # → (空)

五、变量引用与防注入

1. 引用规则

场景	正确写法	错误写法
普通变量	`"$var"`	`$var`（易分词错误）
数组	`"${arr[@]}"`	`$arr`
默认值	`${var:-default}`	`$var:-default`
赋值默认	`${var:=default}`	-
长度	`${#var}`	-
子串	`${var:0:3}`	-

2. 防注入示例

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filename="$1"
# 危险：用户输入 "file; rm -rf /"
cp "$filename" /backup/    # 安全

# 危险写法
cp $filename /backup/      # 分词为多个命令

六、实战脚本

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#!/usr/bin/env bash
# 文件: robust-app.sh
# 描述: 演示所有变量类型的最佳实践

set -euo pipefail  # 安全模式
IFS=$'\n\t'        # 安全分隔符

# ==================== 环境变量 ====================
export APP_NAME="DataProcessor"
export APP_ENV="${APP_ENV:-development}"  # 默认值
export LOG_DIR="/var/log/$APP_NAME"
export MAX_WORKERS=8

# ==================== 常量 ====================
readonly VERSION="3.2.1"
readonly START_TIME=$(date -u +%s)
readonly PID_FILE="/var/run/${APP_NAME}.pid"

# ==================== 状态变量 ====================
DEBUG_MODE=0
PROCESSING_STATUS="idle"
EXIT_CODE=0

# ==================== 函数 ====================
log() {
    local level="$1"
    local msg="$2"
    local timestamp=$(date -u +%Y-%m-%dT%H:%M:%SZ)
    echo "[$timestamp] [$level] $msg" >&2
}

start_processing() {
    local input_file="$1"
    local thread_count="${2:-$MAX_WORKERS}"

    # 局部变量
    local start_time
    local record_count=0
    local temp_file

    start_time=$(date +%s)
    temp_file=$(mktemp "/tmp/${APP_NAME}.XXXXXX")

    log "INFO" "开始处理: $input_file (线程: $thread_count)"

    # 模拟处理
    while IFS= read -r line; do
        ((record_count++))
        echo "$line" >> "$temp_file"
    done < "$input_file"

    local duration=$(( $(date +%s) - start_time ))
    log "INFO" "处理完成: $record_count 条记录，耗时 ${duration}s"

    # 清理
    rm -f "$temp_file"
}

# ==================== 主逻辑 ====================
main() {
    (( DEBUG_MODE )) && set -x  # 调试模式

    log "INFO" "启动 $APP_NAME v$VERSION (PID: $$)"

    if (( $# < 1 )); then
        log "ERROR" "用法: $0 <输入文件> [线程数]"
        EXIT_CODE=1
        return
    fi

    local input_file="$1"
    if [[ ! -f "$input_file" ]]; then
        log "ERROR" "文件不存在: $input_file"
        EXIT_CODE=2
        return
    fi

    PROCESSING_STATUS="running"
    start_processing "$input_file" "${2:-}"

    PROCESSING_STATUS="completed"
    log "INFO" "任务结束，退出码: $EXIT_CODE"
}

# 入口
main "$@"
exit $EXIT_CODE

七、附录：快速参考表

类型	定义命令	作用域	继承	可改	命名建议
普通变量	`v=1`	当前 Shell	❌	✅	`snake_case`
环境变量	`export V=1`	当前 + 子进程	✅	✅	`UPPER_SNAKE`
位置参数	`$1`	当前脚本	❌	❌	固定
只读变量	`readonly C=1`	当前 Shell	值✅ 属性❌	❌	`CONSTANT`
局部变量	`local x=1`	当前函数	❌	✅	`local_var`
状态变量	`flag=1`	视定义	视 export	✅	`is_running`

Bash 变量命名规则与类型使用

Bash 变量命名规则与类型使用

一、变量命名

1. 合法字符集

2. 首字符严格限制

3. 大小写敏感（独立命名空间）

4. 禁止使用 Bash 保留字（完整列表）

5. 变量名长度限制

二、变量类型深度解析（定义、生命周期、继承、销毁）

类型 1：普通变量（User-Defined Variable）

常见错误

类型 2：环境变量（Environment Variable）

继承机制详解

取消导出

系统预定义环境变量（部分）

类型 3：位置变量 & 特殊参数（Positional & Special Parameters）

$@ vs $* 关键区别

移位操作 shift

类型 4：只读变量（Readonly / Constant）

子进程继承行为

解除只读（不可能）

类型 5：局部变量（Local Variable）

作用域边界

错误用法

类型 6：状态变量（约定俗成，非语言特性）

推荐判断方式

三、变量属性详解（declare 内置命令）

四、变量生命周期与销毁

五、变量引用与防注入

1. 引用规则

2. 防注入示例

六、实战脚本

七、附录：快速参考表

`$@` vs `$*` 关键区别

移位操作 `shift`

三、变量属性详解（`declare` 内置命令）