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Bash 的通配符
Shell 接收到用户输入的命令以后，会根据空格将用户的输入，拆分成一个个词元（token）。然后，Shell 会扩展词元里面的特殊字符，扩展完成后才会调用相应的命令。
Shell 的命令扩展一共有八种。
Bash 提供通配符（wildcards），用一种很短的文本模式（通常只有一个字符），简洁地代表一组路径。Bash 在执行命令之前，会自动扩展命令中的通配符。
通配符又叫做 globbing patterns。因为 Unix 早期有一个/etc/glob文件保存通配符模板，后来 Bash 内置了这个功能，但是这个名字被保留了下来。
通配符早于正则表达式出现，可以看作是原始的正则表达式。它的功能没有正则那么强大灵活，但是胜在简单和方便。
? 字符
?字符代表任意的单个字符，不包括空字符。比如，Data???匹配所有Data开头后面跟着三个字符的文件名。
# 存在文件 a.txt 和 b.txt
$ ls ?.txt
a.txt b.txt
上面命令中，?表示单个字符，所以会同时匹配a.txt和b.txt。
如果匹配多个字符，就需要多个?连用。
# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls ??.txt
ab.txt
上面命令中，??匹配了两个字符。
注意，?不能匹配空字符。也就是说，它占据的位置必须有字符存在。
* 字符
*字符代表任意数量的字符，包括零个字符。
# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls *.txt
a.txt b.txt ab.txt
# 输出所有文件
$ ls *
下面是*匹配空字符的例子。
# 存在文件 a.txt、b.txt 和 ab.txt
$ ls a*.txt
a.txt ab.txt
$ ls *b*
b.txt ab.txt
注意，*不会匹配隐藏文件（以.开头的文件）。
# 显示所有隐藏文件
$ echo .*
# 只显示正常的隐藏文件，不显示 . 和 .. 这两个特殊文件
$ echo .[!.]*
方括号模式
方括号模式是[...]，可以匹配方括号之中的任意一个字符，比如[aeiou]可以匹配五个元音字母中的任意一个。
# 存在文件 a.txt 和 b.txt
$ ls [ab].txt
a.txt b.txt
上面命令中，[ab]表示可以扩展成a或b。
方括号[start-end]表示一个连续的范围。
# 存在文件 a.txt、b.txt 和 c.txt
$ ls [a-c].txt
a.txt b.txt c.txt
# 存在文件 report1.txt、report2.txt 和 report3.txt
$ ls report[0-9].txt
report1.txt report2.txt report3.txt
下面是更多的例子。
[abc]*：所有以a、b、c字符之一开头的文件名。BACKUP.[0-9][0-9][0-9]：所有以BACKUP.开头，后面是三个数字的文件名。
方括号模式还有两种变体：[^...]和[!...]。它们表示匹配不在方括号里面的字符，这两种写法是等价的。比如，[^abc]或[!abc]表示匹配除了a、b、c以外的字符。
$ ls ?[!a]?
aba bbb
上面命令中，[!a]表示文件名第二个字符不是a的文件名。
这两种变体也可以使用连续范围的写法[!start-end]。
$ echo report[!1–3].txt
report4.txt report5.txt
上面代码中，[!1-3]表示排除1、2和3。
大括号扩展
大括号扩展{...}表示分别输出大括号里面的所有值。大括号内部，各个值之间使用逗号分隔。
$ echo {1,2,3}
1 2 3
$ echo d{a,e,i,u,o}g
dag deg dig dug dog
$ echo Front-{A,B,C}-Back
Front-A-Back Front-B-Back Front-C-Back
注意，大括号内部的逗号前后不能有空格。否则，大括号模式会失效。
$ echo {1 , 2}
{1 , 2}
如果逗号前面没有值，就表示扩展的第一项为空。
$ cp a.log{,.bak}
# 等同于
# cp a.log a.log.bak
大括号可以嵌套。
$ echo {j{p,pe}g,png}
jpg jpeg png
$ echo a{A{1,2},B{3,4}}b
aA1b aA2b aB3b aB4b
大括号也可以与其他模式联用，并且总是先于其他模式进行扩展。
$ echo {cat,d*}
cat dawg dg dig dog doug dug
上面代码中，会先进行大括号扩展，然后进行*扩展。
大括号可以用于多字符的模式，方括号不行。
$ echo {cat,dog}
cat dog
大括号模式{...}与方括号模式[...]有一个很重要的区别。如果匹配的文件不存在，[...]会失去模式的功能，变成一个单纯的字符串，而{...}依然可以展开。
# 不存在 a.txt 和 b.txt
$ echo [ab].txt
[ab].txt
$ echo {a,b}.txt
a.txt b.txt
上面代码中，如果不存在a.txt和b.txt，那么[ab].txt就会变成一个普通的文件名，而{a,b}.txt可以照样展开。
大括号里面两个点的{start..end}模式，表示扩展成一个连续序列，然后分别输出。比如{a..z}可以扩展成26个小写英文字母，然后输出。
$ echo {a..c}
a b c
$ echo {c..a}
c b a
$ echo d{a..d}g
dag dbg dcg ddg
$ echo {1..4}
1 2 3 4
$ echo Number_{1..5}
Number_1 Number_2 Number_3 Number_4 Number_5
如果遇到无法解释的扩展，模式会原样输出。
$ echo {a1..3c}
{a1..3c}
这种模式与逗号联用，可以写出复杂的模式。
$ echo .{mp{3..4},m4{a,b,p,v}}
.mp3 .mp4 .m4a .m4b .m4p .m4v
整数前面可以使用前导0，然后输出的每一项都有前导0。
$ echo {01..5}
01 02 03 04 05
$ echo {001..5}
001 002 003 004 005
大括号里面还可以使用第二个双点号（start..end..step），用来指定扩展的步长。
$ echo {0..8..2}
0 2 4 6 8
上面代码将0扩展到8，每次递增的长度为2，所以一共输出5个数字。
大括号的双点号还支持逆序。
$ echo {5..1}
5 4 3 2 1
$ echo {E..A}
E D C B A
多个大括号连用，会有循环处理的效果。
$ echo {a..c}{1..3}
a1 a2 a3 b1 b2 b3 c1 c2 c3
$ echo a{A{1,2},B{3,4}}b
aA1b aA2b aB3b aB4b
这个写法可以直接用于for循环。
for i in {1..4}
do
echo $i
done
大括号扩展的常见用途为新建一系列目录。
$ mkdir {2007..2009}-{01..12}
上面命令会新建36个子目录，每个子目录的名字都是”年份-月份“。
波浪线扩展
波浪线~会自动扩展成当前用户的主目录。
$ echo ~
/home/me
如果要进入主目录的某个子目录，通常会把子目录放在波浪号后面。
# 进入 /home/me/foo 目录
$ cd ~/foo
如果~后面是已经存在的用户名，则会返回该用户的主目录。
$ echo ~foo
/home/foo
$ echo ~root
/root
上面例子中，Bash 会根据波浪号后面的用户名，返回该用户的主目录。
如果是不存在的用户名，则波浪号扩展不起作用。
$ echo ~nonExistedUser
~nonExistedUser
此外，~+会返回当前所在的目录，等同于pwd命令。
$ cd ~/foo
$ echo ~+
/home/me/foo
变量扩展
Bash 将美元符号$开头的词元视为变量，将其扩展成变量值。
$ echo $SHELL
/bin/bash
变量名除了放在美元符号后面，也可以放在${}里面。
$ echo ${SHELL}
/bin/bash
${!...}可以返回所有匹配的变量名。
$ echo ${!S*}
SECONDS SHELL SHELLOPTS SHLVL SSH_AGENT_PID SSH_AUTH_SOCK
上面例子中，${!S*}扩展成所有以S开头的变量名。
${VAR:=value}可以设置变量的默认值，即如果变量名有对应的值，就返回该值，否则创建变量，并将其设为默认值。
$ f1=bar
$ echo ${f1:=baz}
bar
$ echo ${f2:=baz}
baz
上面例子中，变量$f1有值bar，则返回bar；变量$f2不存在，则创建该变量，并将设为默认值baz。
子命令扩展
$(...)可以扩展成另一个命令的运行结果。
$ echo $(date)
Tue Jan 28 00:01:13 CST 2020
上面例子中，$(date)返回date命令的运行结果。
还有另一种较老的语法，子命令放在反引号之中，也可以扩展成命令的运行结果。
$ echo `date`
Tue Jan 28 00:01:13 CST 2020
算术扩展
$((...))可以扩展成整数运算的结果。
$ echo $((2 + 2))
4
上面的例子返回了2 + 2的计算结果。
$((...))忽略括号内部的空格，所以下面的写法都会得到同样的结果。
$ echo $((2+2))
4
$ echo $(( 2+2 ))
4
$ echo $(( 2 + 2 ))
4
这个语法结构支持的运算符如下。
+加法-减法*乘法/除法%余数**指数
注意，上面的除法运算符的返回结果总是整数，比如5除以2，得到的结果是2，而不是2.5。
$ echo $((5/2))
2
$((...))结构可以嵌套。
$ echo $(((5**2) * 3))
75
# 等同于
$ echo $(($((5**2)) * 3))
75
这个语法只能计算整数，否则会报错。
# 报错
$ echo $((1.5 + 1))
$((...))的圆括号之中，不需要在变量名之前加上$。
$ number=2
$ echo $((number + 1))
3
$[...]也可以做整数运算。
$ echo $[2+2]
4
字符类
[[:class:]]表示一个字符类，匹配某一类特定字符之中的一个。常用的字符类如下。
[[:alnum:]]：匹配任意英文字母与数字[[:alpha:]]：匹配任意英文字母[[:digit:]]：匹配任意数字[[:lower:]]：匹配任意小写字母[[:upper:]]：匹配任意大写字母
请看下面的例子。
$ echo [[:upper:]]*
上面命令输出所有大写字母开头的文件名。
字符类的第一个方括号后面，可以加上感叹号!，表示否定。比如，[![:digit:]]匹配所有非数字。
$ echo [![:digit:]]*
上面命令输出所有不以数字开头的文件名。
使用注意点
通配符有一些使用注意点，不可不知。
（1）通配符是先解释，再执行。
Bash 接收到命令以后，发现里面有通配符，会进行通配符扩展，然后再执行命令。
$ ls a*.txt
ab.txt
上面命令的执行过程是，Bash 先将a*.txt扩展成ab.txt，然后再执行ls ab.txt。
（2）通配符不匹配，会原样输出。
Bash 扩展通配符的时候，发现不存在匹配的文件，会将通配符原样输出。
# 不存在 r 开头的文件名
$ echo r*
r*
上面代码中，由于不存在r开头的文件名，r*会原样输出。
下面是另一个例子。
$ ls *.csv
ls: *.csv: No such file or directory
另外，前面已经说过，这条规则对大括号模式{...}不适用。
（3）只适用于单层路径。
上面所有通配符只匹配单层路径，不能跨目录匹配，即无法匹配子目录里面的文件。或者说，?或*这样的通配符，不能匹配路径分隔符（/）。
如果要匹配子目录里面的文件，可以写成下面这样。
$ ls */*.txt
（4）可用于文件名。
Bash 允许文件名使用通配符，即文件名包括通配符字符。这时，引用文件名的时候，需要把文件名放在单引号里面。
$ touch 'fo*'
$ ls
fo*
上面代码创建了一个fo*文件，这时*就是文件名的一部分。