关于linux:Shell-脚本避坑指南一

大家好，我是张晋涛。

提到 Shell 大家想必不会太生疏，咱们通常认为 Shell 是咱们和零碎交互的接口，执行命令返回输入，比方 bash、zsh 等。偶然也会有人把 Shell 和 Terminal（终端）混同，但这和本文关系不大，暂且略过。

作为一名程序员，咱们可能天天都会用到 Shell，偶然也会把一些命令组织到一起，写个 Shell 脚本之类的，以便晋升咱们的工作效率。

然而在看似简略的 Shell 脚本中，可能暗藏着很深的坑。这里我先给出两段简略且类似的 Shell 脚本，大家无妨来看看这两段代码的输入是什么：

#!/bin/bash
set -e -u
i=0
while [$i -lt 6]; do
  echo $i
  ((i++))
done

答案是只会输入一个 0。

#!/bin/bash
set -e -u
let i=0
while [$i -lt 6]; do
  echo $i
  ((i++))
done

答案是没有任何输入，间接退出。

如果你能解释分明下面两段代码输入后果的话，那大略你能够跳过这篇文章后续的内容了。

我先来合成下这段代码中波及到的次要知识点。

变量申明有很多种方法，然而其行为却各有不同。

咱们必须先有个根底意识：Bash 没有类型零碎，所有变量都是 string。 基于这个起因，如果是让变量进行算术运算时，不能像在其余的编程语言中那样间接写算术运算符。这会让 bash 解释为对 string 的操作，而不是对数字的操作。

(MoeLove)➜  ~ foo=1+1
(MoeLove)➜  ~ echo $foo
1+1

间接申明最简略，但正如后面提到的，间接申明会默认当作 string 进行解决，不能在申明时进行算术运算。

(MoeLove)➜  ~ declare foo=1+1
(MoeLove)➜  ~ echo $foo
1+1

除去间接申明变量外，比拟罕用的办法是用 declare 来申明变量，但默认状况下，其申明的变量都是按 string 解决的，无奈进行失常的算术运算。

declare 整数属性

declare 在申明变量的时候，能够通过 -i 参数减少整数属性，当变量被赋值时，将进行算术运算。

(MoeLove)➜  ~ declare -i bar=1+1
(MoeLove)➜  ~ echo $bar
2

但要留神的是，减少整数属性后，如果将字符串赋值给它，则会呈现解析失败的状况，即：将值设置为 0：

(MoeLove)➜  ~ bar=test
(MoeLove)➜  ~ echo $bar
0

另一种方法，咱们能够通过 let 命令进行变量的申明，这种形式容许在申明时进行算术运算，同时也反对将其余值赋值给此变量。

(MoeLove)➜  ~ let baz=1+1
(MoeLove)➜  ~ echo $baz
2
(MoeLove)➜  ~ baz=moelove.info
(MoeLove)➜  ~ echo $baz
moelove.info

while list-1; do list-2; done

Bash 中 while 语法就是这样，在 while 关键字后是一个序列（list），能够是一个或多个表达式 / 语句，

须要留神的是，当 list-1 返回值为 0 时，list-2 总是会被执行，并且 while 语句最初的返回值是 list-2 最初一次执行的返回值，或者，如果没执行任何语句的话，则返回 0。

这部分的内容大家想必常会用到。我来介绍几种罕用的办法：

Bash 中的扩大一共有 7 种，算术扩大只是其中之一。具体而言就是通过相似 $((expression)) 这样的模式，来计算表达式的值。例如：

(MoeLove)➜  ~ echo $((3+7))
10
(MoeLove)➜  ~ x=3;y=7
(MoeLove)➜  ~ echo $((x+y))
10

expr 是 coreutils 软件包提供的一个命令，可对表达式进行计算，或者比拟大小之类的。

(MoeLove)➜  ~ x=3;y=7
(MoeLove)➜  ~ expr $x + $y
10
# 比拟大小
(MoeLove)➜  ~ expr 2 \< 3
1
(MoeLove)➜  ~ expr 2 \< 1
0

按定义来说，bc 其实是一种反对任意精度和可交互执行的计算语言。它比上述提到的 expr 要弱小的多，尤其是它还反对浮点数运算。例如：

(MoeLove)➜  ~ echo "scale=2;7/3"|bc
2.33
(MoeLove)➜  ~ echo "7/3"|bc
2

留神：scale 须要手动指定，它示意小数点后的位数。默认状况下 scale 的值为 0。

bc 还有一些内置函数，能够不便咱们进行一些疾速的计算，比方能够利用 sqrt() 疾速的计算平方根。

(MoeLove)➜  ~ echo "scale=2;sqrt(9)" |bc
3.00
(MoeLove)➜  ~ echo "scale=2;sqrt(6)" |bc
2.44

此外，bc 还反对一种简略的语法，能够反对申明变量，编写循环和判断语句等。例如：咱们能够打印 20 以内能够被 3 整除的数：

(MoeLove)➜  ~ echo "for(i=1; i<=20; i++) {if (i % 3 == 0) i;}" |bc
3
6
9
12
15
18

其实 bash shell 中并没有内置调试器。很多状况下，都是采纳反复运行加打印来进行调试。但这种形式不够高效。

这里介绍一种比拟直观的，也比拟不便的用来调试 shell 代码的方法。以下是一段示例 shell 代码。

(MoeLove)➜  ~ cat compare.sh 
#!/bin/bash
read -p "请输出任意数字:" val
real_val=66
if ["$val" -gt "$real_val"]
then
   echo "输出值大于等于预设值"
else
   echo "输出值比预设值小"
fi

为其减少执行权限，或者应用 bash 执行：

(MoeLove)➜  ~ bash compare.sh 
请输出任意数字: 33
输出值比预设值小

通过减少 -v 选项，即可开启具体模式，用于查看所执行的命令。当然，咱们也能够通过在 shebang 上间接减少 -v 选项，或者减少 set -v 来开启此模式

(MoeLove)➜  ~ bash -v compare.sh
which () {  ( alias;
 eval ${which_declare} ) | /usr/bin/which --tty-only --read-alias --read-functions --show-tilde --show-dot "$@"
}
#!/bin/bash
read -p "请输出任意数字:" val
请输出任意数字: 33
real_val=66
if ["$val" -gt "$real_val"]
then
   echo "输出值大于等于预设值"
else
   echo "输出值比预设值小"
fi
输出值比预设值小

咱们能够通过减少 -x 参数来进入 xtrace 模式，用于调试执行阶段的变量值。

(MoeLove)➜  ~ bash -x compare.sh
+ read -p '请输出任意数字:' val
请输出任意数字: 33
+ real_val=66
+ '[' 33 -gt 66 ']'
+ echo 输出值比预设值小
输出值比预设值小

以下示例中，我成心写错一个字符。执行脚本后，你会发现没有任何报错，但后果并不是咱们预期的。这类可能是手误居多，所以咱们须要查看是否存在未绑定的变量。

(MoeLove)➜  ~ cat add.sh 
#!/bin/bash
five=5
ten=10
total=$((five+tne))
echo $total
(MoeLove)➜  ~ bash add.sh
5
(MoeLove)➜  ~ bash -u add.sh
add.sh: line 4: tne: unbound variable

减少 -u 选项，能够查看变量是否未定义 / 绑定。

以上是几种比拟常见的应用形式，当然，也能够把它进行组合应用。比方下面的变量未定义的问题，组合应用 -vu 就能够间接看到具体呈现问题的代码是什么内容了。

(MoeLove)➜  ~ bash -vu add.sh
which () {  ( alias;
 eval ${which_declare} ) | /usr/bin/which --tty-only --read-alias --read-functions --show-tilde --show-dot "$@"
}
#!/bin/bash
five=5
ten=10
total=$((five+tne))
add.sh: line 4: tne: unbound variable

这里我关上了一个特定 FD 上的 debug.log 文件，留神这个 FD 须要与 BASH_XTRACEFD 配置的统一，另外我批改了 PS4 的变量内容，它的默认值是 + 看起来会比拟乱，而且没有无效信息，我通过设置 PS4='$LINENO:' 让它显示行号。

而后在须要调试的地位设置 set -x，在完结的未知设置 set +x，这样调试日志中就只会记录我须要调试局部的日志了。

(MoeLove)➜  ~ cat compare.sh 
#!/bin/bash
exec 6> debug.log 
PS4='$LINENO:' 
BASH_XTRACEFD="6" 
read -p "请输出任意数字:" val
real_val=66
set -x
if ["$val" -gt "$real_val"]
then
   echo "输出值大于等于预设值"
else
   echo "输出值比预设值小"
fi
set +x

echo "End"
(MoeLove)➜  ~ bash compare.sh 
请输出任意数字: 88
输出值大于等于预设值
End
(MoeLove)➜  ~ cat debug.log 
8: '[' 88 -gt 66 ']'
10: echo $'\350\276\223\345\205\245\345\200\274\345\244\247\344\272\216\347\255\211\344\272\216\351\242\204\350\256\276\345\200\274'
14: set +x

这里介绍了 通过 set 设置选项 的形式较简略，其余的比方应用 trap 加调试的形式也举荐大家去尝试下，这里就不开展了。

那咱们用刚从介绍的调试办法来执行下结尾的两个脚本，并且进行问题的解答。

(MoeLove)➜  ~ bash -xv demo1.sh
#!/bin/bash
set -e -u
+ set -e -u
i=0
+ i=0
while [$i -lt 6]; do
  echo $i
  ((i++))
done
+ '[' 0 -lt 6 ']'
+ echo 0
0
+ ((i++))

从上述调试后果能够看到，这个脚本在输入 0 而后执行完 ((i++)) 后退出。为什么呢？次要是因为在脚本顶部减少的 set -e 选项。

该选项在遇到首个 0 值的时候会间接退出。 咱们来解释下：

(MoeLove)➜  ~ i=0
(MoeLove)➜  ~ echo $((i++))
0
(MoeLove)➜  ~ echo $i
1

能够看到，执行 ((i++)) 后，输入其实是 0，所以触发了 set -e 的退出条件，脚本便退出了。

(MoeLove)➜  ~ bash -xv demo2.sh
#!/bin/bash
set -e -u
+ set -e -u
let i=0
+ let i=0

第二个和第一个的最次要区别在于变量的赋值上，let i=0 的返回值是 0，所以也就会触发 set -e 的退出条件了。咱们尝试将第二个脚本批改下，再次执行：

[tao@moelove ~]$ cat demo2-1.sh
#!/bin/bash
set -e -u
let i=1
while [$i -lt 6]; do
  echo $i
  ((i++))
done

[tao@moelove ~]$ bash demo2-1.sh 
1
2
3
4
5

将 let i=0 批改成 let i=1 即可按预期执行胜利。

本篇中，咱们次要聊了 bash shell 中的变量申明，循环，数学运算以及 bash shell 的调试。是否对你有所启发呢？欢送留言进行交换。

注：本文仅探讨 Bash Shell

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关于linux:Shell-脚本避坑指南一

变量申明

间接申明

declare 申明

let 申明

while 循环

bash 中的算数计算

算术扩大

expr 命令

bc 命令

个别浮点数计算

内置函数

脚本

bash 的调试

具体模式

应用 xtrace 模式

辨认未定义变量

组合应用

将调试信息输入到指定文件

回到开始的问题

第一个

第二个

总结