bash変数展開の一覧｜${var:-default}と文字列の置換・切り出し

bashの変数展開（パラメータ展開）とは、${変数名...} の形で、変数の値を取り出すと同時に「既定値を補う・一部を切り出す・削除する・置換する」といった加工を行う機能です。 sed や cut などの外部コマンドを呼ばずに、シェルだけで文字列を扱えます。たとえば ${name:-guest} は「name が未定義か空なら guest を使う」、${file%.*} は「拡張子を取り除く」という意味です。

この記事では、変数展開の全記法を 「記法・意味・入力・実行結果」の4列の早見表 にまとめました。結果はすべて bash 5.2.21 で実行して確認したものです。さらに、:- と - の違い（未定義と空文字の扱い）を総当たりで比べた表、sh（dash）で使えない記法を実際に試した表、set -u との組み合わせ、クォートを省くと起きる単語分割まで、手元で試せるコードつきで説明します。

bash変数展開の早見表

入力の列は、展開前に変数へ代入した値です。結果は < > を除いた部分が実際の出力です。

既定値・必須チェック

長さ・切り出し

前方・後方の削除

置換・大文字小文字

間接参照・配列・変換

検証環境と確認用スクリプト

早見表の結果は、次の小さな関数で式と結果を並べて出力し、確認しました。手元で試すときにも使えます。

#!/usr/bin/env bash
# e '式' で「式 => <結果>」を表示する
e() {
  local r
  r=$(eval "printf '%s' \"$1\"" 2>&1)
  printf '%-22s => <%s>\n' "$1" "$r"
}

s="0123456789"
e '${s:2:3}'
e '${s: -3}'

${s:2:3}               => <234>
${s: -3}               => <789>

変数や配列そのものの基本は、既存記事「シェルスクリプトの書き方｜基本構文の早見表と安全なテンプレート」で扱っています。この記事は ${ } の中に書ける加工の記法に絞って掘り下げます。

既定値を使う：${var:-default}とコロンの有無

未定義と空文字を総当たりで比べる

既定値系の4つの記法は、コロンを付けるかどうかで「空文字」の扱いが変わります。 未定義・空文字・値ありの3つの状態で、8通りすべてを実行しました。

unset u; empty=""; val="abc"
for v in u empty val; do
  for op in ':-' '-' ':+' '+'; do e "\${$v${op}X}"; done
done

コロンあり（:-）は「未定義または空」を対象にし、コロンなし（-）は「未定義」だけを対象にします。 「空文字も有効な値として受け取りたい」ときはコロンなし、「空なら既定値にしたい」ときはコロンあり、と選びます。迷ったらコロンありが多くの場面に合います。

:= は代入も行う

unset u; : "${u:=init}"; echo "u=<$u>"
empty=""; : "${empty=init}";  echo "empty=<$empty>"
          : "${empty:=init}"; echo "empty=<$empty>"

u=<init>
empty=<>
empty=<init>

:- との違いは、展開のあと変数自体にも値が残ること です。行頭の : は「何もしないコマンド」で、展開だけを行わせるために使います。2行目のとおり、コロンなしの = は空文字を「定義済み」とみなすので代入しません。なお $1 などの位置パラメータには := で代入できないため、引数には :- を使います。

:? で必須の変数を確認する

( unset u; echo "${u:?u is required}"; echo "not reached" ); echo "exit=$?"
( unset u; echo "${u:?}" ); echo "exit=$?"

all.sh: line 13: u: u is required
exit=1
all.sh: line 14: u: parameter null or not set
exit=1

メッセージは標準エラー出力に出て、スクリプト（非対話シェル）はその場で終了します。メッセージを省くと parameter null or not set という既定の文言になります。スクリプトの冒頭に必須の環境変数を並べておくと、設定漏れにすぐ気づけます。

#!/usr/bin/env bash
set -u
: "${DB_HOST:?環境変数 DB_HOST を設定してください}"
echo "connect to $DB_HOST"

$ bash req.sh
req.sh: line 3: DB_HOST: 環境変数 DB_HOST を設定してください
$ echo $?
1
$ DB_HOST=db01 bash req.sh
connect to db01

文字列の長さと切り出し

長さ ${#var}

s="hello world"; ja="こんにちは"; arr=(a b c)

日本語の文字数はロケールによって結果が変わります。 cron など、環境変数が最小限の状態で動くスクリプトでは LC_ALL を明示しておくと、手元と同じ結果になります。

切り出し ${var:位置:長さ}

位置は 0 から数えます。s="0123456789" で試した結果です。

負の位置を使うときは、コロンの後に空白を入れる（${s: -3}）か、かっこで囲みます（${s:(-3)}）。 空白が無い ${s:-3} は「未定義なら 3」という既定値の記法になり、エラーも出ないので気づきにくい箇所です。

長さに負数を指定して、開始位置より手前になった場合は次のエラーになります。

$ echo "${s:2:-9}"
bash: -9: substring expression < 0

前方・後方の削除：パスと拡張子を取り出す

4つの記号の覚え方

キーボードの並びで # は $ の左、% は $ の右にある ので、「左（先頭）を削るのが #、右（末尾）を削るのが %」と覚えられます。記号を2つ重ねると最長一致です。パターンには glob（*、?、[...]）が使えます。正規表現ではない点に注意してください。

パスの分解レシピ

path="/var/log/app/access.2026.log.gz" を分解します。

同じ値で basename "$path" は access.2026.log.gz、dirname "$path" は /var/log/app を返し、結果が一致することも確認しました。

覚えておきたい境界の動き

パターンに一致しないときは、エラーにならず元の値がそのまま返ります。 ${nopath%/*} のように「ディレクトリ部分が無いパス」を扱う可能性があるなら、dirname コマンドを使うか、/ を含むかを先に確かめる書き方が安全です。

拡張子を付け替える

for f in report.md notes.md; do
  echo "$f -> ${f%.md}.html"
done

report.md -> report.html
notes.md -> notes.html

${f%.md} で拡張子を取り除き、その後ろに新しい拡張子を続けて書くだけです。ファイルを順に処理するループの書き方は、別記事「シェルスクリプトのfor・whileループ」でまとめています。

文字列を置換する

t="foo bar foo baz" で試した結果です。

スラッシュ1つは最初の1か所、2つはすべて、/# は先頭、/% は末尾 です。パターンは削除のときと同じく glob で、最長一致になります。最後の行のように * を使うと思ったより広く一致することがあるので、結果を確かめながら使うとよいでしょう。

スラッシュや特殊文字を置換する

2つ目は bash 5.2 で加わった動作です（patsub_replacement オプションが既定で有効）。置換後の文字列に & そのものを入れたいときは \& と書きます。置換後の文字列を変数で渡す場合は、"${t//foo/"$rep"}" のように変数をクォートすると & が文字どおりに扱われます。

sedとの使い分け

大文字・小文字を変換する

w="hello World" で試した結果です。

入力の表記ゆれをそろえて比較するときに便利 です。たとえば、確認の入力を小文字にそろえてから判定できます。

answer="Yes"
case "${answer,,}" in
  y|yes) echo "続行します" ;;
  *)     echo "中止します" ;;
esac

^^ と ,, は bash 4.0 以降の機能です。macOS に標準で入っている bash は 3.2 系のため、そちらでは tr '[:lower:]' '[:upper:]' を使います（macOS での動作は一般に知られた仕様で、この記事では未実行です）。

間接参照：変数名を変数で指定する

APP_HOST=localhost; APP_PORT=8080; key=APP_PORT

echo "${!key}"            # 8080
echo "${!APP_*}"          # APP_HOST APP_PORT

for name in "${!APP_@}"; do
  echo "$name=${!name}"
done

8080
APP_HOST APP_PORT
APP_HOST=localhost
APP_PORT=8080

${!...} は、書き方によって「間接参照」「変数名の一覧」「配列の添字」の3つの意味を持ちます。 接頭辞をそろえた設定用の変数をまとめて表示する、といった用途に向いています。

間接参照する変数名が決まっているなら、名前参照（nameref）も使えます。

declare -n ref=APP_HOST
echo "nameref: $ref"      # nameref: localhost

配列と位置パラメータの展開

配列

arr=("a b" c d e) を、要素ごとに < > で囲んで表示しました。

show() { printf '<%s>' "$@"; echo; }
show "${arr[@]}"

削除・置換・大文字小文字の記法は、[@] を付けると配列の全要素に一度に適用されます。 ループを書かずに一括で加工できるので、ファイル名の一覧を扱うときに重宝します。

位置パラメータ（引数）

set -- one two three four で引数を4つ設定して試しました。

最後の行は、引数を a から k まで11個にして確認しました。$10 は「$1 の後ろに 0」と解釈される ので、10番目以降は ${10} と書きます。

${var@Q}などの変換演算子

${変数@演算子} の形で、値を別の表現に変換できます。

よく使うのは @Q です。 実行するコマンドをログに残すときや、ssh や eval に渡す文字列を組み立てるときに、空白や引用符を含む値を安全な形にできます。

args=("my report.txt" "it's")
echo "実行: cp ${args[*]@Q} /backup/"

実行: cp 'my report.txt' 'it'\''s' /backup/

@U、@u、@L、@K は bash 5.1 以降で使える演算子として知られています（この記事では 5.2.21 で動作を確認しました）。

sh（dash）で使えない記法を実際に試す

#!/bin/sh のスクリプトや、Docker の軽量イメージ、sh -c で実行されるコマンドでは、bash ではなく dash などの POSIX シェルが動きます。同じ式を bash 5.2.21 と dash 0.5.12 の両方で実行しました（v="hello World"、path="/a/b/c.tar.gz"、u は未定義）。

既定値系（:- := :? :+）、長さ（${#v}）、前方・後方の削除（# ## % %%）は sh でも使えます。切り出し・置換・大文字小文字・間接参照・@ 演算子・配列は bash の拡張 です。Bad substitution と表示されたら、スクリプトが bash ではなく sh で実行されていないかを確認してください。

sh で動かすときの代わりの書き方

次の書き方は dash で実行して結果を確認しました。

set -uと組み合わせる

set -u（set -o nounset）は、未定義の変数を参照するとエラーで止める設定です。変数名の打ち間違いに気づけるので、スクリプトの冒頭に書くことが多い設定です。既定値系の変数展開を使うと、set -u のもとでも「未定義かもしれない変数」を安全に参照できます。

#!/usr/bin/env bash
set -u
echo "1: ${NAME:-guest}"
echo "2: ${NAME-}"
echo "3: <${1:-}>"
if [ -n "${DEBUG+x}" ]; then echo "DEBUG is set"; else echo "4: DEBUG is unset"; fi
[[ -v NAME ]] || echo "5: -v で未定義を判定"
arr=()
echo "6: 空配列の要素数=${#arr[@]} 展開=<${arr[@]}>"
echo "7: $NAME"
echo "ここには来ない"

1: guest
2: 
3: <>
4: DEBUG is unset
5: -v で未定義を判定
6: 空配列の要素数=0 展開=<>
setu.sh: line 10: NAME: unbound variable

終了コードは 1 でした。7行目のように既定値なしで参照したところで止まり、最後の echo は実行されていません。

${DEBUG+x} は「定義されていれば x、未定義なら空」になるので、空文字が入っている場合も「定義済み」と判定できる のが -n "$DEBUG" との違いです。

クォートしないと起きる単語分割

変数展開の結果は、ダブルクォートで囲まないと「空白での分割（単語分割）」と「glob の展開」が行われます。 引数の個数を表示する関数で確かめました。カレントディレクトリには a.txt と b.txt があります。

#!/usr/bin/env bash
file="my report.txt"; pat="*.txt"; blank=""
count() { echo "引数 $# 個: $(printf '<%s>' "$@")"; }

count $file
count "$file"
count $pat
count "$pat"
count $blank
count "$blank"

引数 2 個: <my><report.txt>
引数 1 個: <my report.txt>
引数 2 個: <a.txt><b.txt>
引数 1 個: <*.txt>
引数 0 個: <>
引数 1 個: <>

3つ目は、実際に次のエラーになります。

$ [ $blank = "x" ]
bash: [: =: unary operator expected
$ [ "$blank" = "x" ]; echo $?
1

既定値に空白が含まれる場合も同じ です。${ } を使っていても、外側のダブルクォートは省略できません。

dir="${TARGET:-/tmp/my demo}"
count ${dir}      # 引数 2 個: </tmp/my><demo>
count "${dir}"    # 引数 1 個: </tmp/my demo>

迷ったらダブルクォートで囲む、が基本 です。条件式の書き分けは、既存記事「シェルスクリプトif条件式一覧」に早見表があります。

よくある質問

Q. ${var:-default} と ${var-default} はどちらを使えばよいですか？ A. 多くの場合は、コロンありの ${var:-default} が合います。未定義のときも空文字のときも既定値になるためです。「空文字を、利用者が明示的に指定した値として尊重したい」場合だけ、コロンなしの ${var-default} を選びます。

Q. ${var:-default} を使うと、変数 var の値も変わりますか？ A. 変わりません。その場で既定値が使われるだけです。変数自体にも既定値を入れたいときは ${var:=default} を使います。この記事の検証でも、: "${u:=init}" のあとに u が init になることを確認しました。

Q. Bad substitution と表示されます。原因は何ですか？ A. bash 拡張の記法（切り出し ${v:0:5}、置換 ${v/a/b}、${v^^} など）を、sh（dash など）で実行している場合に表示されます。スクリプトの1行目を #!/usr/bin/env bash にして、sh script.sh ではなく bash script.sh で実行してください。sh で動かす必要があるときは、この記事の代わりの書き方の表を参考にしてください。

Q. 変数展開の中で正規表現は使えますか？ A. 使えません。#、%、/ のパターンは glob（*、?、[...]）です。正規表現が必要なら、[[ $s =~ 正規表現 ]] と BASH_REMATCH、または sed を使います。

まとめ

• 既定値系は :-（使う）、:=（代入もする）、:?（無ければ止める）、:+（あるときだけ使う） の4つ。コロンなしは「未定義」だけを対象にする
• 切り出しは ${v:位置:長さ}。末尾からは ${v: -3} と空白を入れる（${v:-3} は既定値の記法になる）
• # は先頭、% は末尾を削除し、記号2つで最長一致。${path##*/} でファイル名、${path%/*} でディレクトリ、${path##*.} で拡張子
• 置換は / が1か所、// がすべて、/# が先頭、/% が末尾。パターンは glob で、正規表現ではない
• ${v^^} ${v,,} で大文字小文字、${!key} で間接参照、${v@Q} で安全なクォート
• 既定値系・長さ・# % は sh でも動く。切り出し・置換・大文字小文字・配列は bash 拡張で、sh では Bad substitution になる
• set -u のもとでは ${1:-} や ${VAR+x} で未定義に備え、展開結果は必ずダブルクォートで囲む

株式会社RJCでは、bashの変数展開や文字列操作の書き方を仲間と学び合っています。こうした知識を共有しながら、日々技術を磨いています。

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