Linux——Shell编程之函数与数组

在Shell脚本执行的过程中，函数被置于内存中，每次调用函数无需从硬盘读取，故运行速度较快。然而函数并非是必须的元素，但函数可以对程序进行更好的组织。它可以令相对独立的代码变成函数，可以提高程序可读性与重用性，避免编写大量重复代码。定义方法如下：
[function] 函数名（）{
    命令序列
[return x]
}
“function”：关键字表示定义一个函数，可以省略；
“{”符号：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在下一行的句首；
“}”符号：表示函数体结束，两个大括号之间{ }是函数体；
“命令序列”：可以是任意shell命令（基本编程），也可以调用其他函数；
“return”：表示退出函数返回一个退出值，通过返回值判定执行是否成功，也可以使用exit终止整个Shell脚本。

扩展：如果while语句陷入无限循环，可以使用break语句直接暂停语句循环，也可使用continue语句直接跳到下一个函数进行循环。

2、函数示例学习

（1）两个数求和

使用Shell脚本实现两个数相加求和，我们可以定义函数的方式来完成。sum函数内部通过read命令接收用户分别输入的两个数，然后做加法运算，最后通过调用函数的方式来输入两个数的和。命令如下：

[root@localhost ~]#vim sum.sh
#!/bin/bash    //定义操作环境

#定义sum函数
sum() {
    echo "请输入第一个数："
    read num1
    #检查输入是否为有效的数字
    if ！ [[ $num1 =~ ^[0-9]+$ ]];
    then
        echo "输入的第一个数不是有效的整数，请重新运行脚本并输入正确的数字。"
    return 1
    fi

    echo "请输入第二个数："
    read num2
    # 检查输入是否为有效的数字
    if ! [[ $num2 =~[0-9]+$ ]];
    then
        echo"输入的第二个数不是有效的整数，请重新运行脚本并输入正确的数字。"
    return 1
    fi
    #计算两数之和
    result=$((num1 + num2))
    #输出结果
    echo "两数之和为:$result"
}

#调用sum函数
sum
[root@localhost ~]#chmod +x sum.sh
[root@localhost ~]#./sum.sh
请输入第一个数：4786
请输入第二个数：1439
“你输入的两个数为：4786 和 1439.”
“两个数的和为：6225”

（2）系统资源监控并报警

该函数会定期监控系统的CPU和内存使用率，当使用率超过设定的阈值时，就会发送报警信息提醒，这里将简单模拟实验环境，实际的应用中还会扩展为发送邮件、短信等。命令如下：

[root@localhost ~]#vim CPU&MEM_jiankong.sh
#!/bin/bash    //指定系统环境
#发送报警信息的函数
send_alert() {
    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 men_threshold=$2
    local interval=$3

while true; do
    #获取CPU使用率
    cpu_usage=$(top -bn1 | grep "Cpu(s)" | awk '{print $2 + $4}')
    #获取内存使用率
    mem_usage=$(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
 done
}

#调用函数
monitor_system_resources 5 1 5

参数说明：函数接收三个参数，分别是CPU使用率阈值、内存使用率阈值以及监控间隔时间（秒）。
循环监控：使用 while true循环不断监控系统资源。通过top和free命令获取CPU和内存使用率，使用bc命令进行浮点数比较。
报警处理：当使用率超过阈值时，调用send_alert函数发送报警信息。

3、函数变量的作用范围

再编写运行脚本时，有时需要将变量的值限定在函数内部，可以通过内置命令 local来实现。函数内部的变量的使用，可以避免函数内外同时出现同名变量对脚本的结果影响。命令如下：

[root@localhost ~]#vim lemon_scope.sh
mylemon ()
{
    local i
    i=10
    echo $i
}
i=20
mylemon
echo $i

[root@localhost ~]#chmod +x lemon_scope.sh
[root@localhost ~]#./lemon_scope.sh
10
20

上述脚本里，函数内部通过local命令设置变量 i ，其作用就是将变量 i 限定在函数内部。故内部变量与全局变量互不影响。

4、函数的参数

用法如下：

函数名称参数1 参数2 参数3 ... ...

在使用函数时，函数名称在前参数之后，彼此之间用空格分隔。示例如下：

[root@localhost ~]#vim write_log.sh
#!/bin/bash
mydir="/data" outfile="{mydir}/my.log"
[ -e "${mydir}" ] || mkdir -p ${mydir}
appendfile()
{
echo "$2" >> "$1"
}
appendfile ${outfile} "first line content."
appendfile ${outfiel} "second line content."
[root@localhost ~]#chmod +x write_log.sh
[root@localhost ~]#./write_log.sh
[root@localhost ~]#cat /data/my.log
first line content. second line content.

上述脚本接收两个参数，第一个参数是写日志的目标文件，第二个参数是日志信息，整个脚本实现将日志信息写入目标文件内的目的。

5、递归函数

其实Shell本身也可以实现递归函数，就是可以调用自己本身的函数。在Linux上编写Shell脚本的时候，经常需要递归遍历系统的目录，列出目录下的文件和目录，逐层递归列出，并对这些层级关系进行展示。命令如下：

[root@localhost ~]#vim fun_recursion.sh
#!/bin/bash
#定义递归遍历目录的函数、
    traverse_directory() {
        local dir=$1
    #遍历当前目录下的所有文件和文件夹
        for item in "$dir"/*;do
    if [ -d "$item" ];
        then
    #如果是目录，递归调用函数继续遍历
            ehco "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 "."
[root@localhost ~]#chmod +x fun_recursion.sh
[root@localhost ~]#./fun_recursion.sh
函数 list_files的第一个参数是列举的目录名，第二个参数是调整的空间。

Shell数组

在Shell脚本中，数组是一种常见的数据结构，主要的应用场景包括：获取数据长度、获取元素长度、遍历元素、元素删除等等。常用的定义方法包括以下几种。

数组名=(value0 value1 value2 ...)
数组名=([0]=value [1]=value [2]=value ...)
列表名="value0 value1 value2 ..." 数组名=($列表名)

...

示例.基本使用方法

（1）获取数组长度

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

(2)读取某下标赋值

[root@localhost ~]#arr_index2=${arr_numnber[2]}
//第三个元素
[root@localhost ~]#echo $arr_index2
3

(3)数组遍历

[root@localhost ~]#vim array_traverse.sh
#!/bin/bash
arr_number=(1 2 3 4 5)
for v in ${arr_number[@]}
do
    echo $v
done
[root@localhost ~]#chomd +x array_traverse.sh
[root@localhost ~]#./array_traverse.sh
1
2
3
4
5

(4)数组切片

[root@localhost ~]#arr=(1 2 3 4 5)
[root@localhost ~]#echo ${arr[@]}
1 2 3 4 5
[root@localhost ~]#echo ${arr[@]:0:2}    //${数组名[@或*]：起始位置：长度}
1 2
[root@localhost ~]#echo ${arr[@]:2:3}
3 4 5

ps:将数组切片后，返回的是字符串，以空格作为分隔符

(5)数组替换

[root@localhost ~]#arr=(1 2 3 4 5)
[root@localhost ~]#echo ${arr[@]/4/66}    //${数组名[@或*]/查找字符/替换字符}
1 2 3 66 5
[root@localhost ~]#echo ${arr[@]}    //并不会替换数组原有内容
1 2 3 4 5
[root@localhost ~]#arr=(${arr[@]/4/66})    //要实现改变原有数组，可通过重新赋值实现
[root@localhost ~]#echo ${arr[@]}
1 2 3 66 5

(6)数组删除

[root@localhost ~]#arr=(1 2 3 4 5)
[root@localhost ~]#unset arr    //删除数组
[root@localhost ~]#echo ${arr[*]}
[root@localhost ~]#arr=(1 2 3 4 5)
[root@localhost ~]#unset arr[2]    //删除第三个元素
[root@localhost ~]#echo ${arr[*]}
1 2 4 5

Shell脚本调试

在shell脚本开发中，经常会碰到各种各样的问题，例如忘记末尾处“fi”结束，又或是使用中文格式的符号进行编写。

所以为了避免自己编写的脚本出错，除了在编写脚本时注意书写规范，排除语法错误，更重要的是利用调试脚本工具来调试脚本。echo命令是最有用的调试脚本工具之一，一般在可能出现问题的脚本中加入echo命令，采用的是分段排查的方式。

其实除了echo命令之外，bash Shell也有相应参数可以调试脚本。使用bash命令参数调试，命令的语法为：

sh [-nvx] 脚本名

-n:不会执行该脚本，仅查询脚本语法是否有问题，如果没有语法问题就不显示任何内容，如果有问题会提示报错。
-v:在执行脚本时，先将脚本的内容输出到屏幕上然后执行脚本，如果有错误，也会给出错误提示。
-x:将执行的脚本内容输出到屏幕上，这个是对调试很有用的参数。

示例如下：

[root@localhost ~]#vim BashShell.sh
#!/bin/bash
set -x     //开启调试模式
read -p "请输入您的分数（0-100）：" GRADE
if [ $GRADE -ge 85 ] && [ $GRADE -le 100 ]
    then
        echo "$GRADE 分！我丢，你好优秀" set +x //关闭调试模式
elif [ $GRADE -ge 70 ] && [ $GRADE -le 84 ]
    then
        echo "$GRADE 分，一般般，及格"
    else
        echo “$GRADE 分？算了吧，洗洗睡吧。”
fi