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Bash Shell 脚本/环境

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Shell 函数 Bash Shell 脚本
环境 		管道和替换
注意

花些时间研究这一部分。一旦理解了这些概念，它们就比较简单了，但它们在重要方面与其他编程语言中的类似概念有所不同。许多程序员和系统管理员，包括一些在 Bash 上经验丰富的程序员，一开始会发现它们很不直观。

子 Shell

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在 Bash 中，可以用括号将一个或多个命令括起来，这将导致这些命令在“子 Shell”中执行。（还有一些方法可以隐式创建子 Shell，我们稍后会看到。）子 Shell 会收到周围上下文“执行环境”的副本，其中包括所有变量，以及其他东西；但子 Shell 对执行环境所做的任何更改都不会在子 Shell 完成时复制回来。例如，此脚本

#!/bin/bash

foo=bar
echo "$foo" # prints 'bar'

# subshell:
(
  echo "$foo" # prints 'bar' - the subshell inherits its parents' variables
  baz=bip
  echo "$baz" # prints 'bip' - the subshell can create its own variables
  foo=foo
  echo "$foo" # prints 'foo' - the subshell can modify inherited variables
)

echo "$baz" # prints nothing (just a newline) - the subshell's new variables are lost
echo "$foo" # prints 'bar' - the subshell's changes to old variables are lost

打印如下内容

bar
bar
bip
foo

bar
提示

如果需要调用修改一个或多个变量的函数，但实际上不想修改这些变量，可以将函数调用括在括号中，以便它在子 Shell 中执行。这将“隔离”这些修改，防止它们影响周围的执行环境。（也就是说，如果可能的话，最好以一种不会出现此问题的方式编写函数。正如我们很快将看到的，local 关键字可以帮助解决这个问题。）

函数定义也是如此；就像一个普通的变量一样，在子 Shell 中定义的函数在子 Shell 外部不可见。

子 Shell 还限制了对执行环境其他方面的更改；特别是，cd（“更改目录”）命令只影响子 Shell。例如，此脚本

#!/bin/bash

cd /
pwd # prints '/'

# subshell:
(
  pwd # prints '/' - the subshell inherits the working directory
  cd home
  pwd # prints '/home' - the subshell can change the working directory
) # end of subshell

pwd # prints '/' - the subshell's changes to the working directory are lost

打印如下内容

/
/
/home
/
提示

如果脚本需要在运行给定命令之前更改工作目录，最好使用子 Shell，如果可能的话。否则，在阅读脚本时，很难跟踪工作目录。（或者，pushd 和 popd 内置命令可以用于类似的效果。）

子 Shell 中的 exit 语句只终止该子 Shell。例如，此脚本

#!/bin/bash
( exit 0 ) && echo 'subshell succeeded'
( exit 1 ) || echo 'subshell failed'

打印如下内容

subshell succeeded
subshell failed

与整个脚本一样，exit 默认返回最后运行命令的退出状态，没有显式 exit 语句的子 Shell 将返回最后运行命令的退出状态。

环境变量

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我们已经看到，当调用一个程序时，它会收到一个在命令行中显式列出的参数列表。我们还没有提到的是，它还会收到一个称为“环境变量”的名称-值对列表。不同的编程语言为程序提供不同的方式来访问环境变量；C 程序可以使用 getenv("variable_name")（和/或作为 main 的第三个参数接收它们），Perl 程序可以使用 $ENV{'variable_name'}，Java 程序可以使用 System.getenv().get("variable_name")，等等。

在 Bash 中，环境变量只是被转换成普通的 Bash 变量。例如，以下脚本打印 HOME 环境变量的值

#!/bin/bash
echo "$HOME"

然而，反之则不然：普通的 Bash 变量不会自动变成环境变量。例如，此脚本

#!/bin/bash
foo=bar
bash -c 'echo $foo'

不会打印 bar，因为变量 foo 没有作为环境变量传递给 bash 命令。（bash -c script arguments… 运行单行 Bash 脚本 script。）

要将一个普通的 Bash 变量变成环境变量，必须将其“导出”到环境中。以下脚本会打印 bar

#!/bin/bash
export foo=bar
bash -c 'echo $foo'

请注意，export 不仅仅是创建环境变量；它实际上将 Bash 变量标记为导出变量，以后对 Bash 变量的赋值也会影响环境变量。这个效果由以下脚本说明

#!/bin/bash
foo=bar
bash -c 'echo $foo' # prints nothing
export foo
bash -c 'echo $foo' # prints 'bar'
foo=baz
bash -c 'echo $foo' # prints 'baz'

export 命令也可以用来从环境中删除一个变量，方法是包含 -n 选项；例如，export -n foo 取消了 export foo 的效果。多个变量可以在一条命令中导出或取消导出，例如 export foo bar 或 export -n foo bar。

重要的是要注意，环境变量只能传递到命令中；它们永远不会从命令中接收回来。在这方面，它们类似于普通的 Bash 变量和子 Shell。例如，此命令

#!/bin/bash
export foo=bar
bash -c 'foo=baz' # has no effect
echo "$foo" # print 'bar'

打印 bar；对单行脚本中 $foo 的更改不会影响调用它的进程。（但是，它会影响被该脚本依次调用的任何脚本。）

如果一个给定的环境变量只对一个命令有用，可以使用语法 var=value command，其中变量赋值（或多个变量赋值）的语法在同一行上位于命令之前。（请注意，尽管使用了变量赋值的语法，但这与普通的 Bash 变量赋值非常不同，因为变量会自动导出到环境中，并且它只对一个命令存在。如果你想避免类似语法做不同事情带来的混乱，可以使用常用的 Unix 工具 env 来获得相同的效果。该工具还可以用来删除一个命令的一个环境变量——甚至可以用来删除一个命令的所有环境变量。）如果 $var 已经存在，并且希望将它的实际值包含在对一个命令的环境中，可以写成 var="$var" command。

题外话：有时将变量定义——或函数定义——放在一个 Bash 脚本（例如，header.sh）中，另一个 Bash 脚本（例如，main.sh）可以调用它。我们可以看到，简单地调用另一个 Bash 脚本，例如 ./header.sh 或 bash ./header.sh，是行不通的：header.sh 中的变量定义将不会被 main.sh 看到，即使我们“导出”了这些定义。（这是一个常见的误解：export 将变量导出到环境中，以便其他进程可以看到它们，但它们仍然只能被子进程看到，而不能被父进程看到。）但是，我们可以使用 Bash 内置命令 .（“点”）或 source，它运行外部文件，几乎就像它是一个 shell 函数一样。如果 header.sh 看起来像这样

foo=bar
function baz ()
{
  echo "$@"
}

那么这个脚本

#!/bin/bash
. header.sh
baz "$foo"

将打印 'bar'。

范围

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我们现在已经看到了 Bash 中变量范围的一些怪癖。为了总结我们到目前为止所看到的

  • 普通的 Bash 变量的作用域是包含它们的 shell，包括该 shell 中的任何子 Shell。
    • 它们对任何子进程（即外部程序）不可见。
    • 如果它们是在子 Shell 中创建的，它们对父 Shell 不可见。
    • 如果它们是在子 Shell 中修改的，这些修改对父 Shell 不可见。
    • 函数也是如此，在许多方面，它们与普通的 Bash 变量类似。
  • 函数调用不是本质上在子 Shell 中运行的。
    • 函数中的变量修改通常对调用该函数的代码可见。
  • 导出到环境中的 Bash 变量的作用域是包含它们的 shell，包括该 shell 中的任何子 Shell或子进程。
    • export 内置命令可以用来将变量导出到环境中。（还有其他方法，但这最常见。）
    • 它们与未导出的变量不同，只是它们对子进程可见。特别是，它们仍然对父 Shell 或父进程不可见。
  • 外部 Bash 脚本，就像其他外部程序一样，在子进程中运行。. 或 source 内置命令可以用来在内部运行这样的脚本，在这种情况下，它不是本质上在子 Shell 中运行的。

现在我们再加上

  • 本地化到函数调用的 Bash 变量的作用域是包含它们的函数，包括被该函数调用的任何函数。
    • local 内置命令可用于将一个或多个变量局部化到函数调用中，语法为 local var1 var2 或 local var1=val1 var2=val2。（还有其他方法，例如 declare 内置命令具有相同的效果，但这可能是最常用的方法。）
    • 它们与非局部变量的不同之处在于，它们在函数调用结束时会消失。特别是，它们仍然对子 shell 和子函数调用可见。此外，与非局部变量一样，它们可以导出到环境中，以便子进程也可以看到它们。

实际上，使用 local 将变量局部化到函数调用就像将函数调用放入子 shell 中一样，只是它只影响一个变量；其他变量仍然可以保持非“局部”。

提示

在函数内部设置的变量（通过赋值、for 循环或其他内置命令）应该使用内置命令 local 标记为“局部”，以避免意外影响函数外部的代码，除非明确希望调用者看到新的值。

需要注意的是，虽然 Bash 中的局部变量非常有用，但它们不像大多数其他编程语言中的局部变量那样局部，因为子函数调用可以访问它们。例如，这段脚本

#!/bin/bash

foo=bar

function f1 ()
{
  echo "$foo"
}

function f2 ()
{
  local foo=baz
  f1 # prints 'baz'
}

f2

实际上会打印 baz 而不是 bar。这是因为 $foo 的原始值在 f2 返回之前被隐藏了。（在编程语言理论中，像 $foo 这样的变量被称为“动态作用域”而不是“词法作用域”。）

local 和子 shell 之间的一个区别是，子 shell 最初从其父 shell 获取其变量，而像 local foo 这样的语句会立即隐藏 $foo 的先前值；也就是说，$foo 成为局部未设置。如果希望将局部 $foo 初始化为现有 $foo 的值，则必须使用 local foo="$foo" 这样的语句显式指定。

当函数退出时，变量会恢复其在 local 声明之前的值（或者如果它们之前是未设置的，它们会简单地变为未设置）。有趣的是，这意味着像这样的一段脚本

#!/bin/bash

function f ()
{
  foo=baz
  local foo=bip
}

foo=bar
f
echo "$foo"

实际上会打印 baz：函数中的 foo=baz 语句在变量局部化之前生效，因此在函数返回时恢复的值是 baz。

由于 local 只是一个可执行命令，因此函数可以在执行时决定是否将给定变量局部化，因此这段脚本

#!/bin/bash

function f ()
{
  if [[ "$1" == 'yes' ]] ; then
    local foo
  fi
  foo=baz
}

foo=bar
f yes # modifies a localized $foo, so has no effect
echo "$foo" # prints 'bar'
f # modifies the non-localized $foo, setting it to 'baz'
echo "$foo" # prints 'baz'

实际上会打印

bar
baz
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