变量与数据类型
Shell 变量是存储数据的容器，无需声明类型——同一个变量既可能装数字也可能装字符串，解释器在用到时才做上下文相关的解释。这个"弱类型"设计让脚本写起来快，但也带来两类高频事故：该加引号没加导致词分割与 glob 展开；该用 "${arr[@]}" 却写了 $arr 导致数组被压扁成一个字符串。本章从变量定义讲起，覆盖环境变量、特殊变量、数组与算术字符串扩展，并重点拆解 $@ vs $*、local 与退出码相关的细节。
内容参考自 Bash 手册、Arch Wiki 和 Shell 编程实践，见文末参考资料。
学习目标
- 掌握变量定义、引用与只读/删除，理解"等号两边不能有空格"的原因
- 分清本地变量、环境变量与特殊变量（
$@/$*/$?/$$等） - 会用索引数组与关联数组，并知道
"${arr[@]}"与$arr的区别 - 掌握算术运算与字符串扩展（长度、子串、替换、删除前后缀）
- 理解
local的作用域与不加local造成的全局污染
1. 变量定义
1.1 赋值语法：等号两边为什么不能有空格
name="John" 是词法赋值，不是"把等号两边的表达式算出来再存"。若写成 name = "John"，Bash 会把 name 当命令、= 与 John 当参数，于是报 name: command not found——这是新手第一课级别的坑。引用时建议始终写 "${name}" 或 "$name"：当变量名紧跟其他字符时花括号明确界定边界，${name}suffix 若写成 $namesuffix 会去找另一个变量。养成习惯：变量后紧跟字母数字时必加花括号，变量作参数一律双引号。
$ name="John"
$ echo "Hello, ${name}!" # → Hello, John!
$ greeting="Hi$name again" # 紧跟字母时必须花括号界定 → HiJohn again
$ readonly PI=3.14159
$ PI=3 # → bash: PI: readonly variable
$ unset name && echo "${name:-Anonymous}" # → Anonymous只读与删除：readonly PI=3.14159 或 declare -r VERSION=1.0 之后再赋值会得到 readonly variable 错误；unset name 只删除变量本身（只影响当前 shell），若变量被 export 过，子 shell 仍可能从别处继承。
1.2 为什么推荐双引号
不加引号时，若变量值含空格或通配符，会被 shell 拆成多个参数或被 glob 展开：file="my file.txt" 时 echo $file 看似正常，但作为参数传给命令时已变成两个词；files="*.txt" 时 echo $files 会 glob 成实际文件列表。规则：所有变量引用一律写成 "$var"，除非明确需要词分割（如遍历数组时的 "$@" 特殊语义）。
2. 数据类型与数组
2.1 字符串操作速览
字符串是 Bash 里最常用的"类型"，操作全靠 ${} 扩展：${#str} 取长度；${str:0:5} 从位置 0 取 5 个字符；${str/World/Linux} 替换第一处，${str//o/0} 全局替换；${str#Hello } 删前缀，${str% World} 删后缀。记忆技巧：# 在变量名前像"从头数"（删前缀），% 像"百分号收尾"（删后缀）；// 表示全局替换，单个 / 只换第一处。单引号内的内容不展开变量（'Hello $USER' 原样输出），双引号内才展开——详见 Bash 基础。
$ str="Hello World"
$ echo "${#str}" # 长度 → 11
$ echo "${str:0:5}" # 子串 → Hello
$ echo "${str/World/Linux}" # 替换第一处 → Hello Linux
$ echo "${str//o/0}" # 全局替换 → Hell0 W0rld
$ echo "${str#Hello }" # 删前缀 → World
$ echo "${str% World}" # 删后缀 → Hello2.2 索引数组：为什么必须写 "${arr[@]}"
数组字面量用圆括号：fruits=("apple" "banana" "cherry")。取元素 ${fruits[0]}，取全部 ${fruits[@]}，取个数 ${#fruits[@]}，追加 fruits+=("date")，删除 unset fruits[1]（会留下空洞）。不加花括号和 @，数组会被压缩成第一个元素；不加引号，元素里的空格会被再次拆分：files=("a b.txt" "c.txt") 时 echo $files 经词分割后看不出问题但传参已错，echo "${files[@]}" 才把每个元素作为独立词输出。循环数组、传给函数一律用 "${arr[@]}"。
$ fruits=("apple" "banana" "cherry")
$ echo "${fruits[0]}" # → apple
$ echo "${#fruits[@]}" # 元素个数 → 3
$ fruits+=("date")
$ echo "${fruits[@]}" # → apple banana cherry date
$ files=("my notes.txt" "c.txt")
$ printf '[%s]\n' $files # 不加引号: 含空格元素被再次拆分 → [my] [notes.txt] [c.txt]
$ printf '[%s]\n' "${files[@]}" # 正确: 每个元素一个词 → [my notes.txt] [c.txt]2.3 关联数组（Bash 4+）
declare -A user 之后可用 user[name]="John" 这样的键值赋值；${user[name]} 取值，${!user[@]} 取全部键，${user[@]} 取全部值。关联数组要求 Bash 4.0+：Debian/Ubuntu、Arch、RHEL/CentOS/Rocky 9 的默认 bash 都是 5.x，满足要求；极老的 RHEL 6（bash 4.1）也支持，但若目标环境是 macOS 自带的 bash 3.2 就不可用（本教程聚焦 Linux，一般无虞）。
3. 环境变量
常用只读观察的有 $HOME、$USER、$SHELL、$PATH（冒号分隔的命令搜索路径）、$PWD、$LANG。普通赋值只在当前 shell 存在；export VAR="value" 之后的变量会放入"环境块"，任何由当前 shell 启动的子进程（脚本、ssh 远程命令）都能读到——脚本里调用外部命令需要传参时靠的就是这个机制。要永久生效，把 export 行追加进 ~/.bashrc 再 source ~/.bashrc；登录 shell、非登录交互 shell、非交互 shell 读取的配置文件顺序不同，改错了会"看起来没生效"，排查时先 echo $PATH 确认当前会话是否已经带上新值。
4. 特殊变量与 $@ vs $*
这些变量由 Bash 自动维护：$0 脚本名；$1–$9 第 1–9 个参数，${10} 及以后必须加花括号（$10 会被解析成 $1 后跟字符 0）；$# 参数个数；$? 上一条命令退出状态（只反映紧邻的上一条，中间插任何命令都会覆盖它，要么紧跟判断要么立刻 ret=$? 存起来）；$$ 当前 PID；$! 最后一个后台进程 PID。
$@ 与 $* 的差别在加双引号时才真正显现："$@" 把每个参数当作独立的、完整的词；"$*" 把所有参数拼成一个词，用 IFS 第一个字符（默认空格）连接。演示脚本对 "a b" 与 "c" 两个参数输出："$@" 得到两个词 <a b> <c>，"$*" 得到一个词 <a b c>。给函数或命令传参一律用 "$@"；只有在明确要把多个参数拼成一句日志/命令字符串时才用 "$*"。位置参数在函数调用期间有效，返回后恢复——详见 函数。
5. 变量扩展与默认值
${name:-Anonymous} 在 name 为空或未定义时用默认值但不写回；${name:=Anonymous} 同时把默认值赋给变量；${unset_var:?Variable not set} 在未定义时直接报错退出。脚本开头给可选参数兜底常用 :-，关键变量缺失要立刻失败用 :?——它与 set -u 配合是很好的防御。算术优先用纯内建 $((a + b))，无需 fork 外部进程、无需转义空格；let 可用但赋值不如 $(( )) 直观；expr 是外部命令且要求空格，仅在需要兼容极老 POSIX shell 时才用。$(( age >= 18 ? 1 : 0 )) 只支持数值三元，字符串结果请用 if/else（见 条件判断）。
$ a=15 b=7
$ echo $(( a + b )) # 22
$ echo $(( a * b )) # 105
$ echo $(( a % b )) # 取模 → 1
$ echo $(( a > b ? a : b )) # 数值三元 → 15
$ (( a += 3 )) && echo "$a" # 算术后赋值 → 186. 类型声明
declare -i num=10 声明整数，非数字自动转 0——看似方便，实则 num="10+5" 会被当算术表达式求值成 15，容易在拼接日志时出人意料，除非明确需要，不要给普通变量加 -i，算术一律写在 $(( )) 里。declare -r 只读，-a 索引数组，-A 关联数组，-g 在函数内创建全局变量，-p 打印变量的完整声明（含类型）——调试时 declare -p var 比裸 echo 更能看出"它到底是什么"。
7. 本章常见坑
等号两边加空格。
a = 1不是赋值，是调用命令a。赋值紧贴写：a=1。引用数组只写
$arr。${arr}等于${arr[0]}（第一个元素），遍历全部必须"${arr[@]}"，取个数用${#arr[@]}。$@不加引号。f $@会把含空格的参数拆散，正确是f "$@"。同理循环数组用for x in "${arr[@]}"。函数内忘写
local。不加local的变量是全局的，同名变量在调用方被意外覆盖——详见 函数。把
$?放到下下条命令再判断。$?只反映紧邻的上一条命令；中间插任何命令都会覆盖它。要么紧跟判断，要么立刻存进变量：ret=$?。${10}写成$10。$10被解析成$1后跟字符0。第 10 个及以后的参数必须加花括号。在
[[ ]]外用=~取 BASH_REMATCH。正则匹配结果存在BASH_REMATCH数组，但匹配本身要在[[ ... =~ ... ]]里做，详见 正则表达式。把
local x=$(cmd)当成检查了cmd的退出码。local自身成功会覆盖cmd的$?，分两步赋值。
参考资料
man bash— Shell Variables、Arrays、Parameter Expansion- Bash 手册 - Shell Variables — gnu.org
- Bash 手册 - Shell Parameters — gnu.org
- Arch Wiki - Bash - Variables — wiki.archlinux.org
- 鸟哥的私房菜 - 变量与环境变量 — linux.vbird.org
- Advanced Bash-Scripting Guide - Variables — tldp.org