循环结构
循环用于重复执行代码块，直到满足条件为止——它是"把一条命令对一百个文件执行一百次"与"写一百行重复代码"的分水岭。Bash 提供三种循环：for（遍历已知列表）、while（条件为真时重复）、until（条件为假时重复）。语法本身很简单，真正容易出错的是循环的边界：管道会开子 shell 导致变量丢失、read 不处理好分隔符会截断含空格的文件名、glob 不加引号会让通配符提前展开。本章按"为什么用 → 怎么用 → 常见坑"展开。
内容参考自 Bash 手册、Arch Wiki 和 Advanced Bash-Scripting Guide，见文末参考资料。
学习目标
- 掌握
for（列表、范围、C 风格、文件 glob）、while、until - 会用
break/continue控制循环，理解多层break N - 理解管道子 shell 与重定向对变量作用域的影响
- 掌握
while read正确读取含空格/特殊字符的行与文件名 - 会写批量重命名、日志统计等实用循环
1. for 循环
1.1 列表遍历与数字范围
最直观的形式是对一组已知的词依次执行：for fruit in apple banana cherry; do ... done。列表在循环开始时一次性展开——循环体内再修改"列表源"不影响本次迭代。数字范围优先用花括号展开 {1..5}、带步长 {0..10..2}，或 C 风格 for ((i=0; i<5; i++))（变量参与条件时更灵活）。
为什么优先 {1..N} 而非 $(seq 1 N)：seq 是外部命令，每次循环都要 fork 一个进程；{1..N} 是 shell 的花括号展开，纯内建。循环上万次时差异明显。需要复杂步进或浮点时才用 seq。
$ for fruit in apple banana cherry; do echo "fruit: $fruit"; done
fruit: apple / fruit: banana / fruit: cherry
$ for i in {1..5}; do printf '%s ' "$i"; done; echo # → 1 2 3 4 5
$ for ((i=0; i<3; i++)); do echo "i=$i"; done # → i=0 / i=1 / i=21.2 文件 glob 遍历
for file in *.txt 里的 *.txt 在 in 列表位置由 shell 展开；若没有匹配文件，默认（未开 nullglob）会原样保留 *.txt 字面量——于是循环体第一次收到的字符串就是 *.txt 本身，cat *.txt 可能报"没有那个文件"。稳健写法是 shopt -s nullglob 让无匹配时展开为空列表（循环零次），用完再 shopt -u nullglob；或先把 glob 赋给数组，检查 ${files[0]} 是否存在再进循环。
循环体内引用文件名必须加引号：for file in *.txt 展开时每个文件名已是独立词（含空格的文件名在 glob 展开阶段就是安全的），但循环体里 mv $file ... 不加引号会在第二阶段被再次词分割——详见第 5 节。
1.3 命令输出与数组遍历
遍历数组的正确写法是 for item in "${arr[@]}"（加引号），取下标用 for i in "${!arr[@]}"。遍历命令输出时，不推荐 for x in $(cmd)：命令替换的结果会再经历一次词分割与 glob 展开——文件名里的空格被拆开，* 被展开。读"每行一条、字段可能含空格"的数据（文件名、路径、含空格的文本）请用 while IFS= read -r，见下节。
2. while 与 until
while (( count < 5 )); do ...; done 做计数循环时，递增写 count=$((count + 1)) 而非 ((count++))——当 count 为 0 时 ((count++)) 的算术结果是 0（后缀自增返回旧值），(( )) 以此为退出码，set -e 会误以为失败并退出脚本。读文件用 while IFS= read -r line; do ...; done < file.txt：IFS= 清空内部字段分隔符避免行首行尾空白被吞，-r 禁止反斜杠转义（否则 a\nb 会丢掉反斜杠）——这两个选项是默认模板，不写就会在含空格或反斜杠的数据上出错。按 CSV 字段读则 IFS=,。
until 与 while 相反：条件为假时循环，适合"等待文件出现、等端口就绪"这类"直到条件成立"的场景，比 while ! condition 更易读，两者可互换。无限循环两种写法：while true 或 while :（: 是空操作内建，永远返回 0）。
$ count=0
$ while (( count < 3 )); do echo "count=$count"; count=$((count + 1)); done
# count=0 / count=1 / count=2 —— 不用 ((count++)), 见 set -e 陷阱
$ n=3
$ until (( n == 0 )); do echo "还剩 $n"; n=$((n - 1)); done
# 还剩 3 / 还剩 2 / 还剩 13. 循环控制与嵌套
break 跳出整个循环，continue 跳过本次迭代；break 2 / continue 2 跳出/跳过第 N 层（1=最内层）。嵌套循环典型例子是九九乘法表：外层控制行、内层控制列，用 printf 不换行拼一行，外层末尾再 echo。循环里调用函数处理每个文件时，函数参数用 local，循环外的计数器也要在当前 shell 累加——若把循环放进管道右侧就会丢，见下节。[[ -e $file ]] || continue 是跳过不存在文件的常见守卫。
4. 关键陷阱：管道子 shell 与变量丢失
这是循环章节最经典、最高频的坑：cat file.txt | while read -r line; do count=$((count+1)); done 之后 echo $count 得到 0。原因：管道 | 的右侧会开启一个子 shell，循环在子 shell 里跑，对 count 的修改只存在于子 shell；父 shell 的 count 从未改变。进程结束，子 shell 里的变量随之消失。
$ printf 'a\nb\nc\n' > /tmp/lines.txt
$ count=0
$ cat /tmp/lines.txt | while IFS= read -r line; do count=$((count + 1)); done
$ echo "管道写法: $count" # → 管道写法: 0（子 shell 变量丢失）
$ count=0
$ while IFS= read -r line; do count=$((count + 1)); done < /tmp/lines.txt
$ echo "重定向写法: $count" # → 重定向写法: 3三种修复思路，按推荐度排序：
- 重定向代替管道（最佳）：
while ...; done < file.txt——循环留在当前 shell，计数器正常累加。 - 进程替换：
while ...; done < <(cat file.txt)——循环仍在当前 shell，适合数据来自命令而非文件。 - 结果写数组/文件：循环只往数组
results+=("$line")或临时文件里追加，循环结束后再读——适合既要计数又要保留明细的场景。
done < file.txt 只接受文件，done < <(cmd) 接受任意产生标准输出的命令。日常读文件用前者即可。同理：cmd | while ... 一律会开子 shell；只要循环体要改当前 shell 的变量（计数器、累加器、标记），就绝不能用管道喂给 while。
5. 关键陷阱：read、空格文件名与 glob 引号
5.1 read 的正确姿势
错误示范是 while read line（无 IFS=、无 -r）：会丢反斜杠、吞首尾空格、遇 \ 续行。正确模板固定写 while IFS= read -r line; do ...; done < file.txt。若担心末行无换行符被 read 吞掉（返回非零但 line 可能仍有数据），用 while IFS= read -r line || [[ -n $line ]]; do ...; done 兜底。
$ printf ' my notes.txt \npath/with\\space.txt\n' > /tmp/names.txt
$ while IFS= read -r file; do echo "读到: [$file]"; done < /tmp/names.txt
读到: [ my notes.txt ] # 首尾空格保留
读到: [path/with\space.txt] # 反斜杠保留
$ while read file; do echo "读到: [$file]"; done < /tmp/names.txt # 错误示范
读到: [my notes.txt] # 空格被吞
读到: [path/withspace.txt] # 反斜杠被当转义吃掉5.2 处理含空格的文件名
for file in $(ls) 会按空格拆分文件名——危险。正确做法是直接 glob for file in *（单词已安全），或用 while IFS= read -r file 读"一行一个文件名"的列表（Here Document 或进程替换）。处理任意路径列表时同样用 read，避免词分割。
5.3 glob 不加引号的两阶段展开
Shell 处理命令行分两个阶段：扩展阶段（变量、命令替换、glob）和词分割阶段。file="my file.txt" 时 cat $file 扩展得完整字符串，词分割成 my 和 file.txt 两个参数；cat "$file" 整体一个参数。target="*.txt" 时 echo $target 会 glob 展开成实际文件列表，echo "$target" 输出字面量 *.txt。规则总结：变量、$@、"${arr[@]}"、命令替换在作为参数时一律加双引号；glob 模式（*、?）在期望展开的位置（如 for ... in *.txt、rm *.log）不要加引号，否则会当成字面量。
6. 实战案例设计思路
批量重命名（安全版）：nullglob 防无匹配时循环一次字面量；mv -n 防覆盖（或先 [[ -e $new_name ]] 跳过）；-- 终止选项解析（防文件名以 - 开头被当成选项）；计数用 count=$((count + 1))。先 DRY_RUN=1 打印将执行的 mv 而不动文件，确认后再实跑——破坏性操作的金标准。真实输出会看到 重命名: my notes.txt → my notes.md 这类含空格文件名被正确处理的行。
统计日志错误数：用 while IFS= read -r line 逐行读，[[ $line == *ERROR* ]] 计数；注意 ((errors++)) 在 errors 为 0 时退出码为 1，set -e 下需要 || true 兜底（或改用 errors=$((errors+1))）。逐行 read 比 grep -c 慢，但一旦需要按行做复杂分支就只能这样写；单纯计数直接用 grep -c 更快。
定时监控：while true; do ...; sleep 5; done 演示结构即可，但生产监控建议直接用 mpstat、sar 或 node_exporter——自己算 /proc/stat 差分容易错，且长驻脚本不如 cron/systemd timer 易管理。
7. 本章常见坑
管道喂
while导致计数器归零。cmd | while read在子 shell 执行，变量回不来。改用while read ... done < file或进程替换done < <(cmd)。for x in $(cmd)拆碎含空格的数据。文件名、路径一律while IFS= read -r或用数组 glob。read不写IFS= -r。丢反斜杠、吞首尾空白；模板固定写while IFS= read -r line。glob 无匹配时循环一次字面量。
*.txt无匹配会原样进入循环，mv *.txt ...可能报错。用shopt -s nullglob或先判存在。循环体内
mv $file/rm $target不加引号。文件名含空格会被拆成两个参数，可能误删。一律"$file"，并在选项后加--。set -e下((var++))当 var 为 0 时脚本退出。后缀++返回旧值 0 被当成失败。改var=$((var+1))、((++var))，或行尾|| true。{1..N}与$(seq)混淆性能。大范围循环用{1..N}或((;;))，避免无谓的外部进程。末行无换行符被
read吞掉。用while IFS= read -r line || [[ -n $line ]]兜底。
参考资料
man bash— Looping Constructs、Compound Commands- Bash 手册 - Looping Constructs — gnu.org
- Bash 手册 - pipelines（子 shell 语义） — gnu.org
- Arch Wiki - Bash - Loops — wiki.archlinux.org
- 鸟哥的私房菜 - 循环 script — linux.vbird.org
- Advanced Bash-Scripting Guide - Loops — tldp.org
- Google Shell Style Guide - 读取文件 — google.github.io