Shell编程之函数与数组

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于 2025-04-15 15:15:40 发布

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版权

一 shell函数

1 函数的用法

Shell 函数是：

命名的命令集合：给一组命令赋予一个名称，便于重复调用
脚本中的子程序：类似于其他编程语言中的函数或方法
参数化执行单元：可以接收参数并返回结果
代码复用机制：避免重复编写相同代码

Shell 函数语法是：

#!/bin/bash

#

sum() { #在大括号里写函数体

命令序列

[ return x ]

}

#调用函数sum

sum

参数	说明
sum	函数名
{	表示函数执行命令的入口，该符号可以与函数名同行也可以在函数名下一行的句首
}	表示函数体结束，两个大括号之间 { } 是函数体
命令序列	部分可以是任意的shell命令，也可以调用其他函数
return	表示退出函数返回一个退出值，通过返回值判断执行是否成功，也可以用exit终止整个shell脚本

（1）两个数求和

应用示例：

#!/bin/bash
#
sum() {
echo "请输入第一个数字："
read num1
if ! [[ $num1 =~ ^[0-9]+$ ]]; then # ! 用于取反，判断num1是否为整数。+ 任意一个或多个数字^开头，$结尾。
echo "你输入的第一个数不是整数，请重新运行脚本"
return 1
fi

echo "请输入第二个数字："
read num2
if ! [[ $num2 =~ ^[0-9]+$ ]]; then # ! 用于取反，判断num1是否为整数。+ 任意一个或多个数字^开头，$结尾。
echo "你输入的第二个数不是整数，请重新运行脚本"
return 1
fi

#计算2数之和
result=$((num1 + num2)) #也可以写成 $( expr num1 + num2 )

#输出结果
echo "2数之和为：$result"

}

#调用sum函数
sum

示例验证：

[root@Euler04 ~]# vim aaa.sh
[root@Euler04 ~]# chmod +x aaa.sh
[root@Euler04 ~]# bash aaa.sh
请输入第一个数字：
2
请输入第二个数字：
3
2数之和为：5
[root@Euler04 ~]# bash aaa.sh
请输入第一个数字：
a
你输入的第一个数不是整数，请重新运行脚本

（2）系统资源监控并报警函数

应用示例：

#!/bin/bash
#发送报警信息的函数
send_alert() { #在大括号里写函数体
local message=$1
echo "ALERT: $message"
#这里可以添加发送邮件，短信等报警逻辑
}

#系统资源监控函数
monitor_system_resources() {
local cpu_threshold=$1
local mem_threshold=$2
local interval=$3

while true;do
#获取CPU使用率
cpu_usage=$(top -bn1 | grep "Cpu(s)" | awk '{print $2 + $3}')
#获取内存使用率
mem_usage=$(free | awk '/Mem/ {printf("%.2f", $3/$2 * 100)}')

if (( $(echo "$cpu_usage > $cpu_threshold" | bc -l) )); then
send_alert "CPU usage ($cpu_usage%)."
fi

if (( $(echo "$mem_usage > $mem_threshold" | bc -l) )); then
send_alert "Memory usage ($mem_usage%)."
fi

sleep "$interval"
done

方向	关键点
参数设计	定义监控阈值（CPU/内存/磁盘）、检查间隔、报警方式（日志/邮件/Webhook）
循环监控	使用 `while` 循环定时检查资源，对比阈值判断是否触发报警
报警处理	支持多种报警方式（日志、邮件、短信、Webhook），确保问题及时通知管理员

示例验证：

[root@Euler04 ~]# vim bb.sh
[root@Euler04 ~]# chmod +x bb.sh
[root@Euler04 ~]# bash bb.sh
ALERT: Memory usage (15.97%).
ALERT: Memory usage (16.04%).

2 函数标量的作用范围

概念总结：

局部变量：函数内部使用 local 声明的变量，只在函数内有效
全局变量：函数外部定义的变量，整个脚本可见
环境变量：使用 export 导出的变量，子进程可见
变量遮蔽：局部变量会遮蔽同名的全局变量

应用示例：

#!/bin/bash
#
myfun() {
local i
i=8
echo $!

}
i=9
myfun
echo $i

示例验证：

[root@Euler04 ~]# vim bbb.sh
[root@Euler04 ~]# chmod +x bbb.sh
[root@Euler04 ~]# bash bbb.sh

9

3 函数的参数

概念总结

位置参数：$1, $2, ..., $9 表示第1到第9个参数
特殊参数：
- $0：脚本/函数名
- $#：参数个数
- $@：所有参数列表
- $*：所有参数组合成一个字符串
参数扩展：${1:-默认值} 设置参数默认值

应用示例：

#!/bin/bash
#
mydir="/data" outfile="${mydir}/my.log"
[ -e "${mydir}" ] || mkdir -p ${mydir}

appendfile() {

echo "$2" >> "$1"

}

appendfile ${outfile} "first line content"
appendfile ${outfile} "second line content"

示例验证：

[root@Euler04 ~]# vim cc.sh
[root@Euler04 ~]# chmod +x cc.sh
[root@Euler04 ~]# bash cc.sh

[root@Euler04 ~]# cat /data/my.log
first line content
second line content

4 递归函数

概念总结：

递归函数：函数调用自身
必要条件：
- 递归终止条件
- 每次递归向终止条件推进
注意事项：
- 确保有终止条件，避免无限递归
- 递归深度过大可能导致栈溢出
- 相比迭代效率较低

应用示例：

#!/bin/bash
#
#定义递归遍历目录的函数
traverse_directory() {
local dir=$1
#遍历当前目录下的所有文件和文件夹
for itme in "$dir"/*; do
if [ -d "$item" ]; then
#如果是目录，递归调用函数继续遍历
echo "Directory: $item"
traverse_directory "$item"
elif [ -f "$item" ]; then
#如果是文件，输出文件路径
echo "File: $item"
fi
done

}

#调用函数，从当前目录开始遍历
traverse_directory "."

二 shell数组

概念：

Shell数组是一种可以存储多个值的变量，在Bash中主要分为两种类型：

索引数组（Indexed Arrays）：使用数字作为下标（从0开始）
关联数组（Associative Arrays）：使用字符串作为下标（需要Bash 4.0+）

数组常用定义方法包括以下几种：

方法一：

数组名=（ value0 value1 value2 value3......）

方法二：

数组名=（ [0]=value [1]=value [2]=value [3]=value......）

方法三：

列表名=“value0 value1 value2 value3......” 数组名=（$列表名）

方法四：

数组名[0]=“value” 数组名[1]=“value” 数组名[2]=“value”........

1 获取数组长度

数组的语法

$ { #数组名[ @ ] } 或 $ {#数组名[ * ] }

//@ ，*该数组所有的函数

例子：aaa=( 1 2 3 4 5 6 )

for i in ${ aaa[ @ ] }

do

echo $i

Done

应用示例：

[root@Euler04 ~]# arr_number=(1 2 3 4 5)
[root@Euler04 ~]# arr_length=${#arr_number[*]}
[root@Euler04 ~]# echo $arr_length
5
[root@Euler04 ~]# arr_length_1=${#arr_number[@]}
[root@Euler04 ~]# echo $arr_length_1
5

2 读取某下标赋值

在Shell中读取数组特定下标的值并赋给变量的基本语法是：

variable_name=${array_name[index]} 变量名=${ 元素[ 序列 ] }

应用示例：

[root@Euler04 ~]# arr_index2=${arr_number[2]}
[root@Euler04 ~]# echo $arr_index2
3

3 数组遍历

概念：

数组遍历是指按照一定顺序访问数组中每个元素的过程。在Shell脚本中，遍历数组是处理数组数据的基本操作之一。

数组遍历常用语法：

for element in "${array[@]}"
do
# 处理每个$element
done

特点：

${array[@]}展开为所有数组元素
引号保护元素中的空格不被分割
保持元素原始值

应用示例：

#!/bin/bash
#
arr_number=(1 2 3 4 5)
for v in ${arr_number[@]}
do
echo $v
done

示例验证：

[root@Euler04 ~]# vim dd.sh
[root@Euler04 ~]# chmod +x dd.sh
[root@Euler04 ~]# bash dd.sh
1
2
3

4 数组切片

概念：

数组切片是指从原数组中提取一个连续的子序列（子数组）。Shell通过特定的语法格式支持数组切片操作，可以方便地获取数组的一部分。

语法：

${array[@]:起始索引:长度} 或 ${array[*]:起始索引:长度}

参数：

起始索引：
- 从0开始计数
- 可以是负数（Bash 4.2+），表示从数组末尾开始计算
- 如果省略，默认为0
长度：
- 要提取的元素个数
- 如果省略，提取从起始索引到数组末尾的所有元素

应用示例：

array=("a" "b" "c" "d" "e" "f")

# 从索引1开始取3个元素
echo "${array[@]:1:3}" # 输出: b c d

# 从索引2开始到末尾
echo "${array[@]:2}" # 输出: c d e f

5 数组替换

概念：

数组替换是指对数组中的元素进行内容替换操作，生成一个新数组而不改变原始数组。Shell提供了灵活的数组元素替换语法，支持简单的模式匹配和替换。

语法：

# 单个元素替换
${array[index]/模式/替换内容}

# 全局替换（所有元素）
${array[@]/模式/替换内容}

应用示例：

fruits=("apple" "banana" "appricot")

# 替换第一个匹配的字符
echo "${fruits[@]/a/A}" # 输出: Apple bAnana Appricot

# 使用双斜杠//表示全局替换
echo "${fruits[@]//a/A}" # 输出: Apple bAnAnA Appricot

# 使用/#匹配开头
echo "${fruits[@]/#a/A}" # 输出: Apple banana appricot

6 数组删除

概念：

数组删除是指从数组中移除一个或多个元素的操作。在Shell中，数组删除主要分为两种形式：

删除单个元素 - 移除数组中指定位置的元素
删除整个数组 - 完全移除数组变量

语法：

unset array_name[index] //删除单个元素

unset array_name //删除整个数组

应用示例：

files=("a.txt" "b.jpg" "c.txt")

# 删除所有.txt文件
for i in "${!files[@]}"; do
if [[ "${files[i]}" == *.txt ]]; then
unset files[i]
fi
done

Shell数组删除关键点：

使用unset命令删除元素或整个数组
删除元素后数组变为稀疏
不会自动重新索引数组
可以删除普通数组和关联数组的元素
删除整个数组会完全移除变量
实际应用中常配合条件判断进行选择性删除

三 shell脚本调试

基本调试方法：

1.执行时启用调试模式

# 在命令行执行时启用调试
bash -x script.sh # 显示所有执行的命令
bash -v script.sh # 显示原始脚本内容
bash -n script.sh # 只检查语法不执行

2.脚本内启用调试模式

#!/bin/bash
set -x # 开启调试
# 脚本内容...
set +x # 关闭调试

常用调试基本选项：

选项	作用描述
`set -x`	打印执行的命令及参数（xtrace）
`set -v`	打印输入的shell命令（verbose）
`set -n`	只读取不执行（语法检查）
`set -e`	命令失败时立即退出（errexit）
`set -u`	使用未定义变量时报错（nounset）
`set -o pipefail`	管道中任一命令失败则整个管道失败

应用示例：

#!/bin/bash
set -euxo pipefail
# 常用严格模式组合
function divide() {
local numerator=$1
local denominator=$2
echo "DEBUG: numerator=$numerator, denominator=$denominator" >&2
echo $((numerator / denominator))
}

main() {
local a=10
local b=0
result=$(divide $a $b)
echo "Result: $result"
}

trap 'echo "Error at line $LINENO"' ERR
main

四总结

Shell函数
定义	`func_name() { cmds; }` 或 `function func_name { cmds; }`	`say_hello() { echo "Hello $1"; }`
参数	`$1`-`$n` 位置参数，`$#`参数个数，`$@`所有参数	`func foo bar` → `$1=foo`, `$2=bar`
返回值	`return` 返回状态码（0-255），`echo`输出结果	`return 0` 或 `echo "result"`
局部变量	`local var=value` 限定函数内作用域	`local count=0`

Shell数组
索引数组	`arr=(val1 val2)`，下标从0开始	`colors=("red" "green")`，`${colors[0]}` → "red"
关联数组	`declare -A arr=([k1]=v1 [k2]=v2)`（Bash 4.0+）	`declare -A dict=([name]="Alice")`，`${dict[name]}` → "Alice"
常用操作	`${arr[@]}`所有元素，`${#arr[@]}`长度，`${arr[@]:1:2}`切片	`echo "${colors[@]:1}"` → "green"
遍历	`for i in "${arr[@]}"; do ... done`	`for color in "${colors[@]}"; do echo $color; done`

脚本调试
调试模式	`bash -x script.sh`（跟踪执行），`set -x`（脚本内启用）	`set -x` 和 `set +x` 包围调试代码块
严格模式	`set -euo pipefail`（错误退出+未定义变量报错+管道失败检测）	脚本开头添加增强安全性
调试工具	`shellcheck`（静态检查），`bashdb`（交互调试），`trap`（错误捕获）	`trap 'echo "Error at $LINENO"' ERR`
日志输出	`echo "DEBUG: $var" >&2`（输出到标准错误）	关键步骤添加变量打印