POSIX、sh、bash、zsh：什麼可攜、什麼不可攜¶

Shell 家族的實戰指南 — POSIX 到底規範了什麼、爲什麼這個語言又醜又活得很好、以及這個 repo 在哪些情況下刻意挑 sh / bash / zsh。具體 file layout 請看 shells/architecture.md；bash + ble.sh + OMB init 順序請看 shells/bash.md；alias inventory 請看 shells/aliases.md。

POSIX 到底是什麼¶

POSIX 是一組標準，不是某個 shell 也不是某個 OS。最新版是 POSIX.1-2024 / IEEE Std 1003.1-2024 / The Open Group Base Specifications Issue 8。包含三層：

POSIX
├── C / system API: fork、exec、pipe、signal、filesystem...
├── Utilities:      cp、mv、grep、sed、awk、make、find...
└── Shell language: sh 語法、pipeline、redirect、變數、
                    if / for / case...

平常大家說「POSIX shell」，指的幾乎都是 Shell Command Language 那一章 — 也就是 /bin/sh 方言 — 不是 bash 也不是 zsh。bash 和 zsh 都是 POSIX superset：合法的 POSIX sh script 都是合法的 bash script，反之不成立。

Shell 家族對照¶

Shell	它是什麼	你會在哪遇到
`sh`	Bourne / POSIX-sh 規範	`#!/bin/sh` 腳本；最低共同分母
`bash`	GNU Bourne-Again Shell — sh superset，多了 array、`[[ ]]`、`pipefail`、process substitution	多數 Linux 預設、macOS `/bin/bash`（base 是 3.2，brew 裝 5.x）
`zsh`	強大的互動 shell，sh-ish 但不是 sh	macOS Catalina 起的預設；本 repo 偏好的互動 shell
`dash`	Debian Almquist Shell — 小、快、嚴格 POSIX	Ubuntu `/bin/sh` 指向
`ash`	Almquist 家族 — 更小	Alpine / BusyBox 的 `/bin/sh`
`ksh`	Korn shell — array、`[[ ]]` 等「現代」feature 的源頭	Solaris、AIX、部分 BSD
`fish`	Friendly Interactive SHell — 刻意不 POSIX	純互動使用
`nushell`	結構化資料 pipeline（record / list / table）	現代資料密集任務的選項

shebang 的選擇 = 你在宣告 intent contract：

#!/bin/sh                  # 「我希望這在 dash、ash、bash --posix... 都能跑」
#!/usr/bin/env bash        # 「我需要 bash feature（array、pipefail、[[ ]]...）」
#!/usr/bin/env zsh         # 「我需要 zsh-only 行爲（glob qualifier、ZLE、compdef...）」

zsh 雖然有 emulate sh / emulate ksh 模式可以切過去，但不要假設 zsh 腳本能默默當 /bin/sh 用。最常見的兩個地雷是 word splitting（zsh 預設不切未加引號的展開）與 ** glob（zsh 把它當特殊字元處理，不需要 globstar）。

Shell 爲什麼還活著¶

到處都是。 Linux server、macOS、BSD、Docker image、CI runner、嵌入式 router、NAS、cluster login node — 都有某種 /bin/sh。即使 5 MB 的 BusyBox image 也有 ash。Shell 是最低共同分母。
它是 command glue。 Shell 不是好的通用語言，但它是把 process 串起來最強的語言。語法跟 Unix process model 幾乎同構：

cmd arg1 arg2        # fork + exec
cmd1 | cmd2          # pipe(2)
cmd > out 2> err     # dup2 fd
cmd &                # fork without wait
wait                 # waitpid
$?                   # exit status

CI / Docker / Make / install script 跑不掉它。 每一行 RUN apt-get install …、每個 GitHub Actions 的 run: |、每個 Makefile recipe，最後都把字串丟給 /bin/sh -c（或 SHELL 指定的）。你可以拿工具糊上去，但走不出來。

結論：shell 流行不是因爲語法漂亮，是因爲它站在 Unix process model 的正中央，而且已經裝好了。

關鍵語法 — 以及 POSIX 在哪邊結束¶

每一段都標出 POSIX-sh 寫法 vs bash/zsh 才有的延伸 — 後者在 dash / ash 直譯器裡會直接爆。

變數與 quoting¶

name="Alice"           # POSIX。`=` 兩邊**不能**有空格。
echo "$name"           # 展開時永遠加雙引號。
echo '$HOME'           # 單引號不展開。
echo "$HOME"           # 雙引號會展開。
export PATH="$HOME/.local/bin:$PATH"
FOO=bar command arg    # 一次性的 env 注入。

可攜性最大的地雷是沒加引號的展開：

file="hello world.txt"
rm $file        # 錯 — 拆成 `rm hello world.txt`（兩個 arg）。
rm -- "$file"   # 對。`--` 防止以 `-` 開頭的檔名被當 option。

原則：任何不是刻意要 word-split / glob 展開的 $var，都加雙引號。 ShellCheck 會強制這條。

Command substitution¶

today="$(date +%F)"    # 推薦 — nest 起來乾淨。
today=`date +%F`       # 老式 backtick — 別用，巢狀和 quoting 都痛苦。

Exit status、`&&`、`||`¶

cmd && echo ok
cmd || echo fail
mkdir -p build && cd build

經典誤用 — 把 && / || 當成 if/else：

cmd1 && cmd2 || cmd3   # 不是 if/else：cmd2 失敗的話 cmd3 也會跑。

兩個分支語意上不一樣時就用真的 if：

if cmd1; then cmd2; else cmd3; fi

`[ ]` vs `[[ ]]`¶

[ -f "$file" ]               # POSIX。`[` 是個 command — 空格必要。
[[ -f "$file" && -n "$x" ]]  # bash/zsh only — 更安全（不做 word split，
                             # 支援 `&&` / `||` / `==` / `=~`）。

[[ ]] 嚴格地比較好用 — 但不是 POSIX。#!/bin/sh 就只能用 [ ]。

Loop¶

# POSIX
for f in *.txt; do echo "$f"; done

# bash/zsh only — C-style
for ((i=0; i<10; i++)); do echo "$i"; done

一行一行讀檔案¶

while IFS= read -r line; do
  printf '%s\n' "$line"
done < input.txt

IFS= 保留前後空白；-r 保留 backslash 不被特殊處理。這兩個 flag 幾乎永遠是你要的。

Function¶

# POSIX
greet() { echo "hi $1"; }

# bash/zsh — 多了 `function` 關鍵字
function greet() { echo "hi $1"; }

Redirection¶

cmd > out                # stdout
cmd >> out               # stdout append
cmd 2> err               # stderr
cmd > all 2>&1           # stdout + stderr — POSIX，順序很重要
cmd &> all               # bash/zsh 簡寫 — 不是 POSIX
cmd < input              # stdin

Pipe 與 `pipefail`¶

grep ERROR app.log | sort | uniq -c | sort -nr
set -o pipefail          # bash/zsh only — 任一段失敗就整條失敗

pipefail 是大部分「可攜」install script 默默變成 bash script 的最大原因。

Heredoc¶

cat > config.ini <<'EOF'      # 引號 EOF：**不**展開（保留字面 $var）
[server]
host = $LITERAL_LEFT_ALONE
EOF

cat > config.ini <<EOF        # 沒引號 EOF：$var 會展開
host = $HOSTNAME
EOF

大家都會踩的痛點¶

1. POSIX 幾乎沒有 array¶

bash 和 zsh 有 array：

files=("a.txt" "b c.txt")
for f in "${files[@]}"; do echo "$f"; done

POSIX sh 沒有。你能用的「list」只有 positional parameter（$@）、換行分隔字串、或暫存檔。這是可攜 script 一旦稍微複雜就秒變 bash script 的最大原因。

2. Quoting 不寬容¶

rm -rf $dir            # 空字串、有空格、被 glob 展開 — 全都危險。
: "${dir:?dir is required}"
rm -rf -- "$dir"       # 防禦版本。

地球上每個 dotfile bootstrap 都至少出過一次 rm -rf $UNSET/ bug。 ShellCheck 抓得住幾乎全部。

3. `set -e` 有反直覺的破洞¶

set -euo pipefail              # bash；典型 strict mode

-e（出錯就退）在這幾種情境不會觸發：if、while、&&、||、某些 shell 的 command substitution、被檢查 return value 的命令。bash manual 列得出例外清單 — 但反直覺。穩健寫法：

set -Eeuo pipefail
trap 'printf "error at line %s\n" "$LINENO" >&2' ERR

-E 讓 ERR trap 可以繼承到 function / subshell / command substitution。以上全部不是 POSIX。

4. `/bin/sh` 不是同一個 shell¶

OS	`/bin/sh` 實際是
Ubuntu / Debian	`dash`
Alpine、嵌入式、Docker scratch	BusyBox `ash`
macOS	`bash` POSIX 模式（base 是舊的 3.2）
RHEL / Fedora	`bash` POSIX 模式
FreeBSD / NetBSD	自家 `sh`

在 Mac 「跑得起來」的腳本到 Ubuntu 可能直接爆，因爲 [[、source、 arr=(a b c)、echo {1..10}、&> 全是 dash 不認的 bash-ism。宣稱可攜的話就用 dash 測 — apt install dash 然後 dash ./script.sh。

5. 全部都是文字流¶

ps aux | grep python | awk '{print $2}'

很優雅 — 直到第 N 欄位移、process name 有空格、locale 改了日期欄位格式。處理結構化資料的正解是不要用 awk/sed 硬切 — pipe 給 jq / yq / dasel / Python：

curl -s "$API" | jq -r '.items[].name'

Nushell 從根本重新設計（pipeline 流的是 record / list / table 而不是 bytes），但它不會、也永遠不會是最低共同分母。

Alternative — 什麼時候該離開 shell¶

ShellCheck — 不是替代，是必裝¶

shellcheck script.sh

如果 shell 寫超過大概 10 行就跑 ShellCheck。這個 repo 的 pre-commit hook 有它；參考 tools/pre-commit.md。

Python — 任何有結構的東西¶

需要：真正的資料結構、JSON / YAML / TOML 解析、retry、logging、test、跨平台路徑處理 — 切到 Python。Shell 版：

for file in *.json; do
  name="$(jq -r '.name' "$file")"
  echo "$name"
done

vs Python：

from pathlib import Path
import json

for path in Path(".").glob("*.json"):
    data = json.loads(path.read_text(encoding="utf-8"))
    if isinstance(name := data.get("name"), str):
        print(name)

Python 版處理得了缺檔、JSON 壞掉、Unicode 名字而不會出意外。本 repo 的 PEP 723 inline-deps Python script（uv run --script）就是爲此而生 — 看 scripts/dotfiles_init.py 和 scripts/redact_secrets.py。

`just` / `make` — 「我只是想記住那條長命令」¶

如果 shell script 大多只是「跑這條長命令」的 alias，用 task runner。本 repo 用 just：

test:
    pytest -q

lint:
    ruff check .

upgrade-all:
    ./scripts/upgrade_tools.sh all

make 通用性最高；just 對現代專案語法更舒服。

chezmoi / Ansible / Nix — 管狀態，不要管命令¶

如果你的 bootstrap script 是 apt install …; mkdir …; ln -s …; systemctl enable …，你在重發明 configuration management。本 repo 用 chezmoi 管 dotfile + Ansible 管系統套件 — 看 this_repo/architecture.md 解釋為何如此。 Nix 是更嚴謹（也更複雜）的選項。

fish、nushell — 純互動使用¶

fish 是很好的日用 shell 但刻意不 POSIX 相容。不要拿 fish 寫 install.sh。

nushell 結構化 pipeline 優先；做臨時資料探索很棒，不適合當 /bin/sh。

本 repo 怎麼選¶

場景	Shell 選擇	原因
`chezmoi` `run_*` 腳本	bash template	嚴格模式、`pipefail`、array、`[[ ]]` 都值得；chezmoi 跑的環境保證有 bash
`dot_config/shell/*.sh.tmpl`（3-tier 共用層）	POSIX 子集	zsh 和 bash 都 source — 看 `shells/architecture.md`。Source 時用 `$ZSH_VERSION` / `$BASH_VERSION` 分派可以；ZLE / `compdef` / `bind -x` 不行
`dot_config/zsh/*/.zsh`	zsh	ZLE widget（aisuggest、tools picker、sesh、television）、`compdef`、glob qualifier
`dot_config/bash/*.bash`	bash	`bind -x` / `ble-bind`、OMB plugin array、ble.sh 整合 — 看 `shells/bash.md`
`scripts/*.sh`（本 repo CLI）	bash + 嚴格模式	跑在 maintainer 的機器；bash 必備
user 機器的互動 shell	zsh（預設）或 bash（opt-in）	`primaryShell` chezmoi prompt — 只控制 `chsh`，兩個 shell 都會部署。看 AGENTS.md

AGENTS.md 的硬規則：shell-agnostic 的 helper 放 dot_config/shell/ （POSIX）。只有真的需要那個 shell 的 feature 才放 dot_config/zsh/ 或 dot_config/bash/。

Template¶

可攜 POSIX sh¶

#!/bin/sh
set -eu

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

command_exists() {
  command -v "$1" >/dev/null 2>&1
}

main() {
  command_exists git || die "git is required"
  repo_dir="${1:-}"
  [ -n "$repo_dir" ] || die "usage: $0 REPO_DIR"
  mkdir -p -- "$repo_dir"
  cd -- "$repo_dir"
  printf 'working in %s\n' "$PWD"
}

main "$@"

要點：每個展開都加引號、-- 防 dash-prefix 名字、command -v 是 POSIX 測試 executable 的方式（which 沒被標準化、type 各 shell 輸出不同）。沒有 array、[[ ]]、pipefail、local — 在 dash、ash、busybox sh 都跑。

Bash + 嚴格模式¶

#!/usr/bin/env bash
set -Eeuo pipefail

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

trap 'die "failed at line $LINENO"' ERR

main() {
  local repo_dir="${1:-}"
  [[ -n "$repo_dir" ]] || die "usage: $0 REPO_DIR"
  mkdir -p -- "$repo_dir"
  cd -- "$repo_dir"
  printf 'working in %s\n' "$PWD"
}

main "$@"

要點：set -Eeuo pipefail + trap … ERR 是 bash 嚴格模式的典型寫法。 local 維持函式作用域；[[ ]] 比 [ ] 安全；array 與 pipefail 隨需取用。

延伸閱讀¶

shells/architecture.md — 本 repo 的 3-tier shell/zsh/bash 佈局
shells/bash.md — bash bootstrap、ble.sh、oh-my-bash init 順序
shells/aliases.md — 本 repo 定義的所有 alias 與 shell function，按 tier 標籤
POSIX.1-2024 Shell Command Language — 真正的標準
ShellCheck wiki — 每個 code 都有解釋
Bash Pitfalls (Greg's wiki) — 「看起來對但其實錯」的經典清單

長度與形狀	用什麼
≤10 行、command glue	POSIX `sh`
10–100 行、自動化	`bash` + ShellCheck + 嚴格模式
>100 行、有資料結構或錯誤處理	Python（PEP 723 inline-deps）
互動 shell config	`zsh`（或 `bash` + ble.sh）
狀態管理（套件、服務、dotfile）	chezmoi + Ansible，不要 shell
JSON / YAML / TOML 處理	`jq` / `yq` / `dasel` / Python