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。
这种特殊字符的扩展，称为模式扩展（globbing）。其中有些用到通配符，又称为通配符扩展（wildcard expansion）。Bash 一共提供八种扩展。
?
*
本章介绍这八种扩展。
Bash 是先进行扩展，再执行命令。因此，扩展的结果是由 Bash 负责的，与所要执行的命令无关。命令本身并不存在参数扩展，收到什么参数就原样执行。这一点务必需要记住。
globbing这个词，来自于早期的 Unix 系统有一个/etc/glob文件，保存扩展的模板。后来 Bash 内置了这个功能，但是这个名字就保留了下来。
globbing
/etc/glob
模式扩展与正则表达式的关系是，模式扩展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，但是优点是简单和方便。
Bash 允许用户关闭扩展。
$ set -o noglob # 或者 $ set -f
下面的命令可以重新打开扩展。
$ set +o noglob # 或者 $ set +f
波浪线~会自动扩展成当前用户的主目录。
~
$ echo ~ /home/me
~/dir表示扩展成主目录的某个子目录，dir是主目录里面的一个子目录名。
~/dir
dir
# 进入 /home/me/foo 目录 $ cd ~/foo
~user表示扩展成用户user的主目录。
~user
user
$ 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~user的user是不存在的用户名，则波浪号扩展不起作用。
$ echo ~nonExistedUser ~nonExistedUser
~+会扩展成当前所在的目录，等同于pwd命令。
~+
pwd
$ cd ~/foo $ echo ~+ /home/me/foo
?字符代表文件路径里面的任意单个字符，不包括空字符。比如，Data???匹配所有Data后面跟着三个字符的文件名。
Data???
Data
# 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。
a.txt
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。
??
? 字符扩展属于文件名扩展，只有文件确实存在的前提下，才会发生扩展。如果文件不存在，扩展就不会发生。
# 当前目录有 a.txt 文件 $ echo ?.txt a.txt # 当前目录为空目录 $ echo ?.txt ?.txt
上面例子中，如果?.txt可以扩展成文件名，echo命令会输出扩展后的结果；如果不能扩展成文件名，echo就会原样输出?.txt。
?.txt
echo
*字符代表文件路径里面的任意数量的任意字符，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
上面例子中，*.txt代表后缀名为.txt的所有文件。
*.txt
.txt
如果想输出当前目录的所有文件，直接用*即可。
$ ls *
*可以匹配空字符，下面是一个例子。
# 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），即ls *不会输出隐藏文件。
.
ls *
如果要匹配隐藏文件，需要写成.*。
.*
# 显示所有隐藏文件 $ echo .*
如果要匹配隐藏文件，同时要排除.和..这两个特殊的隐藏文件，可以与方括号扩展结合使用，写成.[!.]*。
..
.[!.]*
$ echo .[!.]*
注意，*字符扩展属于文件名扩展，只有文件确实存在的前提下才会扩展。如果文件不存在，就会原样输出。
# 当前目录不存在 c 开头的文件 $ echo c*.txt c*.txt
上面例子中，当前目录里面没有c开头的文件，导致c*.txt会原样输出。
c
c*.txt
*只匹配当前目录，不会匹配子目录。
# 子目录有一个 a.txt # 无效的写法 $ ls *.txt # 有效的写法 $ ls */*.txt
上面的例子，文本文件在子目录，*.txt不会产生匹配，必须写成*/*.txt。有几层子目录，就必须写几层星号。
*/*.txt
Bash 4.0 引入了一个参数globstar，当该参数打开时，允许**匹配零个或多个子目录。因此，**/*.txt可以匹配顶层的文本文件和任意深度子目录的文本文件。详细介绍请看后面shopt命令的介绍。
globstar
**
**/*.txt
shopt
方括号扩展的形式是[...]，只有文件确实存在的前提下才会扩展。如果文件不存在，就会原样输出。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。
[...]
[aeiou]
# 存在文件 a.txt 和 b.txt $ ls [ab].txt a.txt b.txt # 只存在文件 a.txt $ ls [ab].txt a.txt
上面例子中，[ab]可以匹配a或b，前提是确实存在相应的文件。
[ab]
a
b
方括号扩展属于文件名匹配，即扩展后的结果必须符合现有的文件路径。如果不存在匹配，就会保持原样，不进行扩展。
# 不存在文件 a.txt 和 b.txt $ ls [ab].txt ls: 无法访问'[ab].txt': 没有那个文件或目录
上面例子中，由于扩展后的文件不存在，[ab].txt就原样输出了，导致ls命名报错。
[ab].txt
ls
方括号扩展还有两种变体：[^...]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。
[^...]
[!...]
[^abc]
[!abc]
# 存在 aaa、bbb、aba 三个文件 $ 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，所以返回了aba和bbb两个文件。
[!a]
aba
bbb
注意，如果需要匹配[字符，可以放在方括号内，比如[[aeiou]。如果需要匹配连字号-，只能放在方括号内部的开头或结尾，比如[-aeiou]或[aeiou-]。
[
[[aeiou]
-
[-aeiou]
[aeiou-]
方括号扩展有一个简写形式[start-end]，表示匹配一个连续的范围。比如，[a-c]等同于[abc]，[0-9]匹配[0123456789]。
[start-end]
[a-c]
[abc]
[0-9]
[0123456789]
# 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 ...
下面是一些常用简写的例子。
[a-z]
[a-zA-Z]
[a-zA-Z0-9]
[abc]*
program.[co]
program.c
program.o
BACKUP.[0-9][0-9][0-9]
BACKUP.
这种简写形式有一个否定形式[!start-end]，表示匹配不属于这个范围的字符。比如，[!a-zA-Z]表示匹配非英文字母的字符。
[!start-end]
[!a-zA-Z]
$ echo report[!1–3].txt report4.txt report5.txt
上面代码中，[!1-3]表示排除1、2和3。
[!1-3]
大括号扩展{...}表示分别扩展成大括号里面的所有值，各个值之间使用逗号分隔。比如，{1,2,3}扩展成1 2 3。
{...}
{1,2,3}
1 2 3
$ 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，大括号扩展不是文件名扩展。它会扩展成所有给定的值，而不管是否有对应的文件存在。
$ ls {a,b,c}.txt ls: 无法访问'a.txt': 没有那个文件或目录 ls: 无法访问'b.txt': 没有那个文件或目录 ls: 无法访问'c.txt': 没有那个文件或目录
上面例子中，即使不存在对应的文件，{a,b,c}依然扩展成三个文件名，导致ls命令报了三个错误。
{a,b,c}
另一个需要注意的地方是，大括号内部的逗号前后不能有空格。否则，大括号扩展会失效。
$ echo {1 , 2} {1 , 2}
上面例子中，逗号前后有空格，Bash 就会认为这不是大括号扩展，而是三个独立的参数。
逗号前面可以没有值，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
上面例子中，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（只能匹配单字符）。
$ echo {cat,dog} cat dog
由于大括号扩展{...}不是文件名扩展，所以它总是会扩展的。这与方括号扩展[...]完全不同，如果匹配的文件不存在，方括号就不会扩展。这一点要注意区分。
# 不存在 a.txt 和 b.txt $ echo [ab].txt [ab].txt $ echo {a,b}.txt a.txt b.txt
上面例子中，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可以照样扩展。
{a,b}.txt
大括号扩展有一个简写形式{start..end}，表示扩展成一个连续序列。比如，{a..z}可以扩展成26个小写英文字母。
{start..end}
{a..z}
$ echo {a..c} a b c $ 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
这种简写形式支持逆序。
$ echo {c..a} c b a $ echo {5..1} 5 4 3 2 1
注意，如果遇到无法理解的简写，大括号模式就会原样输出，不会扩展。
$ echo {a1..3c} {a1..3c}
这种简写形式可以嵌套使用，形成复杂的扩展。
$ echo .{mp{3..4},m4{a,b,p,v}} .mp3 .mp4 .m4a .m4b .m4p .m4v
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“。
这个写法的另一个常见用途，是直接用于for循环。
for
for i in {1..4} do echo $i done
上面例子会循环4次。
如果整数前面有前导0，扩展输出的每一项都有前导0。
0
$ echo {01..5} 01 02 03 04 05 $ echo {001..5} 001 002 003 004 005
这种简写形式还可以使用第二个双点号（start..end..step），用来指定扩展的步长。
start..end..step
$ 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。
8
2
多个简写形式连用，会有循环处理的效果。
$ echo {a..c}{1..3} a1 a2 a3 b1 b2 b3 c1 c2 c3
Bash 将美元符号$开头的词元视为变量，将其扩展成变量值，详见《Bash 变量》一章。
$
$ 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
${!string*}或${!string@}返回所有匹配给定字符串string的变量名。
${!string*}
${!string@}
string
$ 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。
${!S*}
S
$(...)可以扩展成另一个命令的运行结果，该命令的所有输出都会作为返回值。
$(...)
$ 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。
$(date)
date
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
$(...)可以嵌套，比如$(ls $(pwd))。
$(ls $(pwd))
$((...))可以扩展成整数运算的结果，详见《Bash 的算术运算》一章。
$((...))
$ echo $((2 + 2)) 4
[[:class:]]表示一个字符类，扩展成某一类特定字符之中的一个。常用的字符类如下。
[[:class:]]
[[:alnum:]]
[[:alpha:]]
[[:blank:]]
[[:cntrl:]]
[[:digit:]]
[[:graph:]]
[[:lower:]]
[[:print:]]
[[:punct:]]
[[:space:]]
[[:upper:]]
[[:xdigit:]]
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。
!
[![:digit:]]
$ echo [![:digit:]]*
上面命令输出所有不以数字开头的文件名。
字符类也属于文件名扩展，如果没有匹配的文件名，字符类就会原样输出。
# 不存在以大写字母开头的文件 $ echo [[:upper:]]* [[:upper:]]*
上面例子中，由于没有可匹配的文件，字符类就原样输出了。
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。
a*.txt
ab.txt
ls ab.txt
（2）文件名扩展在不匹配时，会原样输出。
文件名扩展在没有可匹配的文件时，会原样输出。
# 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。
r
r*
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，大括号扩展{...}不是文件名扩展。
（3）只适用于单层路径。
所有文件名扩展只匹配单层路径，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
Bash 4.0 新增了一个globstar参数，允许**匹配零个或多个子目录，详见后面shopt命令的介绍。
（4）文件名可以使用通配符。
Bash 允许文件名使用通配符，即文件名包括特殊字符。这时引用文件名，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。
fo*
量词语法用来控制模式匹配的次数。它只有在 Bash 的extglob参数打开的情况下才能使用，不过一般是默认打开的。下面的命令可以查询。
extglob
$ shopt extglob extglob on
量词语法有下面几个。
?(pattern-list)
*(pattern-list)
+(pattern-list)
@(pattern-list)
!(pattern-list)
$ ls abc?(.)txt abctxt abc.txt
上面例子中，?(.)匹配零个或一个点。
?(.)
$ ls abc?(def) abc abcdef
上面例子中，?(def)匹配零个或一个def。
?(def)
def
$ ls abc+(.txt|.php) abc.php abc.txt
上面例子中，+(.txt|.php)匹配文件有一个.txt或.php后缀名。
+(.txt|.php)
.php
$ ls abc+(.txt) abc.txt abc.txt.txt
上面例子中，+(.txt)匹配文件有一个或多个.txt后缀名。
+(.txt)
量词语法也属于文件名扩展，如果不存在可匹配的文件，就会原样输出。
# 没有 abc 开头的文件名 $ ls abc?(def) ls: 无法访问'abc?(def)': 没有那个文件或目录
上面例子中，由于没有可匹配的文件，abc?(def)就原样输出，导致ls命令报错。
abc?(def)
shopt命令可以调整 Bash 的行为。它有好几个参数跟通配符扩展有关。
shopt命令的使用方法如下。
# 打开某个参数 $ shopt -s [optionname] # 关闭某个参数 $ shopt -u [optionname] # 查询某个参数关闭还是打开 $ shopt [optionname]
（1）dotglob 参数
dotglob参数可以让扩展结果包括隐藏文件（即点开头的文件）。
dotglob
正常情况下，扩展结果不包括隐藏文件。
$ ls * abc.txt
打开dotglob，就会包括隐藏文件。
$ shopt -s dotglob $ ls * abc.txt .config
（2）nullglob 参数
nullglob参数可以让通配符不匹配任何文件名时，返回空字符。
nullglob
默认情况下，通配符不匹配任何文件名时，会保持不变。
$ rm b* rm: 无法删除'b*': 没有那个文件或目录
上面例子中，由于当前目录不包括b开头的文件名，导致b*不会发生文件名扩展，保持原样不变，所以rm命令报错没有b*这个文件。
b*
rm
打开nullglob参数，就可以让不匹配的通配符返回空字符串。
$ shopt -s nullglob $ rm b* rm: 缺少操作数
上面例子中，由于没有b*匹配的文件名，所以rm b*扩展成了rm，导致报错变成了”缺少操作数“。
rm b*
（3）failglob 参数
failglob参数使得通配符不匹配任何文件名时，Bash 会直接报错，而不是让各个命令去处理。
failglob
$ shopt -s failglob $ rm b* bash: 无匹配: b*
上面例子中，打开failglob以后，由于b*不匹配任何文件名，Bash 直接报错了，不再让rm命令去处理。
（4）extglob 参数
extglob参数使得 Bash 支持 ksh 的一些扩展语法。它默认应该是打开的。
它的主要应用是支持量词语法。如果不希望支持量词语法，可以用下面的命令关闭。
$ shopt -u extglob
（5）nocaseglob 参数
nocaseglob参数可以让通配符扩展不区分大小写。
nocaseglob
$ shopt -s nocaseglob $ ls /windows/program* /windows/ProgramData /windows/Program Files /windows/Program Files (x86)
上面例子中，打开nocaseglob以后，program*就不区分大小写了，可以匹配ProgramData等。
program*
ProgramData
（6）globstar 参数
globstar参数可以使得**匹配零个或多个子目录。该参数默认是关闭的。
假设有下面的文件结构。
a.txt sub1/b.txt sub1/sub2/c.txt
上面的文件结构中，顶层目录、第一级子目录sub1、第二级子目录sub1\sub2里面各有一个文本文件。请问怎样才能使用通配符，将它们显示出来？
sub1
sub1\sub2
默认情况下，只能写成下面这样。
$ ls *.txt */*.txt */*/*.txt a.txt sub1/b.txt sub1/sub2/c.txt
这是因为*只匹配当前目录，如果要匹配子目录，只能一层层写出来。
打开globstar参数以后，**匹配零个或多个子目录。因此，**/*.txt就可以得到想要的结果。
$ shopt -s globstar $ ls **/*.txt a.txt sub1/b.txt sub1/sub2/c.txt
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