Shell 腳本與工作自動化

本文以 Linux 上的 Bash 為範圍；不是所有 Linux 都有 Bash，也不是所有系統都使用 systemd。先讀終端與 Shell、文字處理與使用者與權限，本文不重複展開管線與基本引號語法。

查證日期：2026-11-02。驗證環境是 macOS（Darwin）的 Bash 5.3.9，未在 Linux 執行。 本文三段完整 Bash 範例已做語法檢查與本機執行；檔案操作只在自行建立的暫存空間進行，使用的是本機工具。cron 與 systemd 設定只依官方手冊解說，沒有安裝排程、啟動服務或測試 Linux 排程行為。文末交代各來源的查閱方式。

腳本如何開始執行

Shell script 是包含 Shell 命令的文字檔。以 bash ./report.sh 執行時，Bash 讀取檔案中的命令，通常建立非互動的執行環境；檔名副檔名 .sh 本身不決定語言。直接執行檔案則還牽涉權限與第一行的直譯器宣告。Bash：Shell Scripts

以下是不同啟動方式的對照，檔名是示意；後面的完整範例會實際建立練習腳本。

這些差異來自 Bash 的腳本、source 規則及 Linux 的 execve 行為。執行工作腳本通常選前兩種；只有明確要載入可信設定時，才考慮 source。 source 不是讀取純資料，而是執行程式碼。Bash：Shell Scripts、Bourne Shell Builtins、Linux：execve(2)

常見第一行稱為 shebang：

#!/usr/bin/env bash

這會透過 /usr/bin/env 按 PATH 找 Bash，方便適應不同安裝位置，但也表示不同環境可能選到不同版本。#!/bin/bash 則指定固定路徑，前提是該主機在這裡安裝了所需 Bash。正式排程應確認實際路徑與版本，不要只靠副檔名或 $SHELL 推定。要讓自有腳本可直接執行，可使用 chmod u+x ./report.sh，不需要放寬為 777。Bash：Shell Scripts、使用者與權限

互動設定不等於腳本環境

一般互動、非登入 Bash 讀取 ~/.bashrc；登入 Bash 有另一組 profile 規則；一般非互動腳本不會照搬這些設定，而可能讀取環境變數 BASH_ENV 指定的檔案。非互動 --login、遠端啟動等還有各自規則。因此不能依賴互動別名、提示符設定或剛好在 .bashrc 裡補上的工具路徑。--noprofile --norc 也不會停用 BASH_ENV。Bash：Startup Files

腳本繼承父程序匯出的環境，但通常不會把自己的 cd 或變數變更回寫到父 Shell。工作目錄預設也不會因腳本位在某個資料夾，就自動切到那裡；相對路徑是從執行當時的工作目錄解讀。需要固定工作目錄時，明確設定，並檢查 cd 是否成功。Bash：Command Execution Environment

把輸入定成契約

位置參數是呼叫者傳入的引數：$1 是第一個、$2 是第二個；$# 是個數；${10} 才是第十個。$0 通常是腳本名稱，不是第一個資料引數。Bash：Shell Parameters

最重要的集合形式是 "$@"：保留每個原始引數各自的邊界。"$*" 則把它們合成一個字串；未加引號的 $@ 會再經過分割與檔名展開，可能改變資料。下例只改子 Shell 的位置參數，沒有寫入檔案：Bash：Special Parameters

(
  set -- 'weekly report' '*.log' ''
  printf 'count=%s\n' "$#"
  for item in "$@"; do
    printf '<%s>\n' "$item"
  done
)

預期輸出：

count=3
<weekly report>
<*.log>
<>

空字串也是一個引數；*.log 在這裡是文字，不會變成目前目錄中的檔案。函式要把收到的引數完整轉交另一個函式時，也使用 另一個函式 "$@"。Bash：Special Parameters

寫腳本時先決定哪些輸入有效：最低／最高引數個數、允許的模式、空字串是否合法、失敗時的訊息與狀態。先驗證再建立暫存檔或修改資料，錯誤影響才容易限制。shift 可移除已處理的第一個位置參數，讓餘下引數成為待處理資料；必須先確認參數存在。Bash：Bourne Shell Builtins

用 if、case、for 與函式表達工作

if 判斷的是命令的結束狀態，不是畫面上的文字；狀態 0 進入 then，非 0 走其他分支。[[ ... ]] 是 Bash 條件語法，例如 [[ -z "$name" ]] 判斷字串為空；[[ ... ]] 不是所有 sh 都有的功能。Bash：Conditional Constructs

case "$mode" in ... esac 適合少數幾種模式，plain|numbered) 代表符合任一模式，*) 當預設錯誤分支；本文用 ;; 結束該分支。for item in "$@"; do ...; done 依序處理各個引數。Bash：Conditional Constructs、Looping Constructs

函式把「產生報表」「清理暫存」等一個完整責任取名。函式在呼叫它的 Shell 環境中執行，不會僅因是函式便產生隔離程序；函式內用 local 限制變數範圍。函式收到自己的位置參數，結束後呼叫者的參數會恢復。return 1 返回呼叫處並帶回狀態，exit 1 則結束整個目前 Shell；函式不是用 return 傳回字串，文字應寫到 stdout。Bash：Shell Functions

完整範例：在暫存空間產生清單

請在 Bash 中完整執行以下區塊。外層子 Shell 建立私人練習目錄，再以 heredoc 寫出 report.sh。<<'SCRIPT' 表示把後續各行當作命令的標準輸入，直到獨立一行的 SCRIPT；分隔字加了引號，所以外層 Shell 不會先展開其中的 $變數，它們會原樣寫進腳本，留待腳本執行時解讀。Bash：Here Documents

腳本只接受顯示模式與項目文字，沒有讀取使用者檔案，也沒有讓輸入變成命令。

第一趟由 Bash 讀檔執行，第二趟才設定自有練習檔的執行權並直接執行，展示兩種入口。兩趟的報表先寫到各自新建的暫存檔，讀出後清理；外層最後也只移除自己建立的腳本與空目錄。

(
  lab=$(mktemp -d) || exit 1
  cleanup_lab() {
    local status=$?
    rm -f -- "$lab/report.sh" || status=1
    rmdir -- "$lab" || status=1
    exit "$status"
  }
  trap cleanup_lab EXIT
  trap 'exit 130' INT
  trap 'exit 143' TERM

  cat > "$lab/report.sh" <<'SCRIPT' || exit 1
#!/usr/bin/env bash

usage() {
  printf 'usage: report.sh plain|numbered item [item ...]\n' >&2
}

die() {
  printf 'report: %s\n' "$1" >&2
  exit 1
}

if [[ $# -lt 2 ]]; then
  usage
  exit 2
fi
mode=$1
shift
case "$mode" in
  plain|numbered) ;;
  *) usage; exit 2 ;;
esac
for item in "$@"; do
  if [[ -z "$item" || "$item" == *$'\n'* ]]; then
    printf 'report: each item must be nonempty and fit on one line\n' >&2
    exit 2
  fi
done

report=''
cleanup() {
  local status=$?
  if [[ -n "$report" ]]; then
    rm -f -- "$report" || status=1
  fi
  exit "$status"
}
trap cleanup EXIT
trap 'exit 130' INT
trap 'exit 143' TERM
report=$(mktemp "${TMPDIR:-/tmp}/academy-report.XXXXXXXX") || die 'mktemp failed'

write_report() {
  local item index=1
  for item in "$@"; do
    case "$mode" in
      plain) printf '%s\n' "$item" || return 1 ;;
      numbered) printf '%s. %s\n' "$index" "$item" || return 1 ;;
    esac
    index=$((index + 1))
  done
}

write_report "$@" > "$report" || die 'cannot write report'
cat -- "$report" || die 'cannot read report'
exit 0
SCRIPT

  bash -n "$lab/report.sh" || exit 1
  TMPDIR="$lab" bash "$lab/report.sh" plain 'weekly report' '*.log' || exit 1
  chmod u+x "$lab/report.sh" || exit 1
  TMPDIR="$lab" "$lab/report.sh" numbered 'weekly report' '*.log' || exit 1
)

預期 stdout：

weekly report
*.log
1. weekly report
2. *.log

逐段看這份腳本的契約：

• usage 與輸入錯誤送到 stderr；狀態 2 是本腳本自行約定的使用錯誤，不是所有工具共通的定義。
• 檢查個數後才讀 $1、shift；case 拒絕未知模式；項目不允許空字串或換行，確保每個項目剛好一行。
• write_report "$@" 保留原始引數，local index=1 讓每次呼叫從 1 開始；每個寫入失敗都明確 return 1。
• 暫存檔的路徑來自這次 mktemp 的成功結果，清理不使用輸入拼出路徑，也沒有遞迴刪除。
• cleanup 進入時先保存 $?，避免 rm 成功把原本的失敗變成成功；清理本身失敗則回報非零。

引數中的 *.log 一直是文字，並未重新當作 Shell 程式碼解析。對外部輸入使用 eval 或拼接成 bash -c 字串，會跨過這個邊界；一般轉交資料應維持引數形式。printf 的格式固定為 '%s\n' 等已知字串，資料放在後續引數，也不會把使用者輸入當格式。Bash：Shell Expansions、Bash Builtins

錯誤處理：先定義失敗，再決定停止

一個非零值可能表示輸入錯誤、真的讀不到檔案，也可能只是搜尋沒有符合結果。因此腳本要按命令契約判斷。對必須成功才能繼續的步驟，command || exit 1、command || die '原因' 或完整 if 都能讓控制流程清楚；需要保留原狀態時，在 else 的第一個命令就保存 $?。Bash：Exit Status、Lists of Commands

例如實際工具的狀態要記錄時，可以用下面的結構（純文字示意，不是本次實跑命令）：

if some_command; then
  printf 'finished\n'
else
  status=$?
  printf 'some_command failed: status=%s\n' "$status" >&2
  exit "$status"
fi

不要寫成 if ! some_command; then status=$? 卻以為拿到原本失敗值：! 已經反轉狀態。也不要在保存前先 printf，那時讀到的就會是輸出命令的狀態。Bash：Pipelines、Special Parameters

set -e 與 pipefail 不是完整錯誤政策

set -e（errexit）會在部分非零狀態下讓 Shell 提早結束，但有明確例外：if 的測試、while／until 的條件、部分 &&／|| 串列、! 反轉，以及管線前段等。尤其函式若整體被用作 if 的條件，函式內部也會落在忽略 -e 的脈絡，不能假設每個失敗都會自動停下。Bash：The Set Builtin

下面只在子 Shell 示範這個例外，不寫入檔案：

(
  set -e
  demonstrate() {
    false
    printf 'function continued\n'
  }
  if demonstrate; then
    printf 'if saw success\n'
  fi
)

預期輸出：

function continued
if saw success

因為 false 沒有讓函式退出，最後的 printf 成功，函式也回傳成功。前面完整腳本刻意使用顯式檢查，沒有把 set -e 當作必要的正確性條件。Bash：The Set Builtin、Shell Functions

set -o pipefail 則改變管線整體狀態：有失敗時取位置最右的非零狀態，而不只看最後一段。它不會自動中止所有其他階段、不提供回復，也不決定哪一個非零值對工作有害。例如下游提早讀夠並關閉輸入，可能讓上游遇到 broken pipe；需要依工具與資料流解釋。各段狀態與示例見文字處理的管線一節。Bash：Pipelines、The Set Builtin

set -u 可使部分未設定變數展開變成錯誤，但不會檢查值是否為空或模式是否有效。ERR trap 也有類似 -e 的條件例外；不要把 set -euo pipefail 或一個 ERR trap 視為取代輸入驗證、明確狀態檢查與清理的魔法開關。Bash：The Set Builtin、trap

暫存資料的生命週期

不要自己猜一個 /tmp/report.txt，也不要先測試名稱不存在、再建立：兩個操作之間別的程序可能先建立同名物件。mktemp 將選名與安全建立交給工具，回傳實際路徑；mktemp -d 建立目錄。GNU 的模板使用連續 X 產生名稱，這裡使用尾端八個 X；mktemp -u 只產生名字而不建立，不能提供同樣保護。GNU Coreutils：mktemp

建立後盡早登記 trap ... EXIT，並處理預期的終止訊號。範例將 INT／TERM 轉為結束，再由 EXIT 做一次清理；130／143 是這份腳本採用的中斷狀態。trap 的 action 用單引號，讓內容留待訊號發生時解讀；以函式名稱登記則可把清理流程集中。Bash：trap

trap 是盡力清理，不是永不留檔的保證。 SIGKILL、斷電、程序在登記前就終止等情況可能留下資料；有些等待外部命令的情況也會影響 trap 執行時機。需要可靠恢復的工作，仍要設計下一次啟動時如何辨認未完成狀態。訊號與等待的細節見程序。Bash：Signals

清理範圍應可從程式碼直接看出：範例只 rm -f 自建的具名檔案，再用 rmdir 移除應為空的自建目錄。若還有未知檔案，rmdir 失敗並留下它們，方便查明，而不是擴大刪除範圍。

處理檔名時，不把顯示結果當資料協定

for file in $(ls) 會先把 ls 輸出變成字串，再受分割與檔名展開影響；含空白、換行或萬用字元的檔名可能被誤解。ls 適合給人看，不能藉此恢復原本的檔名邊界。Bash：Command Substitution、Word Splitting

若目標是某個已知目錄下的普通 .txt 檔案，可讓 Shell 直接展開 ./*.txt，逐個加引號使用；Bash 預設沒有符合時會留下原樣的模式，因此還要決定空集合如何處理，例如檢查 [[ -f "$file" ]] 再處理。這種模式不遞迴，也不涵蓋以點開頭的檔案。大量、遞迴或允許任意檔名的流程，要採用工具支援的 NUL 分隔或逐檔引數介面，不要假設一行永遠是一個檔名。Bash：Filename Expansion

引號保護 Shell 的引數邊界，卻不改變工具自己的選項規則。工具支援時，以 -- 結束選項；./ 開頭的相對路徑也能避免把 -name 放在選項位置。不要只因「已加引號」就認定外部命令必然安全；還要確認輸入有沒有控制輸出路徑、選項或會執行的程式內容。

可重跑與同時執行，是兩個問題

冪等（idempotent）指同一個工作重做，對目標狀態不會不斷增加額外效果。這是自動化的設計要求，不是 Bash 選項。例如重新依完整來源產生一份報表，通常比每次向同一檔案 append 同一批結果容易重跑；「先檢查資料夾，再建立所需結構」也要考慮已有物件是否真的符合預期。

上面的練習每次分配自己的暫存檔，不會因重跑累積到共用報表；但它只是獨立輸出的展示，沒有證明任何真實資料匯入具有冪等性。正式工作可按以下順序設計：

1. 定義工作識別，例如日期或來源批次，重試沿用同一識別。
2. 先在隔離的暫存位置完成產出與檢查，再發布為可讀結果，避免讀者看到半份資料。若用改名發布，要確認來源與目標檔案系統及覆寫語意；不能把多檔案更新當成單一交易。
3. 部分失敗後，明確區分已完成、可重試與需要人工處理的狀態。寄信、付款等外部副作用還須由接收端的去重／交易契約處理，不能靠刪除暫存檔撤銷。

重疊執行（overlap）則是兩個程序同時碰同一份可變狀態。就算每次單獨執行都冪等，「先檢查、再寫入」仍可能競爭。優先讓各次工作有自己的輸出，或讓寫入集中到一個擁有者；必須共享寫入時才設計鎖。

Linux 的 util-linux flock 可讓合作的程序持有同一把鎖，等不到鎖時可以等待、逾時或以 -n 立即失敗。鎖是協作機制，所有寫入入口都要使用同一個鎖物件，鎖要涵蓋「讀取目前狀態 → 判斷 → 更新」整段，不能只鎖最後一個寫入。不要在仍有人使用時刪除鎖檔，造成另一個程序鎖到新物件；網路檔案系統的鎖語意也需另查。本文只介紹邊界，不在本機模擬 Linux flock。util-linux：flock 官方手冊

排程：讓執行環境成為可檢查的設定

先確認腳本可在沒有互動輸入時完成，再排程。它應有明確的執行身分、Bash 路徑、輸入、工作目錄、PATH、錯誤狀態、日誌與重疊策略；不能等排程上線後才發現它在等待密碼、工具或相對路徑。

cron：依時間欄位啟動命令

cron 有多個實作。以下依 Cronie 官方手冊，其他發行版或實作須查自己的 crontab(5)。使用者 crontab 的格式是五個時間欄位後接命令；系統 /etc/crontab、/etc/cron.d 還有使用者欄位，兩者不可直接混用。Cronie：crontab(5)

下面是閱讀用設定示意，不要貼到 Shell，也不在本文安裝。路徑與帳號均為假設，並不指向前面的暫存範例：

SHELL=/bin/sh
PATH=/usr/bin:/bin
CRON_TZ=Asia/Taipei
30 2 * * * cd /srv/academy && /usr/bin/bash /srv/academy/bin/daily-report.sh >> /srv/academy/log/daily-report.log 2>&1

30 2 * * * 表示該排程時區的每日 02:30。五欄依序為分、時、月中日、月、星期；若月中日與星期都設限制，Cronie 是兩者任一符合便執行。*/15 這種步進是在該欄位內比對，不等同從啟動時刻起每隔固定秒數。Cronie：crontab(5)

此設定把責任寫明：

• Cronie 預設的命令 Shell 是 /bin/sh，不因登入 Shell 是 Bash 就改變。示意明確用 /usr/bin/bash 執行腳本；需在目標主機先確認路徑。
• PATH 明確列出允許的工具目錄；cd ... && ... 保證切換工作目錄成功才執行，不依賴啟動時位置。
• >> ... 2>&1 將 stdout／stderr 追加到已規劃的日誌。目錄須事先存在且執行者可寫；還要管理輪替、容量與失敗通知。Cronie 的郵件通知取決於 MAILTO 與可用郵件機制，不能只因「cron 會寄信」就省略驗證。
• CRON_TZ 是 Cronie 支援的排程時區設定，不是所有 cron 的可攜承諾；cron 自己寫日誌的時區仍可能不同。應同時記錄應用程式內部使用的時區。

上述欄位、環境與通知行為依 Cronie crontab(5)；日誌檔位置及輪替則是部署時必須另定的政策。命令欄中未跳脫的 % 會被 cron 特別處理，即使它在某些 Shell 引號內也不能只用 Shell 規則推論；含 date +%... 等複雜命令時，通常應收進腳本，再讓排程只負責啟動。Cronie：crontab(5)

cron 的時間匹配不代表前一趟已完成。每分鐘啟動、每趟耗時三分鐘的工作，必須另外定義等待、跳過或排隊策略。主機關機時錯過的執行，也不要假設標準 cron 會在開機後完整補跑；Cronie 對夏令時間的小幅跳時另有特殊處理，不能把所有時鐘變動都概括成固定一次或兩次執行。Cronie：cron(8)

systemd timer：時間與執行責任拆開

在採用 systemd 的 Linux，.timer 描述何時啟動，對應的 .service 描述執行內容。同名 timer 預設觸發同名 service；service 已 active 時不會由該 timer 再開一份，所以 RemainAfterExit=yes 通常不適合反覆觸發的工作。這只約束該 unit，無法阻止另一個 unit 或人直接執行同一腳本。systemd.timer

下列兩份同樣是設定解讀示意，未建立、載入或啟動；示範 system service 的語意，帳號與目錄都要由管理者事先規劃。

academy-report.service：

[Unit]
Description=Produce the academy daily report

[Service]
Type=oneshot
User=academy
WorkingDirectory=/srv/academy
Environment=PATH=/usr/bin:/bin
ExecStart=/usr/bin/bash /srv/academy/bin/daily-report.sh
StandardOutput=journal
StandardError=journal

academy-report.timer：

[Unit]
Description=Schedule the academy daily report

[Timer]
OnCalendar=*-*-* 02:30:00 Asia/Taipei
Persistent=true

[Install]
WantedBy=timers.target

Type=oneshot 適合執行完便退出的工作；User= 指定執行身分。WorkingDirectory= 與 Environment= 讓工作不依賴互動 Shell。ExecStart= 的內容一般不是 Shell 命令列，不能任意在後面加 |、>、&& 期待 Bash 解讀；這裡直接指定 Bash 與腳本路徑，日誌則透過 StandardOutput/StandardError 明確交給 journal。systemd.service、systemd.exec

OnCalendar= 是日曆時間；尾端時區採 systemd 支援的 IANA 名稱。OnBootSec= 等則是依某個起點計時的單調時間設定，目的不同。Persistent=true 只對 OnCalendar= 有效：timer 未啟用期間若至少錯過一次，恢復啟用時可補一次觸發，不是把所有錯過時點逐一重播。timer 的 AccuracySec= 預設還允許時間窗口，並非硬即時的秒級保證。systemd.time、systemd.timer

將來在目標 Linux 驗證時，應分別確認 timer 的下一次時間、service 的結束狀態與 journal 記錄；單看 timer 已啟用，不能證明工作產出正確。服務狀態與日誌的觀察入口見服務與日誌。本文沒有在 Darwin 用同名或近似工具冒充 systemd 驗證。

相關閱讀與來源

• Linux 知識索引
• 終端與 Shell：命令查找、環境、引號及結束狀態。
• 文字處理：重新導向、管線與各段狀態。
• 使用者與權限：執行位元、目錄搜尋與最小權限。
• 程序：訊號、前景／背景與等待。
• 服務與日誌：將工作放回服務身分與日誌觀察。

來源於 2026-11-02 查閱。Bash 網頁透過維護者 Chet Ramey 提供的 GNU Bash Reference Manual 查閱；部分分頁連線失敗後，另讀本機 Bash 5.3.9 隨附的官方 bash.info，核對 Shell Scripts、Startup Files、Special Parameters、Conditional／Looping Constructs、Shell Functions、The Set Builtin 與 trap。GNU Coreutils 的 mktemp 分頁全文擷取逾時，以 GNU 官方搜尋擷取核對，不宣稱通讀全文。Cronie 與 util-linux 使用官方專案手冊原始檔；systemd 使用線上 latest 手冊（查閱頁面標示 262），舊發行版須查已安裝版本。

本機驗證涵蓋：完整範例的 Bash 語法、兩種啟動方式、帶空白／萬用字元的引數、錯誤引數狀態、正常結束，以及以可控的 cat 替身送出 TERM 後的自建暫存檔清理，以及 set -e 的條件函式例外。未驗證 Linux 排程、flock、跨使用者權限、斷電恢復或實際共用資料的一致性；範例清理成功不能推論上述情境也有保證。