shell执行命令的步骤顺序如上图，看起来有些复杂。
当命令行被处理时，每一个步骤都是在Shell的内存里发生的;Shell不会真的把每个步骤的发生显示给你看。
所以，你可以假想这事我们偷窥Shell内存里的情况，从而知道每个阶段的命令行是如何被转换的。
shell执行命令的原理
- Shell 从标准输入或脚本中读取的每一行称为管道（pipeline）;它包含了一个或多个命令（command），这些命令被一个或多个管道字符（|）隔开。
- 对于每一个读取的管道，Shell都会将命令分割，为管道设置 I/O，并且对每一个命令依次执行下面的操作：
- 将命令分割成令牌（token），令牌之间以元字符分隔。
- Shell的元字符集合是固定不变的，包括空格、Tab键、换行字符、分号（;）、小括号、输入重定向符（<）、输出重定向符（>）、管道符（|）和 &符号，令牌可以是单词（word）、关键字，也可以是I/O重定向器和分号。
- 检查第一个token是不是一个不带(引号或反斜杠)开放的关键字，if、while、for或其他控制结构中的开始符号
- 如果是Shell就认为此命令是复合命令，并为该复合命令进行内部设置，读取下一条命令，再次启动进程。
- 如果此令牌不是复合命令的开始符号，如该令牌是then、else、do、fi、done等符号，这说明该令牌不应该处在命令行的首位，因此，Shell提示语法错误信息。
- 按别名检查每个命令的第一个关键字是不是一个别名，如果是，则用其别名定义替换，然后回退到第一步
执行花括号 { } 扩展
执行波浪号 ~ 扩展
执行变量扩展
执行命令替换
执行算术表达式计算
把生成的新命令按IFS分割成token
执行路径扩展
按优先级查找命令，先从内置，再从path
设定好重定向等，执行命令
花括号扩展
简单点说就是给一组字符串加上相同的前缀和后缀，生成一组新的字符串。前缀和后缀都可以为空
sh-4.2# echo a{b,c}d
sh-4.2# echo a{b,c}
可以使用一个范围，只支持数字和字母
sh-4.2# echo a{..}
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10
sh-4.2# echo a{b..l}
ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al
花括号还可以嵌套，逐层有序的进行处理
sh-4.2# echo a{{,},{b,c}}
a1 a2 ab ac
这个过程可以理解为先生成a{1,2,b,c},然后生成 a1 a2 ab ac
要注意的地方
1. 花括号里只有字面量。不支持变量：
sh-4.2# a=
sh-4.2# echo a{$a..}
a{..}
并没有像之前一样生成1,2,3,4..10。对花括号扩展来说，生成的结果是{$a..10}，那为什么我们看到的结果是{1..10}呢？这就是shell的命令处理顺序有关系了，我们在看shell的命令处理顺序，花括号扩展是在第4布，到了第6步，才会执行变量扩展，这时候相当于命令
echo {$a..10}
1
10
先执行 echo{$a..10},在执行变量扩展 $a被替换成1，因此输出 {1..10}
花括号里至少要有一个逗号，至少要有两项，两项之间不能有空格，逗号前后不能有空格，否则不进行花括号扩展
波浪号扩展
波浪号扩展就是对 ~ 进行处理。
一般情况下，我们认为 ~ 代表了当前的主目录。但是并非这么简单。进行波浪号替换的条件是很苛刻的
首先，进行波浪号扩展的前提是波浪号必须位于一个 token 的开头，简单的说 ~ 前面应该是空格
然后，shell会分析波浪号之后，第一个 / 或 : 之前的未被引号括起来的字符串（如果没有 / 那就取波浪号之后的所有字符）这个字符叫做”波浪号前缀(tilde-prefix)”（注意，所谓波浪号前缀其实是出现在波浪号后面的），波浪号前缀的取值和对应的处理方式是：
如果波浪号前缀是个有效用户名，则波浪号和波浪号前缀一起替换成用户的主目录
如果波浪号前缀为空，则尝试把波浪号替换成HOME,如果HOME没有被设置，则将波浪号替换成当前用户主目录
如果波浪号前缀是 + 则 ~+ 被替换成当前工作目录(pwd)
如果波浪前缀是 - 则 ~- 被替换成上一个工作目录 (OLDPWD)
如果波浪号前缀是个数字 n 则把 ~n 替换成目录堆栈 (用 dirs 命令可以查看目录堆栈)的第n个元素(这个没有什么用)
sh-4.2# echo ~
/root
波浪号被替换成当前用户主目录
sh-4.2# echo /~
/~
波浪号不在token的开头，不进行扩展
sh-4.2# echo /~
/~
sh-4.2# echo ~root
/root
sh-4.2# echo ~root/
/root/
sh-4.2# echo ~+
/root
波浪号被替换成当前工作目录
sh-4.2# echo ~-
~-
sh-4.2# cd /
sh-4.2# echo ~-
/root
变量扩展
这个大家最熟悉了，$真是个好东西，变量扩展，命令替换，算术扩展都离不了它（当然还能买东西）。一般情况下我们习惯使用$var，其实正规的格式是${var}。前一种形式更简便，后一种更强大，很多时候必须用后一种形式才行。
先说间接引用，这东西很像C语言里的指针
sh-4.2# a=b
sh-4.2# b=1
sh-4.2# echo ${!a}
其他的变量操作，列表看到的更清晰
${var:-word} 如果变量var已被设置且非空，则代入它的值，否则带入word
${var:+word} 如果var已被设置且值非空，带入word,否则什么都不带入(带入空)
${var:?word} 如果var已被设置且值非空，就带入它的值，否则打印word并退出shell。省略word会输出：parameter null or not set
注意：上面word可以是一个变量，使用$word的形式引用其值
${var:offset} 获取var中offset开始的字串
${var:offset:length} 获取var中offset开始长为length的字串。
注意：上面的offset和length可以使变量，使用offset,offset,length引用其值
${#var} 替换为变量中字符个数，如果var是* ，@或数组，长度则是位置参量的个数。
${var%pattern} 把字符串尾部与模式进行最小匹配，并删除匹配到的部分。
${var%%pattern} 把字符串尾部与模式进行最大匹配，并删除匹配到的部分。
${var#pattern} 把字符串头部与模式进行最小匹配，并删除匹配到的部分。
${var##pattern} 把字符串头部与模式进行最大匹配，并删除匹配到的部分
${var/pattern/string} 使用string替换pattern的最大匹配部分。
如果pattern以/开头则进行全部替换，否则只替换第一个匹配的位置。如果pattern以#开始，则起始部分必须匹配，如果以%开始则结尾部分必须匹配
注意：
上面的pattern可以使变量，使用$pattern引用其值。
如果var是 、@ 或数组,且以下标为 * 或 @ 的形式出现，则对其中每一个元素都进行匹配操作。
命令替换
用命令的输出来替换命令本身。有两种形式$(cmd)和`cmd`，推荐前一种形式，后一种形式是old-style了。
算术扩展
用算术表达式的值替换算术表达式本身。格式$((expr))。expr是个表达式，如4+3。理解起来比较简单。不过关于expression，bash有自己特定的支持，某些运算它是做不了的。
sh-4.2# echo $((+))
参考文档：https://blog.csdn.net/winsolstice/article/details/74515885