【Linux从入门到精通】第25篇：循环结构——重复造轮子的终结者

计算机安禾2026-04-28 9:32

目录

一、引言：为什么要学循环？

二、for循环：遍历的艺术

[2.1 列表遍历（最常用）](#2.1 列表遍历（最常用）)

[2.2 实战：批量重命名文件](#2.2 实战：批量重命名文件)

[2.3 C语言风格的for循环](#2.3 C语言风格的for循环)

[2.4 seq命令的使用](#2.4 seq命令的使用)

三、while循环：条件驱动的重复

[3.1 基本语法](#3.1 基本语法)

[3.2 最经典的用法：逐行读取文件](#3.2 最经典的用法：逐行读取文件)

[3.3 实战：分析日志文件](#3.3 实战：分析日志文件)

[3.4 等待条件满足](#3.4 等待条件满足)

[3.5 无限循环](#3.5 无限循环)

四、until循环：反向条件的while

五、break与continue：流程控制

[5.1 break：跳出整个循环](#5.1 break：跳出整个循环)

[5.2 continue：跳过本次循环](#5.2 continue：跳过本次循环)

[5.3 break n：跳出多层循环](#5.3 break n：跳出多层循环)

六、综合实战：批量服务器巡检脚本

七、循环选择速查表

八、常见陷阱与注意事项

九、本篇小结

动手练习

十、下篇预告

一、引言：为什么要学循环？

想象以下场景：

  • 把100个.jpg文件全部重命名为.png

  • 检查50台服务器是否在线

  • 读取一个日志文件的每一行，提取包含"ERROR"的行

  • 等待数据库启动完成后再执行下一步操作

如果手动逐一处理，不仅低效，还容易出错。循环结构就是为解决这类重复性任务而生的。

Shell提供了三种循环：

  • for：已知循环次数，遍历一个列表

  • while：循环次数未知，满足条件就继续

  • until：循环次数未知，直到条件成立才停止

二、for循环：遍历的艺术

2.1 列表遍历（最常用）

bash

复制代码 
for 变量 in 列表; do
    命令
done

最简单的例子：

bash

复制代码 
#!/bin/bash
for name in zhangsan lisi wangwu; do
    echo "Hello, ${name}!"
done

输出：

text

复制代码 
Hello, zhangsan!
Hello, lisi!
Hello, wangwu!

列表的多种写法：

bash

复制代码 
# 花括号展开（数字序列）
for i in {1..5}; do
    echo "第${i}次执行"
done

# 花括号展开（带步长）
for i in {0..10..2}; do
    echo $i    # 0, 2, 4, 6, 8, 10
done

# 花括号展开（字母序列）
for letter in {a..e}; do
    echo $letter
done

# 通配符展开（遍历文件）
for file in /var/log/*.log; do
    echo "处理文件: ${file}"
done

# 命令替换（遍历命令输出）
for user in $(cat /etc/passwd | cut -d: -f1); do
    echo "用户: ${user}"
done

2.2 实战：批量重命名文件

bash

复制代码 
#!/bin/bash
# 将当前目录下所有.txt文件重命名为.md

count=0
for file in *.txt; do
    # 如果没有.txt文件，for会原样返回"*.txt"
    if [[ ! -f "$file" ]]; then
        echo "没有找到.txt文件"
        exit 0
    fi

    # 用字符串操作去掉.txt后缀，加上.md
    new_name="${file%.txt}.md"
    mv "$file" "$new_name"
    echo "重命名: ${file} → ${new_name}"
    ((count++))
done
echo "共重命名 ${count} 个文件"

2.3 C语言风格的for循环

Bash也支持类似C语言的for语法：

bash

复制代码 
for (( 初始值; 条件; 步进 )); do
    命令
done

bash

复制代码 
#!/bin/bash
# 计算1到100的和
sum=0
for (( i=1; i<=100; i++ )); do
    sum=$((sum + i))
done
echo "1到100的和: ${sum}"   # 5050

适用场景：循环次数需要精确控制，或步进逻辑较复杂时。

2.4 seq命令的使用

seq生成序列，比花括号展开更灵活------支持变量代替硬编码数字：

bash

复制代码 
# 基本用法
seq 1 5        # 1 2 3 4 5
seq 1 2 10     # 1 3 5 7 9（步长2）
seq -w 01 10   # 01 02 ... 10（等宽补齐）

# 在for中使用（花括号不支持变量展开，seq支持）
start=1
end=100
for i in $(seq $start $end); do
    echo $i
done

seq与花括号的关键区别 ：花括号必须在变量展开之前 被解释，所以{1..${end}}会失败；而seq支持动态参数。当范围边界是变量时，必须用seq。

三、while循环：条件驱动的重复

3.1 基本语法

bash

复制代码 
while 条件; do
    命令
done

条件为真时持续循环，条件变假时退出。

3.2 最经典的用法：逐行读取文件

bash

复制代码 
#!/bin/bash
# 逐行读取文件并处理

while IFS= read -r line; do
    echo "读取到: ${line}"
done < /etc/passwd

参数解释：

  • IFS=：清空IFS，保留行首行尾空格

  • read -r：-r禁止反斜杠转义，原样读取

  • < /etc/passwd：输入重定向，把文件内容喂给while循环

3.3 实战：分析日志文件

假设有一个Nginx访问日志access.log，提取所有返回500状态码的行：

bash

复制代码 
#!/bin/bash
error_count=0
LOG_FILE="/var/log/nginx/access.log"

if [[ ! -f "$LOG_FILE" ]]; then
    echo "日志文件不存在: ${LOG_FILE}"
    exit 1
fi

while IFS= read -r line; do
    # 用字符串处理提取状态码（日志中状态码通常在"HTTP/1.1" 后面）
    if [[ "$line" =~ \ 500\  ]]; then
        echo "500错误: ${line}"
        ((error_count++))
    fi
done < "$LOG_FILE"

echo "共发现 ${error_count} 条500错误"

3.4 等待条件满足

bash

复制代码 
#!/bin/bash
# 等待MySQL服务就绪（最多等待30秒）

max_wait=30
waited=0

echo "等待MySQL服务启动..."

while ! mysqladmin ping -u root --silent 2>/dev/null; do
    sleep 2
    ((waited+=2))
    echo "  已等待 ${waited} 秒..."

    if [[ $waited -ge $max_wait ]]; then
        echo "超时！MySQL未在${max_wait}秒内启动"
        exit 1
    fi
done

echo "MySQL已就绪！"

3.5 无限循环

bash

复制代码 
# 持续监控
while true; do
    df -h / | tail -1
    sleep 5
done

# 也可用 : （冒号是Shell内置的恒真命令）
while :; do
    echo "按Ctrl+C退出"
    sleep 1
done

四、until循环：反向条件的while

until和while是镜像关系------until在条件为假 时继续循环，条件变真时退出。

bash

复制代码 
until 条件; do
    命令
done

bash

复制代码 
#!/bin/bash
# 等待服务停止
until ! systemctl is-active --quiet nginx; do
    echo "Nginx仍在运行，等待停止..."
    sleep 2
done
echo "Nginx已停止"

五、break与continue：流程控制

5.1 break：跳出整个循环

bash

复制代码 
#!/bin/bash
# 查找第一个包含"error"的日志文件
for file in /var/log/*.log; do
    echo "检查: ${file}"
    if grep -q "error" "$file" 2>/dev/null; then
        echo "在 ${file} 中找到error！"
        break   # 找到就停止搜索
    fi
done

5.2 continue：跳过本次循环

bash

复制代码 
#!/bin/bash
# 只处理数字命名的文件，跳过其他
for file in *; do
    if [[ ! "$file" =~ ^[0-9]+$ ]]; then
        continue   # 不是纯数字，跳过
    fi
    echo "处理数字文件: ${file}"
done

5.3 break n：跳出多层循环

bash

复制代码 
#!/bin/bash
# 二维搜索
for i in {1..10}; do
    for j in {1..10}; do
        if [[ $((i * j)) -eq 56 ]]; then
            echo "找到: ${i} × ${j} = 56"
            break 2   # 跳出两层循环
        fi
    done
done

六、综合实战：批量服务器巡检脚本

把循环、条件判断、变量处理整合起来：

bash

复制代码 
#!/bin/bash
# 批量服务器巡检脚本

SERVERS=(
    "192.168.1.10"
    "192.168.1.20"
    "192.168.1.30"
    "10.0.0.5"
)

LOG_FILE="server_check_$(date +%Y%m%d).log"

echo "=== 服务器巡检 $(date) ===" | tee "$LOG_FILE"

total=${#SERVERS[@]}
online=0
offline=0

for server in "${SERVERS[@]}"; do
    # 用ping测试连通性（ping 1次，超时1秒）
    if ping -c 1 -W 1 "$server" &>/dev/null; then
        echo "[✓] ${server} - 在线" | tee -a "$LOG_FILE"
        ((online++))
    else
        echo "[✗] ${server} - 离线" | tee -a "$LOG_FILE"
        ((offline++))
    fi
done

echo "" | tee -a "$LOG_FILE"
echo "巡检完成：共${total}台，在线${online}台，离线${offline}台" | tee -a "$LOG_FILE"

# 如果存在离线服务器，退出码返回1（便于集成到监控系统）
if [[ $offline -gt 0 ]]; then
    exit 1
fi

这个脚本可直接用于日常运维，也可以集成到crontab中定时执行。

七、循环选择速查表

场景 推荐循环 原因
遍历固定列表（文件、数字、字符串） for ... in 简洁直观
精确控制循环次数 for ((...)) 类似C语法，灵活
逐行读取文件 while read 经典范式，省内存
等待某条件成立 while 条件控制灵活
等待某条件不成立 until 语义清晰
无限循环 while true 通用写法

八、常见陷阱与注意事项

陷阱一：通配符在没有匹配文件时不展开

bash

复制代码 
# 如果当前目录没有.log文件
for file in *.log; do
    echo "$file"
done
# 结果输出：*.log（字符串原样返回，而不是跳过循环）

解决方案：

bash

复制代码 
shopt -s nullglob   # 启用：无匹配时返回空
for file in *.log; do
    [ -f "$file" ] && echo "$file"
done

陷阱二：管道会创建子Shell，循环内的变量修改会丢失

bash

复制代码 
count=0
cat /etc/passwd | while read line; do
    ((count++))
done
echo $count   # 输出0！因为while在子Shell中运行，变量修改丢失

解决方案 ：改用输入重定向（done < file）或进程替换（done < <(command)）。

陷阱三：for循环读取文件会一次性加载所有内容到内存

大文件不要用for line in $(cat huge_file)，改用while read逐行处理。

九、本篇小结

三种循环语法：

循环 语法 适用场景
for ... in for var in list; do ... done 遍历列表、文件
for (()) for ((i=0; i<n; i++)); do ... done 精确次数控制
while while 条件; do ... done 逐行读文件、等待条件
until until 条件; do ... done 反向while

流程控制：

  • break：跳出循环

  • continue：跳过本次循环

  • break n：跳出n层循环

循环选择优先级：

text

复制代码 
已知列表 → for ... in
已知次数 → for (())
逐行处理 → while read
条件等待 → while/until

动手练习

bash

复制代码 
#!/bin/bash
# 练习：统计每个文件的扩展名数量

declare -A ext_count   # 关联数组（需要Bash 4+）

for file in *; do
    if [[ -f "$file" ]]; then
        ext="${file##*.}"
        # 没有扩展名的文件
        [[ "$ext" = "$file" ]] && ext="(无扩展名)"
        ((ext_count["$ext"]++))
    fi
done

echo "文件扩展名统计："
for ext in "${!ext_count[@]}"; do
    echo "  .${ext}: ${ext_count[$ext]} 个"
done

十、下篇预告

循环让脚本能批量处理，但脚本本身也变得越来越长。如何把重复使用的代码块封装起来，让脚本更模块化、更易维护？

下一篇我们将学习函数与模块化，包括：

  • 函数的定义与调用

  • 参数传递（$1、$2在函数中的使用）

  • 返回值（return vs echo）

  • 如何用source引入公共函数库

学会函数后，你将能编写出结构清晰、可复用的专业级Shell脚本。

延伸思考 ：while IFS= read -r line是逐行读文件的金标准写法，但每个部分都有其用意。IFS=防止行首空格被吞，-r防止反斜杠转义，read line从标准输入读取一行。少一个参数都可能在某些边界情况下出错。这就是Shell编程的特点------看似随意，其实处处有讲究。

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