Bash Shell 指令碼/環境

	注意花些時間研究這一部分。一旦理解了這些概念，它們就比較簡單了，但它們在重要方面與其他程式語言中的類似概念有所不同。許多程式設計師和系統管理員，包括一些在 Bash 上經驗豐富的程式設計師，一開始會發現它們很不直觀。

子 Shell

在 Bash 中，可以用括號將一個或多個命令括起來，這將導致這些命令在“子 Shell”中執行。（還有一些方法可以隱式建立子 Shell，我們稍後會看到。）子 Shell 會收到周圍上下文“執行環境”的副本，其中包括所有變數，以及其他東西；但子 Shell 對執行環境所做的任何更改都不會在子 Shell 完成時複製回來。例如，此指令碼

#!/bin/bash

foo=bar
echo "$foo" # prints 'bar'

# subshell:
(
  echo "$foo" # prints 'bar' - the subshell inherits its parents' variables
  baz=bip
  echo "$baz" # prints 'bip' - the subshell can create its own variables
  foo=foo
  echo "$foo" # prints 'foo' - the subshell can modify inherited variables
)

echo "$baz" # prints nothing (just a newline) - the subshell's new variables are lost
echo "$foo" # prints 'bar' - the subshell's changes to old variables are lost

列印如下內容

bar
bar
bip
foo

bar

提示

如果需要呼叫修改一個或多個變數的函式，但實際上不想修改這些變數，可以將函式呼叫括在括號中，以便它在子 Shell 中執行。這將“隔離”這些修改，防止它們影響周圍的執行環境。（也就是說，如果可能的話，最好以一種不會出現此問題的方式編寫函式。正如我們很快將看到的，local 關鍵字可以幫助解決這個問題。）

函式定義也是如此；就像一個普通的變數一樣，在子 Shell 中定義的函式在子 Shell 外部不可見。

子 Shell 還限制了對執行環境其他方面的更改；特別是，cd（“更改目錄”）命令隻影響子 Shell。例如，此指令碼

#!/bin/bash

cd /
pwd # prints '/'

# subshell:
(
  pwd # prints '/' - the subshell inherits the working directory
  cd home
  pwd # prints '/home' - the subshell can change the working directory
) # end of subshell

pwd # prints '/' - the subshell's changes to the working directory are lost

列印如下內容

/
/
/home
/

	提示如果指令碼需要在執行給定命令之前更改工作目錄，最好使用子 Shell，如果可能的話。否則，在閱讀指令碼時，很難跟蹤工作目錄。（或者，`pushd` 和 `popd` 內建命令可以用於類似的效果。）

子 Shell 中的 exit 語句只終止該子 Shell。例如，此指令碼

#!/bin/bash
( exit 0 ) && echo 'subshell succeeded'
( exit 1 ) || echo 'subshell failed'

列印如下內容

subshell succeeded
subshell failed

與整個指令碼一樣，exit 預設返回最後執行命令的退出狀態，沒有顯式 exit 語句的子 Shell 將返回最後執行命令的退出狀態。

環境變數

我們已經看到，當呼叫一個程式時，它會收到一個在命令列中顯式列出的引數列表。我們還沒有提到的是，它還會收到一個稱為“環境變數”的名稱-值對列表。不同的程式語言為程式提供不同的方式來訪問環境變數；C 程式可以使用 getenv("variable_name")（和/或作為 main 的第三個引數接收它們），Perl 程式可以使用 $ENV{'variable_name'}，Java 程式可以使用 System.getenv().get("variable_name")，等等。

在 Bash 中，環境變數只是被轉換成普通的 Bash 變數。例如，以下指令碼列印 HOME 環境變數的值

#!/bin/bash
echo "$HOME"

然而，反之則不然：普通的 Bash 變數不會自動變成環境變數。例如，此指令碼

#!/bin/bash
foo=bar
bash -c 'echo $foo'

不會列印 bar，因為變數 foo 沒有作為環境變數傳遞給 bash 命令。（bash -c script arguments… 執行單行 Bash 指令碼 script。）

要將一個普通的 Bash 變數變成環境變數，必須將其“匯出”到環境中。以下指令碼會列印 bar

#!/bin/bash
export foo=bar
bash -c 'echo $foo'

請注意，export 不僅僅是建立環境變數；它實際上將 Bash 變數標記為匯出變數，以後對 Bash 變數的賦值也會影響環境變數。這個效果由以下指令碼說明

#!/bin/bash
foo=bar
bash -c 'echo $foo' # prints nothing
export foo
bash -c 'echo $foo' # prints 'bar'
foo=baz
bash -c 'echo $foo' # prints 'baz'

export 命令也可以用來從環境中刪除一個變數，方法是包含 -n 選項；例如，export -n foo 取消了 export foo 的效果。多個變數可以在一條命令中匯出或取消匯出，例如 export foo bar 或 export -n foo bar。

重要的是要注意，環境變數只能傳遞到命令中；它們永遠不會從命令中接收回來。在這方面，它們類似於普通的 Bash 變數和子 Shell。例如，此命令

#!/bin/bash
export foo=bar
bash -c 'foo=baz' # has no effect
echo "$foo" # print 'bar'

列印 bar；對單行指令碼中 $foo 的更改不會影響呼叫它的程序。（但是，它會影響被該指令碼依次呼叫的任何指令碼。）

如果一個給定的環境變數只對一個命令有用，可以使用語法 var=value command，其中變數賦值（或多個變數賦值）的語法在同一行上位於命令之前。（請注意，儘管使用了變數賦值的語法，但這與普通的 Bash 變數賦值非常不同，因為變數會自動匯出到環境中，並且它只對一個命令存在。如果你想避免類似語法做不同事情帶來的混亂，可以使用常用的 Unix 工具 env 來獲得相同的效果。該工具還可以用來刪除一個命令的一個環境變數——甚至可以用來刪除一個命令的所有環境變數。）如果 $var 已經存在，並且希望將它的實際值包含在對一個命令的環境中，可以寫成 var="$var" command。

題外話：有時將變數定義——或函式定義——放在一個 Bash 指令碼（例如，header.sh）中，另一個 Bash 指令碼（例如，main.sh）可以呼叫它。我們可以看到，簡單地呼叫另一個 Bash 指令碼，例如 ./header.sh 或 bash ./header.sh，是行不通的：header.sh 中的變數定義將不會被 main.sh 看到，即使我們“匯出”了這些定義。（這是一個常見的誤解：export 將變數匯出到環境中，以便其他程序可以看到它們，但它們仍然只能被子程序看到，而不能被父程序看到。）但是，我們可以使用 Bash 內建命令 .（“點”）或 source，它執行外部檔案，幾乎就像它是一個 shell 函式一樣。如果 header.sh 看起來像這樣

foo=bar
function baz ()
{
  echo "$@"
}

那麼這個指令碼

#!/bin/bash
. header.sh
baz "$foo"

將列印 'bar'。

範圍

我們現在已經看到了 Bash 中變數範圍的一些怪癖。為了總結我們到目前為止所看到的

普通的 Bash 變數的作用域是包含它們的 shell，包括該 shell 中的任何子 Shell。
- 它們對任何子程序（即外部程式）不可見。
- 如果它們是在子 Shell 中建立的，它們對父 Shell 不可見。
- 如果它們是在子 Shell 中修改的，這些修改對父 Shell 不可見。
- 函式也是如此，在許多方面，它們與普通的 Bash 變數類似。
函式呼叫不是本質上在子 Shell 中執行的。
- 函式中的變數修改通常對呼叫該函式的程式碼可見。
匯出到環境中的 Bash 變數的作用域是包含它們的 shell，包括該 shell 中的任何子 Shell或子程序。
- export 內建命令可以用來將變數匯出到環境中。（還有其他方法，但這最常見。）
- 它們與未匯出的變數不同，只是它們對子程序可見。特別是，它們仍然對父 Shell 或父程序不可見。
外部 Bash 指令碼，就像其他外部程式一樣，在子程序中執行。. 或 source 內建命令可以用來在內部執行這樣的指令碼，在這種情況下，它不是本質上在子 Shell 中執行的。

現在我們再加上

本地化到函式呼叫的 Bash 變數的作用域是包含它們的函式，包括被該函式呼叫的任何函式。
- local 內建命令可用於將一個或多個變數區域性化到函式呼叫中，語法為 local var1 var2 或 local var1=val1 var2=val2。（還有其他方法，例如 declare 內建命令具有相同的效果，但這可能是最常用的方法。）
- 它們與非區域性變數的不同之處在於，它們在函式呼叫結束時會消失。特別是，它們仍然對子 shell 和子函式呼叫可見。此外，與非區域性變數一樣，它們可以匯出到環境中，以便子程序也可以看到它們。

實際上，使用 local 將變數區域性化到函式呼叫就像將函式呼叫放入子 shell 中一樣，只是它隻影響一個變數；其他變數仍然可以保持非“區域性”。

	提示在函式內部設定的變數（透過賦值、for 迴圈或其他內建命令）應該使用內建命令 `local` 標記為“區域性”，以避免意外影響函式外部的程式碼，除非明確希望呼叫者看到新的值。

需要注意的是，雖然 Bash 中的區域性變數非常有用，但它們不像大多數其他程式語言中的區域性變數那樣區域性，因為子函式呼叫可以訪問它們。例如，這段指令碼

#!/bin/bash

foo=bar

function f1 ()
{
  echo "$foo"
}

function f2 ()
{
  local foo=baz
  f1 # prints 'baz'
}

f2

實際上會列印 baz 而不是 bar。這是因為 $foo 的原始值在 f2 返回之前被隱藏了。（在程式語言理論中，像 $foo 這樣的變數被稱為“動態作用域”而不是“詞法作用域”。）

local 和子 shell 之間的一個區別是，子 shell 最初從其父 shell 獲取其變數，而像 local foo 這樣的語句會立即隱藏 $foo 的先前值；也就是說，$foo 成為區域性未設定。如果希望將區域性 $foo 初始化為現有 $foo 的值，則必須使用 local foo="$foo" 這樣的語句顯式指定。

當函式退出時，變數會恢復其在 local 宣告之前的值（或者如果它們之前是未設定的，它們會簡單地變為未設定）。有趣的是，這意味著像這樣的一段指令碼

#!/bin/bash

function f ()
{
  foo=baz
  local foo=bip
}

foo=bar
f
echo "$foo"

實際上會列印 baz：函式中的 foo=baz 語句在變數區域性化之前生效，因此在函式返回時恢復的值是 baz。

由於 local 只是一個可執行命令，因此函式可以在執行時決定是否將給定變數區域性化，因此這段指令碼

#!/bin/bash

function f ()
{
  if [[ "$1" == 'yes' ]] ; then
    local foo
  fi
  foo=baz
}

foo=bar
f yes # modifies a localized $foo, so has no effect
echo "$foo" # prints 'bar'
f # modifies the non-localized $foo, setting it to 'baz'
echo "$foo" # prints 'baz'

實際上會列印

bar
baz