在Linux和Unix-like系统中，shell作为用户与系统内核交互的桥梁，提供了强大的命令调用功能，通过shell，用户可以执行简单的单条命令，也可以构建复杂的命令序列，实现自动化任务处理，Shell调用命令的方式多种多样，从基本的命令执行到管道、重定向、后台运行等高级特性,为系统管理和日常操作提供了极大的灵活性。
Shell调用命令的基本形式是在命令提示符后输入命令名， followed by 相关参数。ls -l命令中，ls是命令名，-l是选项参数，用于以长格式列出文件和目录，命令的执行依赖于系统环境变量PATH，该变量定义了shell搜索可执行文件的目录列表，如果命令不在PATH指定的目录中，需要提供绝对路径或相对路径，如./script.sh或/usr/bin/ls。
Shell支持命令的参数扩展，其中最常用的是通配符（wildcards）。*.txt会匹配当前目录下所有以.txt结尾的文件，shell还支持花括号扩展（如{1..5}生成1到5的序列）和波浪线扩展（如代表用户主目录）,这些扩展功能大大简化了批量文件操作和命令构建的复杂度。
命令的执行顺序可以通过控制操作符来管理，分号用于分隔顺序执行的命令，如command1; command2，无论command1是否成功执行，command2都会运行，逻辑与&&和逻辑或则提供了条件执行能力，command1 && command2仅在command1成功时执行command2，而command1 || command2仅在command1失败时执行command2，这些特性在编写脚本时尤为有用,能够实现错误检查和流程控制。
管道（pipe）是shell中连接多个命令的重要机制，通过竖线实现，前一个命令的输出会作为后一个命令的输入。ls -l | grep "txt"会将ls的输出通过管道传递给grep，过滤出包含"txt"的行，管道的链式调用使得复杂的数据处理任务变得简洁高效，但需要注意的是，管道中的所有命令会在同一个子shell中并行执行,可能影响某些需要状态传递的命令。
重定向（redirection）允许用户修改命令的输入源和输出目标，标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误（stderr）分别对应文件描述符0、1、2，输出重定向使用>（覆盖）或>>（追加），如echo "hello" > file.txt会将"hello"写入文件，输入重定向使用<，如sort < numbers.txt排序，错误重定向则可以通过2>实现，如command 2> error.log。&>可以同时重定向标准输出和标准错误，如command &> output.txt。
后台运行（background execution）通过在命令后添加&实现，如sleep 10 &，这样命令会在后台执行，shell立即返回提示符，用户可以继续执行其他命令，后台运行的进程会分配一个新的进程组ID，用户可以通过jobs命令查看后台任务，使用fg或bg将任务切换到前台或后台，需要注意的是，后台任务的标准输入通常会被关闭，因此需要处理输入重定向或使用nohup命令使进程在用户退出后继续运行。
Shell还支持命令替换（command substitution），通过$(command)或反引号`command`实现，将命令的输出作为另一个命令的参数。echo "Current date: $(date)"会显示当前日期，命令替换在动态生成参数或变量时非常有用，但反引号形式在嵌套时较为复杂,推荐使用语法。
以下是一些常用shell命令调用特性的对比：
| 特性 | 操作符 | 示例 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 顺序执行 | cmd1; cmd2 |
依次执行，不依赖前一个命令结果 | |
| 逻辑与 | && |
cmd1 && cmd2 |
仅cmd1成功时执行cmd2 |
| 逻辑或 | cmd1 || cmd2 |
仅cmd1失败时执行cmd2 |
|
| 管道 | cmd1 \| cmd2 |
cmd1输出作为cmd2输入 |
|
| 输出重定向（覆盖） | > |
cmd > file |
覆盖写入文件 |
| 输出重定向（追加） | >> |
cmd >> file |
追加写入文件 |
| 错误重定向 | 2> |
cmd 2> error.log |
将错误输出写入文件 |
| 后台运行 | & |
cmd & |
命令在后台执行 |
| 命令替换 | echo $(cmd) |
将cmd的输出作为参数 |
在shell脚本中，命令调用通常与变量、条件判断和循环结构结合使用，以实现自动化任务，通过for遍历文件列表，结合if判断文件类型，再调用相应命令处理，shell函数可以将一组命令封装为可重用的单元,提高脚本的可读性和模块化程度。
相关问答FAQs：
Q1: 如何在shell中同时执行多个命令并捕获所有输出？
A1: 可以使用&>操作符同时捕获标准输出和标准错误，例如command1 &> output.txt && command2 &>> output.txt，或者使用括号将命令分组并在子shell中执行，如(command1; command2) > output.txt 2>&1,这样所有命令的输出都会被重定向到同一文件。
Q2: 为什么管道中的某些命令无法正常工作？
A2: 管道中的命令需要能够处理标准输入。echo "hello" | ls会失败，因为ls不读取标准输入，而是直接处理目录参数，管道会隐式启用pipefail选项（某些shell中需手动设置），即只要管道中任何一个命令失败，整个管道就会返回非零退出码，可以通过set -o pipefail确保管道中的错误被正确捕获。
