Shell编程之函数与数组
目录
一、Shell 函数：代码组织与复用的核心
（一）函数基础：定义与调用
1. 函数定义语法
2. 函数调用方式
3. 示例：两数求和函数
（二）函数变量作用域：全局与局部变量
1. local关键字用法
2. 示例：全局与局部变量对比
（三）函数参数：传递与接收
1. 参数传递语法
2. 示例：日志写入函数
（四）递归函数：自我调用的实现
1. 示例：递归遍历目录
（五）系统资源监控函数：实战案例
1. 需求：定期监控 CPU 和内存使用率，超过阈值时报警
二、Shell 数组：高效处理批量数据
（一）数组定义：四种常见方式
1. 直接赋值（连续下标）
2. 显式指定下标
3. 从变量列表初始化
4. 逐个元素赋值
（二）数组基本操作
1. 获取数组长度
2. 读取指定下标元素
3. 遍历数组元素
4. 数组切片：提取子数组
5. 元素替换与删除
（三）稀疏数组：非连续下标处理
三、Shell 脚本调试：定位问题的关键工具
（一）echo 命令：分段排查
（二）bash 调试参数：三种模式
1. -n：语法检查（不执行脚本）
2. -v：显示脚本内容后执行
3. -x：显示执行的每一条命令
示例：调试分数判断脚本
（三）set 命令：局部调试
四、总结
（一）函数
（二）数组
（三）调试
一、Shell 函数：代码组织与复用的核心
（一）函数基础：定义与调用
在 Shell 脚本中，函数是将重复或独立的代码块封装成可复用单元的关键工具。通过函数，可避免代码冗余，提升脚本的可读性和模块化程度。
1. 函数定义语法
[function] 函数名() {命令序列[return x] # 可选，返回0表示成功，非0表示错误
}
function关键字可选，省略后直接以函数名加括号定义。- 大括号
{}内为函数体，包含具体执行的命令。 return语句用于退出函数并返回状态码（0-255），省略时默认返回最后一条命令的执行状态。
2. 函数调用方式
函数名 [参数1] [参数2] ... # 直接使用函数名加参数列表调用
3. 示例：两数求和函数
脚本文件：sum.sh
#!/bin/bash
# 定义求和函数
sum() {echo "请输入第一个数："read num1# 检查输入是否为整数if ! [[ $num1 =~ ^[0-9]+$ ]]; thenecho "错误：第一个数必须是整数！"return 1 # 返回错误码1fiecho "请输入第二个数："read num2if ! [[ $num2 =~ ^[0-9]+$ ]]; thenecho "错误：第二个数必须是整数！"return 1firesult=$((num1 + num2))echo "两数之和为：$result"
}# 调用函数
sum
执行步骤：
chmod +x sum.sh # 赋予执行权限
./sum.sh # 运行脚本
输出结果：
请输入第一个数：
2
请输入第二个数：
3
两数之和为：5
（二）函数变量作用域：全局与局部变量
Shell 函数在当前 Shell 环境中执行，未声明的变量默认是全局变量，可被函数内外访问。若需限制变量仅在函数内有效，需使用local关键字。
1. local关键字用法
函数名() {local 变量名 # 声明局部变量，仅在函数内可见变量名=值
}
2. 示例：全局与局部变量对比
脚本文件：fun_scope.sh
#!/bin/bash
i=9 # 全局变量myfun() {local i=8 # 局部变量，与全局变量i隔离echo "函数内i：$i"
}myfun # 调用函数
echo "函数外i：$i" # 输出全局变量i
执行结果：
函数内i：8
函数外i：9
- 函数内通过
local声明的i为局部变量，修改不影响全局变量。 - 未声明
local的变量在函数内修改会影响全局作用域。
（三）函数参数：传递与接收
函数可接收外部传递的参数，通过$1、$2...${10}（第 10 个及之后参数需加花括号）获取，类似脚本的位置参数。
1. 参数传递语法
函数名 参数1 参数2 参数3 # 调用时传递参数
2. 示例：日志写入函数
脚本文件：write_log.sh
#!/bin/bash
mydir="/data"
outfile="${mydir}/my.log"
mkdir -p "$mydir" # 创建日志目录（若不存在）# 定义日志写入函数：第一个参数为文件路径，第二个为日志内容
appendfile() {echo "$2" >> "$1" # 将日志内容追加到文件
}# 调用函数，传递参数
appendfile "$outfile" "第一条日志：$(date)"
appendfile "$outfile" "第二条日志：Shell函数参数示例"
执行步骤：
chmod +x write_log.sh
./write_log.sh
cat /data/my.log # 查看日志内容
输出结果：
第一条日志：2025年4月15日 星期二 15:30:00
第二条日志：Shell函数参数示例
（四）递归函数：自我调用的实现
递归函数指函数在执行过程中调用自身，常用于遍历目录、斐波那契数列等场景。
1. 示例：递归遍历目录
脚本文件：fun_recursion.sh
#!/bin/bash
# 定义递归函数：遍历指定目录下的所有文件和子目录
traverse_directory() {local dir=$1 # 当前目录路径for item in "$dir"/*; do # 遍历当前目录下的所有项目if [ -d "$item" ]; then # 如果是目录echo "目录：$item"traverse_directory "$item" # 递归调用自身，遍历子目录elif [ -f "$item" ]; then # 如果是文件echo "文件：$item"fidone
}# 从当前目录开始遍历
traverse_directory "."
执行结果：
目录：./docs
文件：./docs/README.md
目录：./scripts
文件：./scripts/sum.sh
文件：./scripts/fun_scope.sh
- 通过
for循环遍历目录项，递归处理子目录，实现层级遍历。 - 注意递归终止条件：当遍历到文件时不再递归，避免无限循环。
（五）系统资源监控函数：实战案例
1. 需求：定期监控 CPU 和内存使用率，超过阈值时报警
脚本文件：jiankong.sh
#!/bin/bash
# 发送报警信息的函数
send_alert() {local message=$1echo "ALERT: $message" # 实际可扩展为发送邮件/短信
}# 监控系统资源的函数：参数依次为CPU阈值、内存阈值、监控间隔（秒）
monitor_system_resources() {local cpu_threshold=$1local mem_threshold=$2local interval=$3while true; do# 获取CPU使用率（用户+系统占用率）cpu_usage=$(top -bn1 | grep "Cpu(s)" | awk '{printf "%.2f", $2 + $4}')# 获取内存使用率（已用内存/总内存*100）mem_usage=$(free | awk '/Mem/ {printf "%.2f", $3/$2 * 100}')# 比较CPU使用率if (( $(echo "$cpu_usage > $cpu_threshold" | bc -l) )); thensend_alert "CPU使用率 $cpu_usage% 超过阈值 $cpu_threshold%！"fi# 比较内存使用率if (( $(echo "$mem_usage > $mem_threshold" | bc -l) )); thensend_alert "内存使用率 $mem_usage% 超过阈值 $mem_threshold%！"fisleep "$interval" # 等待指定间隔done
}# 启动监控：CPU阈值80%，内存阈值85%，间隔5秒
monitor_system_resources 80 85 5
关键技术点：
top -bn1：非交互模式获取单次系统状态，避免交互式界面。bc -l：处理浮点数比较，需安装bc工具（yum install bc或apt-get install bc）。while true：无限循环实现持续监控，可通过Ctrl+C终止。
二、Shell 数组：高效处理批量数据
Shell 数组是存储多个数据的集合，支持一维数组，下标从 0 开始，元素用空格分隔。
（一）数组定义：四种常见方式
1. 直接赋值（连续下标）
数组名=(value0 value1 value2 ...)
# 示例
arr1=(1 2 3 4 5) # 下标0-4，元素1-5
2. 显式指定下标
数组名=([0]=value [1]=value [2]=value ...)
# 示例
arr2=([0]="apple" [2]="banana" [3]="orange") # 下标0、2、3有值，1为空
3. 从变量列表初始化
列表="value0 value1 value2"
数组名=($列表)
# 示例
list="hello world shell"
arr3=($list) # arr3=(hello world shell)
4. 逐个元素赋值
数组名[0]="value"
数组名[1]="value"
# 示例
arr4[0]="red"
arr4[1]="green"
arr4[2]="blue"
（二）数组基本操作
1. 获取数组长度
${#数组名[@]} 或 ${#数组名[*]} # 两种语法等价
# 示例
arr=(1 2 3 4 5)
echo "数组长度：${#arr[@]}" # 输出5
2. 读取指定下标元素
${数组名[下标]} # 下标从0开始，负数表示从末尾倒数（如-1为最后一个元素）
# 示例
echo "第三个元素：${arr[2]}" # 输出3
echo "最后一个元素：${arr[-1]}" # 输出5（Bash 4.0+支持负下标）
3. 遍历数组元素
for 变量 in ${数组名[@]}; do操作
done
# 示例脚本：array_traverse.sh
#!/bin/bash
arr=(1 2 3 4 5)
for value in "${arr[@]}"; do # 加引号避免空格分割问题echo "元素：$value"
done
执行结果：
元素：1
元素：2
元素：3
元素：4
元素：5
4. 数组切片：提取子数组
语法：${数组名[@]:起始下标:长度}
arr=(1 2 3 4 5 6)
echo "前两个元素：${arr[@]:0:2}" # 输出1 2
echo "从下标2开始取3个元素：${arr[@]:2:3}" # 输出3 4 5
5. 元素替换与删除
- 替换（不修改原数组）：
echo "${arr[@]/旧值/新值}" # 替换第一个匹配项 echo "${arr[@]//旧值/新值}" # 替换所有匹配项 - 修改原数组：
arr=(${arr[@]/旧值/新值}) # 重新赋值 - 删除元素：
unset arr[下标] # 删除指定下标元素 unset arr # 删除整个数组
示例：
arr=(1 2 3 4 3 5)
echo "替换第一个3为6：${arr[@]/3/6}" # 输出1 2 6 4 3 5
echo "替换所有3为6：${arr[@]//3/6}" # 输出1 2 6 4 6 5
arr=(${arr[@]//3/6}) # 原数组变为(1 2 6 4 6 5)
unset arr[2] # 删除下标2的元素（6）
echo "删除后数组：${arr[@]}" # 输出1 2 4 6 5
（三）稀疏数组：非连续下标处理
Shell 允许数组下标不连续，未赋值的下标默认为空。
arr=([0]="a" [3]="b") # 下标0和3有值，1、2为空
echo "数组所有下标：${!arr[@]}" # 输出0 3（${!数组名[@]}获取所有下标）
echo "下标1的值：${arr[1]}" # 输出空
三、Shell 脚本调试：定位问题的关键工具
编写脚本时难免出错，调试工具可帮助快速定位语法或逻辑错误。
（一）echo 命令：分段排查
在可能出错的代码段插入echo语句，输出变量值或执行状态。
#!/bin/bash
read -p "输入数字：" num
echo "输入的数字是：$num" # 调试用，检查输入是否正确
if [ $num -gt 10 ]; thenecho "大于10"
elseecho "小于等于10"
fi
（二）bash 调试参数：三种模式
通过sh或bash命令带参数执行脚本，开启调试模式。
1. -n：语法检查（不执行脚本）
sh -n script.sh # 仅检查语法，不报逻辑错误
- 输出：若有语法错误（如未闭合的引号、缺少
fi），会提示具体位置。
2. -v：显示脚本内容后执行
sh -v script.sh # 先打印脚本每一行，再执行
- 适合查看脚本是否按预期读取文件或变量。
3. -x：显示执行的每一条命令
sh -x script.sh # 打印每条执行的命令及其参数
- 输出带
+前缀的命令，便于追踪逻辑错误。
示例：调试分数判断脚本
脚本文件：test.sh
#!/bin/bash
read -p "请输入分数（0-100）：" GRADE
if [ $GRADE -ge 85 ] && [ $GRADE -le 100 ]; thenecho "优秀"
elif [ $GRADE -ge 70 ] && [ $GRADE -le 84 ]; thenecho "合格"
elseecho "不合格"
fi
调试执行：
sh -x test.sh # 输出每条命令的执行过程
输出片段：
+ read -p '请输入分数（0-100）：' GRADE
请输入分数（0-100）：75
+ [ 75 -ge 85 ]
+ [ 75 -ge 70 ] && [ 75 -le 84 ]
+ echo 合格
合格
（三）set 命令：局部调试
在脚本中使用set -x开启调试，set +x关闭，仅调试部分代码。
#!/bin/bash
set -x # 开启调试
echo "开始处理"
read -p "输入内容：" input
set +x # 关闭调试
echo "输入的内容是：$input"
执行结果：
+ echo 开始处理
开始处理
+ read -p 输入内容： input
输入内容： hello
输入的内容是： hello
四、总结
（一）函数
- 复用性：避免重复代码，提升开发效率。
- 可读性：将复杂逻辑拆分为独立函数，结构清晰。
- 灵活性：支持参数传递、递归调用，适应多样化场景。
（二）数组
- 高效存储：无需预先定义长度，动态扩展。
- 丰富操作：切片、替换、删除等功能满足数据处理需求。
- 遍历便利：结合循环快速处理数组元素。
（三）调试
- 语法检查：
-n参数快速定位语法错误。 - 执行追踪：
-x参数显示命令执行流程，排查逻辑问题。 - 分段调试：
set命令灵活控制调试范围，避免全脚本输出冗余信息。