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编写可靠shell脚本的八个建议

程序师 42 阅读

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 /bin/bash 。前者通过 env 添加一个中间层,让 env $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。

程序员高效开发利器:编程水杯

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

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 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。

作者:程序师
用程序师的眼光看世界
原文地址:编写可靠shell脚本的八个建议, 感谢原作者分享。

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