PowerShell

PowerShell 和 Bash 最大的分歧不在语法，而在设计哲学。Bash 管道传递文本，PowerShell 管道传递对象。这一个决定带来了完全不同的工作方式：你不需要用 grep 和 awk 从格式化输出里抠数据，你直接访问对象的属性。

1. 定位与场景

PowerShell 起初是 Windows 管理的专属工具，CMD 时代留下了太多只能做批处理的遗憾。微软在 2006 年推出 PowerShell，让系统管理员能够通过结构化的脚本操作注册表、服务、网络、Active Directory 和 Windows 组件。2016 年开源并跨平台，PowerShell Core（即今天的 pwsh）可以在 macOS 和 Linux 上运行。

什么时候该用 PowerShell：

Windows 系统管理：服务、进程、事件日志、注册表、用户账户
Microsoft 生态自动化：Microsoft 365、Azure、Exchange、Entra ID 都有官方 PowerShell 模块
跨平台脚本需要处理结构化数据，且不想写 Python 的时候
团队协作环境以 Windows 为主，或 CI/CD 跑在 Windows runner 上

什么时候 Bash/Zsh 更合适：操作的是 Linux 服务器、需要接入大量 Unix 工具链，或者文本处理已经够用的场景，Bash 仍然是更自然的选择。两者不是互斥的，很多工程师在 macOS 上同时装了两个。

维度	PowerShell	Bash / Zsh
管道传递	结构化对象	纯文本
主力平台	Windows 优先，跨平台可用	Unix/Linux/macOS
脚本扩展名	`.ps1`	`.sh` / `.zsh`
系统 API 访问	.NET 对象模型，原生调 Windows API	文件、环境变量、syscall
错误处理	try/catch，异常对象	`$?`，退出码，trap
最适合场景	Windows 管理、Microsoft 云服务	服务器运维、文本流处理

2. 环境入口

PowerShell 有两个版本在流通：

powershell.exe：Windows 内置版本（PowerShell 5.x），仅 Windows，基于 .NET Framework
pwsh：PowerShell 7+，跨平台，基于 .NET 6+，功能更完整，推荐使用

在 macOS/Linux 上通过包管理器安装 pwsh；Windows 上从 Microsoft Store 或 GitHub Release 安装。如果只看到 powershell 命令，检查是否需要安装新版本。

执行策略是进入 PowerShell 脚本世界必须过的第一道门。默认策略 Restricted 禁止执行任何脚本。常见设置：

# 允许本地脚本，要求远程脚本有数字签名
Set-ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser

执行策略不是安全机制，而是误操作防护——它阻止你双击运行了一个来路不明的 .ps1，但对有意识运行的脚本没有约束力。真正的边界仍然是脚本来源和权限管控。

3. Cmdlet 命名规范

PowerShell 的命令叫 Cmdlet（读作 command-let），命名遵循严格的 Verb-Noun 格式。动词来自官方的 approved verb list，名词描述操作对象：

Get-Process      # 获取进程列表
Set-Location     # 切换目录（等同于 cd）
New-Item         # 创建文件或目录
Remove-Item      # 删除文件或目录
Start-Process    # 启动进程
Stop-Service     # 停止服务

常用动词：

动词	含义	典型用途
`Get`	获取信息	`Get-Process`、`Get-Service`、`Get-ChildItem`
`Set`	设置或修改	`Set-Location`、`Set-Item`、`Set-Content`
`New`	创建对象	`New-Item`、`New-Object`、`New-Module`
`Remove`	删除对象	`Remove-Item`、`Remove-Job`
`Start`	启动	`Start-Process`、`Start-Service`、`Start-Job`
`Stop`	停止	`Stop-Process`、`Stop-Service`
`Test`	检测或验证	`Test-Path`、`Test-Connection`
`Export`	导出数据	`Export-Csv`、`Export-Json`
`Import`	导入数据	`Import-Csv`、`Import-Module`
`Invoke`	执行操作	`Invoke-Command`、`Invoke-WebRequest`

Verb-Noun 不只是命名约定，它也是导航系统。不确定命令名时，先想动词和名词，再用 Get-Command 搜索（见第 9 节）。PowerShell 还提供了很多传统别名（ls、cd、cat、dir）让 Unix 用户有过渡期，但在脚本里应该用正式的 Cmdlet 名，别名在不同平台上不保证一致。

4. 对象管道

PowerShell 管道是理解这门语言的核心。Unix 管道把文本从左传到右，PowerShell 管道把对象从左传到右。

# Unix 风格：Get-Process 输出文本 → grep 过滤文本行
# PowerShell 风格：Get-Process 输出进程对象 → Where-Object 过滤对象
 
Get-Process | Where-Object { $_.CPU -gt 100 }

$_ 是当前管道对象，在 {} 块内用点号访问属性：

Get-Process | Where-Object { $_.Name -eq "chrome" }
Get-Service | Where-Object { $_.Status -eq "Stopped" } | Start-Service

几个常用的管道操作 Cmdlet：

Where-Object：按条件过滤，等同于 grep 但操作对象属性而不是文本：

Get-Process | Where-Object CPU -gt 100
# 新语法可以省略 {} 和 $_.，更简洁

Select-Object：选择属性，等同于 awk 取列：

Get-Process | Select-Object Name, CPU, WorkingSet | Sort-Object CPU -Descending

Sort-Object：排序：

Get-ChildItem | Sort-Object Length -Descending | Select-Object -First 10

Get-Member：查看对象有哪些属性和方法，是探索陌生 Cmdlet 输出的利器：

Get-Process | Get-Member
# 输出：TypeName、Properties、Methods

管道里传递的始终是真实对象，不是格式化后的显示文本。不要在管道末尾对表格文本做字符串解析，那是在绕过 PowerShell 最大的优势。

5. 变量与数据类型

变量以 $ 开头，动态类型，无需声明：

$name = "Alice"
$age = 30
$rate = 3.14

字符串支持双引号插值：

Write-Output "Hello, $name! You are $age years old."
# 输出：Hello, Alice! You are 30 years old.

单引号是字面量，不做插值：

Write-Output 'Hello, $name'
# 输出：Hello, $name

数组：

$fruits = @("Apple", "Banana", "Cherry")
$fruits[0]              # Apple
$fruits.Count           # 3
$fruits += "Durian"     # 追加元素

哈希表（类似 Python dict）：

$config = @{
    Host = "localhost"
    Port = 5432
    DB   = "mydb"
}
$config["Host"]         # localhost
$config.Port            # 5432，点号访问同样有效

6. 运算符

比较运算符用英文缩写而不是符号，避免和 XML/HTML 的 > 冲突：

运算符	含义	示例
`-eq`	等于	`$a -eq $b`
`-ne`	不等于	`$a -ne $b`
`-gt`	大于	`$a -gt 100`
`-ge`	大于或等于	`$a -ge 0`
`-lt`	小于	`$a -lt 0`
`-le`	小于或等于	`$count -le 10`

逻辑运算符：

($a -gt 0) -and ($b -lt 100)
($status -eq "Running") -or ($status -eq "Pending")
-not $isAdmin

模式匹配运算符：

"PowerShell" -match "Power"     # 正则匹配，返回 True/False
"PowerShell" -like "Power*"     # 通配符匹配，* 匹配任意字符
@(1, 2, 3) -contains 2          # 检查数组是否包含元素

算术运算符与大多数语言相同：+、-、*、/、%（取模）。字符串加法是拼接："Hello" + " World" 得到 "Hello World"。

7. 流程控制

条件语句：

if ($age -ge 18) {
    Write-Output "Adult"
} elseif ($age -ge 13) {
    Write-Output "Teen"
} else {
    Write-Output "Child"
}

switch：多分支匹配，比 if-elseif 链更清晰：

switch ($day) {
    "Monday"    { Write-Output "Week starts" }
    "Friday"    { Write-Output "Almost weekend" }
    "Saturday"  { Write-Output "Weekend" }
    "Sunday"    { Write-Output "Weekend" }
    default     { Write-Output "Midweek" }
}

循环：

# for：适合已知次数的迭代
for ($i = 0; $i -lt 5; $i++) {
    Write-Output "Iteration $i"
}
 
# foreach：遍历集合，最常用
$services = Get-Service
foreach ($svc in $services) {
    if ($svc.Status -eq "Stopped") {
        Write-Output "Stopped: $($svc.Name)"
    }
}
 
# 管道中的 foreach 变体（ForEach-Object）
Get-Service | ForEach-Object { Write-Output $_.Name }
 
# while：条件控制
$i = 0
while ($i -lt 3) {
    Write-Output $i
    $i++
}

8. 脚本基础

PowerShell 脚本文件扩展名为 .ps1。执行时需要用 .\ 前缀（当前目录），不能直接输入文件名：

.\hello.ps1

参数定义通过 param() 块：

# deploy.ps1
param (
    [string]$Environment = "staging",
    [int]$Port = 8080,
    [switch]$DryRun          # 开关型参数，不传则为 $false
)
 
Write-Output "Deploying to $Environment on port $Port"
if ($DryRun) {
    Write-Output "[DryRun] No actual deployment"
}

调用时使用具名参数：

.\deploy.ps1 -Environment production -Port 443
.\deploy.ps1 -Environment staging -DryRun

注释：单行用 #，多行用 <# ... #>：

# 这是单行注释
 
<#
多行注释块
可以跨多行
#>

脚本里的字符串插值需要注意：$() 是子表达式，访问对象属性时要用它：

Write-Output "Service: $($svc.Name) - Status: $($svc.Status)"
# 不是 "Service: $svc.Name"，那样只会插值 $svc 然后拼 ".Name"

9. 获取帮助

PowerShell 的帮助系统是内置的，不需要开浏览器：

# 查看 Cmdlet 的帮助页面
Get-Help Get-Process
 
# 查看详细帮助（含参数说明）
Get-Help Get-Process -Detailed
 
# 查看示例
Get-Help Get-Process -Examples
 
# 搜索包含关键词的 Cmdlet
Get-Help *process*
 
# 更新本地帮助文档（需要网络）
Update-Help

按动词或名词搜索 Cmdlet：

# 列出所有 Get 动词的 Cmdlet
Get-Command -Verb Get
 
# 列出所有操作 Process 的 Cmdlet
Get-Command -Noun Process
 
# 搜索名字包含 "service" 的 Cmdlet
Get-Command *service*

探索对象结构：

# 看某个 Cmdlet 输出了哪些属性和方法
Get-Process | Get-Member
 
# 看具体属性值（选几个感兴趣的列）
Get-Process | Select-Object Name, Id, CPU, WorkingSet | Format-Table

初学阶段，Get-Help、Get-Command 和 Get-Member 这三个 Cmdlet 能解答 80% 的”这个怎么用”问题。遇到陌生的对象先 Get-Member，不知道命令名先 Get-Command，知道命令名但不知道参数先 Get-Help。

10. 使用原则

先看对象，再看显示：Get-Process 在终端里展示成表格，但管道里是对象。终端显示是为了人眼阅读，管道里传递的不是那张表格的文本，而是底层的 .NET 对象。不确定对象有哪些属性时，Get-Member 是第一反应，不要解析表格文本。

Verb-Noun 是导航，不是背诵：不需要记住所有 Cmdlet。想获取什么就 Get-Command -Noun <名词>，想执行什么操作就 Get-Command -Verb <动词>。多数情况下你能推导出命令名，然后用 Get-Help 确认参数。

脚本要有参数，不要硬编码：把环境名、路径、端口写进 param() 而不是直接写死在脚本里。这让脚本可以被 CI、Agent 或其他人复用，不需要修改脚本本体。

执行策略不是安全边界：不要因为执行策略允许就运行来路不明的脚本。真正的判断依据是：这段脚本从哪来、做了什么、改动了哪些系统资源。在生产环境执行脚本前，先在测试环境验证，参数加 -WhatIf 或写 DryRun 逻辑，确认行为符合预期再去掉。

对象流适合自动化消费：如果脚本的输出会被另一个程序、脚本或 Agent 消费，输出对象而不是格式化文本。需要给外部系统消费时，用 ConvertTo-Json 导出结构化数据，比解析人类可读的表格稳定得多。

跨平台注意平台差异：用 pwsh 写跨平台脚本时，路径分隔符用 [IO.Path]::Combine() 或 Join-Path，不要硬写 \；注册表、服务管理、Windows 事件日志等 Cmdlet 只在 Windows 上有效，跨平台脚本要用 $IsWindows、$IsMacOS、$IsLinux 做判断。

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