编写可靠 shell 脚本的 8 个建议

浅浅的花香味﹌ 2022-06-06 07:14 154阅读 0赞

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这八个建议，来源于键者几年来编写 shell 脚本的一些经验和教训。事实上开始写的时候还不止这几条，后来思索再三，去掉几条无关痛痒的，最后剩下八条。毫不夸张地说，每条都是精挑细选的，虽然有几点算是老生常谈了。

## 1. 指定bash ##

shell 脚本的第一行，`#!`之后应该是什么？如果拿这个问题去问别人，不同的人的回答可能各不相同。

我见过`/usr/bin/env bash`，也见过`/bin/bash`，还有`/usr/bin/bash`，还有`/bin/sh`，还有`/usr/bin/env sh`。这算是编程界的“’茴’字四种写法”了。

在多数情况下，以上五种写法都是等价的。但是，写过程序的人都知道：“少数情况”里往往隐藏着意想不到的坑。

如果系统的默认 shell 不是 bash 怎么办？比如某 Linux 发行版的某个版本，默认的 sh 就不是 bash。

如果系统的 bash 不是在 `/usr/bin/bash` 怎么办？

我推荐使用 `/usr/bin/env bash` 和 `/bin/bash`。前者通过`env`添加一个中间层，让`env`在`$PATH`中搜索`bash`；后者则是官方背书的，约定俗成的 bash 位置，`/usr/bin/bash`不过是指向它的一个符号链接。

## 2. set -e 和 set -x ##

OK，经过一番讨论，现在第一行定下来了。接下来该开始写第二行了吧？

且慢！在你开始构思并写下具体的代码逻辑之前，先插入一行`set -e`和一行`set -x`。

`set -x`会在执行每一行 shell 脚本时，把执行的内容输出来。它可以让你看到当前执行的情况，里面涉及的变量也会被替换成实际的值。  
``

`set -e`会在执行出错时结束程序，就像其他语言中的“抛出异常”一样。（准确说，不是所有出错的时候都会结束程序，见下面的注）

注：`set -e`结束程序的条件比较复杂，在`man bash`里面，足足用了一段话描述各种情景。大多数执行都会在出错时退出，除非 shell 命令位于以下情况：

1.  一个 pipeline 的非结尾部分，比如 `error | ok`
2.  一个组合语句的非结尾部分，比如 `ok && error || other`
3.  一连串语句的非结尾部分，比如 `error; ok`
4.  位于判断语句内，包括`test`、`if`、`while`等等。

这两个组合在一起用，可以在 debug 的时候替你节省许多时间。出于防御性编程的考虑，有必要在写第一行具体的代码之前就插入它们。扪心自问，写代码的时候能够一次写对的次数有多少？大多数代码，在提交之前，通常都经历过反复调试修改的过程。与其在焦头烂额之际才引入这两个配置，不如一开始就给 debug 留下余地。在代码终于可以提交之后，再考虑是否保留它们也不迟。

## 3. 带上shellcheck ##

好了，现在我已经有了三行（样板）代码，具体的业务逻辑一行都没写呢。是不是该开始写了？

且慢！工欲善其事，必先利其器。这次，我就介绍一个 shell 脚本编写神器：[shellcheck][]

说来惭愧，虽然写了几年 shell 脚本，有些语法我还是记不清楚。这时候就要依仗 shellcheck 指点一下了。shellcheck 除了可以提醒语法问题以外，还能检查出 shell 脚本编写常见的 bad code。本来我的N条建议里面，还有几条是关于这些 bad code 的，不过考虑到 shellcheck 完全可以发掘出这些问题，于是忍痛把它们都剔除在外了。毫无疑问，使用 shellcheck 给我的 shell 编写技能带来了巨大的飞跃。

所谓“站在巨人的肩膀上”，虽然我们这些新兵蛋子，技能不如老兵们强，但是我们可以在装备上赶上对方啊！动动手安装一下，就能结识一个循循善诱的“老师”，何乐而不为？

顺便一提，shellcheck 居然是用 haskell 写的。谁说 haskell 只能用来装逼？

## 4. 变量展开 ##

在 shell 脚本中，偶尔可以看到这样的做法：`echo $xxx | awk/sed/grep/cut... `。看起来大张形势的样子，其实不过是想修改一个变量的值。杀鸡何必用牛刀？bash内建的变量展开机制已经足以满足你各种需求！还是老方法， read the f\*\*k manaul! `man bash` 然后搜索`Parameter Expansion`，下面就是你想要的技巧。键者也写过一篇相关的文章，希望能助上一臂之力：[玩转Bash变量][Bash]

## 5. 注意local ##

随着代码越写越多，你开始把重复的逻辑提炼成函数。有可能你会掉到bash的一个坑里。在bash，如果不加 local 限定词，变量默认都是全局的。变量默认全局——这跟 js 和 lua 相似；但相较而言，很少有 bash 教程一开始就告知你这个事实。在顶级作用域里，是否是全局变量并不重要。但是在函数里面，声明一个全局变量可能会污染到其他作用域（尤其在你根本没有注意到这一点的情况下）。所以，对于在函数内声明的变量，请务必记得加上 local 限定词。

## 6. trap信号 ##

如果你写过稍微复杂点的在后台运行的程序，应该知道 posix 标准里面“信号”是什么一回事。如果不知道，直接看下一段。像其他语言一样，shell 也支持处理信号。`trap sighandler INT`可以在接收到 SIGINT 时调用 sighandler 函数。捕获其他信号的方式以此类推。

不过 trap 的主要应用场景可不是捕获哪个信号。`trap` 命令支持“捕获”许多不同的流程——准确来说，允许用户给特定的流程注入函数调用。其中最为常用的是`trap func EXIT`和`trap func ERR`。

`trap func EXIT`允许在脚本结束时调用函数。由于无论正常退出抑或异常退出，所注册的函数都能得以调用，在需要调用一个清理函数的场景下，我都是用它注册清理函数，而不是简单地在脚本结尾调用清理函数。

`trap func ERR`允许在运行出错时调用函数。一个常用的技法是，使用全局变量ERROR存储错误信息，然后在注册的函数中根据存储的值完成对应的错误报告。把原本四分五裂的错误处理逻辑集中到一处，有时候会起奇效。不过要记住，程序异常退出时，既会调用EXIT注册的函数，也会调用ERR注册的函数。

## 7. 三思后行 ##

以上几条都是具体的建议，剩下两条比较务虚。

这条建议的名字叫“三思而行”。其实无论写什么代码，哪怕只是一个辅助脚本，都要三思而行，切忌粗心大意。不，写脚本的时候更要记住这点。毕竟许多时候，一个复杂的脚本发端于几行小小的命令。一开始写这个脚本的人，也许以为它只是一次性任务。代码里难免对一些外部条件有些假定，在当时也许是正常的，但是随着外部环境的变化，这些就成了隐藏的暗礁。雪上加霜的是，几乎没有人会给脚本做测试。除非你去运行它，否则不知道它是否还能正常使用。

要想减缓脚本代码的腐烂速度，需要在编写的时候辨清哪些是会变的依赖、哪些是脚本正常运行所不可或缺的。要有适当的抽象，编写可变更的代码；同时要有防御性编程的意识，给自己的代码一道护城河。

## 8. 扬长避短 ##

有些时候，使用 shell 写脚本就意味着难以移植、难以统一地进行错误处理、难以利索地处理数据。

虽然使用外部的命令可以方便快捷地实现各种复杂的功能，但作为硬币的反面，不得不依靠`grep`、`sed`、`awk`等各种工具把它们粘合在一起。

如果有兼容多平台的需求，还得小心规避诸如BSD和GNU coreutils，bash版本差异之类奇奇怪怪的陷阱。

由于缺乏完善的数据结构以及一致的API，shell 脚本在处理复杂的逻辑上力不从心。

解决特定的问题要用合适的工具。知道什么时候用 shell，什么时候切换到另外一门更通用的脚本语言（比如ruby/python/perl），这也是编写可靠 shell 脚本的诀窍。如果你的任务可以组合常见的命令来完成，而且只涉及简单的数据，那么 shell 脚本就是适合的锤子。如果你的任务包含较为复杂的逻辑，而且数据结构复杂，那么你需要用ruby/python之类的语言编写脚本。

[shellcheck]: https://github.com/koalaman/shellcheck
[Bash]: http://blog.jobbole.com/105626/