bash中[:upper:]和[:lower:]与目录相关的异常正则行为原因问询

现象复现 #

空目录下的正常表现 #

在空目录中测试tr的大小写转换，结果符合预期：

mkdir test
cd test
echo upper | tr [:upper:] [:lower:]
# 输出：upper
echo UPPER | tr [:upper:] [:lower:]
# 输出：upper

存在单字符目录时的异常 #

创建名为l的目录后，结果暂时正常：

mkdir l
echo upper | tr [:upper:] [:lower:]
# 输出：upper

但创建p目录后，结果出现异常：

mkdir p
echo upper | tr [:upper:] [:lower:]
# 输出：uller
echo UPPER | tr [:upper:] [:lower:]
# 输出：UPPER

原因解析 #

这是bash的路径扩展（文件名通配）机制导致的：
bash在执行命令前，会对未加引号的字符串进行路径扩展——将符合通配符规则的字符串替换成匹配的文件名。

• 当你直接写[:upper:]时，bash会把它当作通配符模式：[]表示匹配单个字符，内部的:、u、p、e、r是可选字符集合，因此会匹配当前目录中名为p（或u/e/r/:）的单字符文件/目录。
• 同理，[:lower:]会匹配名为l（或o/w/e/r/:）的单字符文件/目录。

当目录中存在p和l时，原命令会被bash自动扩展为：

echo upper | tr p l

这就变成了把输入中的p替换成l，自然得到uller的结果；而UPPER中没有p，所以输出还是UPPER。

如果没有匹配到对应文件名，bash会保留原字符串，此时tr能正常识别正则字符类，表现就正常。

解决方法 #

给[:upper:]、[:lower:]这类字符类加上单引号（或双引号），让bash将其视为字面量字符串，跳过路径扩展：

echo upper | tr '[:upper:]' '[:lower:]'
# 输出：upper

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Liam Gretton