Linux Shell 流程控制完全指南：if/for/while/until/case/select 實戰範例與最佳實踐

Shell 腳本的流程控制結構 (條件判斷、迴圈、分支選擇) 是自動化運維、資料處理、部署管線的核心骨架。本文系統整理 if/elif/else/fi、for/while/until、case/esac、select 完整語法、實戰範例、常見陷阱與現代最佳實踐 (Bash 4/5 新特性)。

一、條件判斷：if/elif/else/fi

1. 基本結構

if [[ condition ]]; then
    action
elif [[ condition ]]; then
    action
else
    action
fi

關鍵規則：[[ ... ]] 為 Bash 擴展測試命令，**優於單括號 [ ... ]** (支援 &&/||/</>/=~ 正則、變數無需雙引號)。

2. 常用測試運算子速查

3. 實戰範例：分數等級判斷

#!/bin/bash
score=78
if (( score >= 90 )); then
    echo "優等"
elif (( score >= 80 )); then
    echo "甲等"
elif (( score >= 70 )); then
    echo "乙等"
elif (( score >= 60 )); then
    echo "及格"
else
    echo "不及格"
fi

二、迴圈結構

1. for 迴圈三種形式

# 形式 A: for 變數 in 列表 (最常用)
for i in {1..5}; do
    echo $i
done

# 形式 B: C 風格算術 for (( ; ; ))
for ((i=1; i<=5; i++)); do
    echo $i
done

# 形式 C: 遍歷陣列/命令輸出
files=(/var/log/*.log)
for f in "${files[@]}"; do
    echo "Processing $f"
done

2. while 迴圈：條件前測試

# 計數器
i=10
while (( i > 5 )); do
    echo $i
    ((i--))
done

# 逐行讀取檔案 (標準模式，保留前導/尾隨空白)
while IFS= read -r line; do
    echo "Line: $line"
done < /etc/hosts

# 讀取命令輸出 (避免 subshell 變數作用域問題)
find /tmp -name "*.tmp" -print0 |
while IFS= read -r -d '' file; do
    rm -f "$file"
done

3. until 迴圈：條件後測試 (直到為真才結束)

a=10
until (( a < 0 )); do
    echo $a
    ((a--))
done
# 輸出 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

4. 迴圈控制：break / continue

for i in {1..10}; do
    (( i == 5 )) && continue   # 跳過 5
    (( i == 8 )) && break      # 8 時結束
    echo $i
done
# 輸出 1 2 3 4 6 7

三、分支選擇：case/esac

1. 語法與模式匹配

case $1 in
    start|begin)
        echo "啟動服務"
        ;;
    stop|end)
        echo "停止服務"
        ;;
    restart|reload)
        echo "重啟服務"
        ;;
    status)
        systemctl status myservice
        ;;
    *)
        echo "用法: $0 {start|stop|restart|status}"
        exit 1
        ;;
esac

模式支援：* (任意字串)、? (單字元)、[abc] (字元類)、[a-z] (範圍)、| (多選)。

2. 進階：Fallthrough (;;& / ;&)

# Bash 4+ 支援
case $var in
    pattern1) action1 ;;&   # 繼續測試下一模式
    pattern2) action2 ;&    # 執行下一動作不再測試
    *) default_action ;;
esac

四、選單互動：select

PS3="請選擇操作: "
options=("啟動" "停止" "重啟" "狀態" "離開")
select opt in "${options[@]}"; do
    case $opt in
        "啟動")   systemctl start myservice ;;
        "停止")   systemctl stop myservice ;;
        "重啟")   systemctl restart myservice ;;
        "狀態")   systemctl status myservice ;;
        "離開")   echo "再見"; break ;;
        *)        echo "無效選項 $REPLY" ;;
    esac
done

select 內建無限迴圈，需配合 break 退出。

五、現代最佳實踐 (Bash 4/5)

1. 永遠使用 [[ ]] 和 (( ))，避免 [ ] 詞語分割與檔名展開 Bug。
2. 變數加雙引號："$var"，除非刻意要詞語分割。
3. 迴圈讀取檔案用 while IFS= read -r line，保留空白與反斜線。
4. 避免在管道中修改外部變數 (Subshell 隔離)，改用 while ... done < <(cmd) (Process Substitution) 或 mapfile。
5. 使用 case 替代長鏈 if/elif，可讀性與效能更佳。
6. 啟用 set -euo pipefail (腳本開頭)，嚴格錯誤處理。
7. 函數化邏輯，主流程只呼叫函數，便於測試與複用。

六、除錯技巧

# 1. 語法檢查
bash -n script.sh

# 2. 逐行追蹤執行
bash -x script.sh
# 或腳本內動態開關
set -x  # 開啟追蹤
set +x  # 關閉追蹤

# 3. 列印變數值
echo "DEBUG: var=$var" >&2

# 4. ShellCheck 靜態分析 (強烈推薦)
shellcheck script.sh

掌握 Shell 流程控制的完整語法、模式匹配威力、現代最佳實踐與除錯工具，能讓自動化腳本從「能跑」進化為「健壯、可維護、可測試」的生產級代碼資產。