Shell 函數的知識與實踐

Shell 函數介紹

在學習 Shell 函數之前，我們先回憶一下 Linux 中的 alias（別名）功能。比如我們常用 ll 代替 ls -l --color=auto，就是通過別名實現的：

# 直接執行詳細列表命令，顯示/home目錄內容（--color=auto自動為文件著色）
[bq@controller shell 14:15:42]$ ls -l --color=auto /home
總用量 0
drwx------. 5 bq bq 124 8月  23 14:15 bq# 創建別名：用ll代替ls -l --color=auto
[bq@shell ~]$ alias ll='ls -l --color=auto'# 用別名執行，效果和原命令完全一致
[bq@controller shell 14:25:23]$ ll /home/
總用量 0
drwx------. 5 bq bq 124 8月  23 14:15 bq

Shell 函數和別名類似，都能簡化操作，但功能更強大。簡單來說，函數就是把一段重復使用的代碼 “打包”，起一個名字。之后想使用這段代碼時，直接調用這個名字就行。如果需要修改這段代碼，只改 “打包” 好的那一份，所有調用的地方都會同步更新。我們也可以把函數存到單獨的文件里，需要時再加載使用。

使用 Shell 函數的好處：

• 減少重復代碼：一段代碼多次用，定義成函數后不用反復寫，提高開發效率。
• 增強可讀性：用有意義的函數名代替一堆命令，代碼更易懂、易維護。
• 實現模塊化：把功能拆分成函數，讓腳本更通用，方便移植到其他場景。

小貼士：Linux 系統中的近 2000 個命令，其實都可以理解為 Shell 的 “內置函數”，可見函數在 Shell 中的重要性。

Shell 函數的語法

Shell 函數有多種定義方式，核心都是 “函數名 + 代碼塊”，以下是常見格式：

標準寫法：

function 函數名 () {指令...  # 函數要執行的代碼return n  # 可選，返回一個狀態值（0-255，0表示成功）
}

簡化寫法 1：省略小括號 ()

function 函數名 {  # 去掉了函數名后的()，其他和標準寫法一致指令...return n
}

簡化寫法 2：省略 function 關鍵字

函數名 () {  # 去掉了function，保留()和代碼塊指令...return n
}

三種寫法功能完全一樣，實際使用中可以根據習慣選擇。

Shell 函數的執行

Shell 函數分為 “不帶參數” 和 “帶參數” 兩種，執行方式略有不同，下面詳細說明：

1. 不帶參數的函數執行

直接輸入函數名即可（注意：函數名后不要加小括號），格式：

函數名  # 直接調用函數

重要說明（必看）：

• 調用函數時，不要加 function 關鍵字，也不要加小括號（比如定義了 hello()，調用時直接寫 hello）。
• 函數必須 “先定義，后調用”：如果在調用之后才定義函數，Shell 會提示 “命令未找到”。
• 執行優先級：Shell 執行程序的順序是「系統別名 → 函數 → 系統命令 → 可執行文件」。比如如果有一個別名 ll、一個函數 ll 和系統命令 ll，執行 ll 時會先執行別名。
• 變量共享：函數和調用它的腳本會共用變量，但可以用 local 定義 “局部變量”（僅在函數內有效，函數結束后消失）。
• return 和 exit 的區別：return 是退出函數，返回一個狀態值給調用者；exit 是直接退出整個腳本，返回狀態值給當前 Shell。
• 外部函數加載：如果函數存放在單獨的文件中，需要用 source 文件名 或 . 文件名 加載后才能調用（source 和 . 作用相同）。

2. 帶參數的函數執行

調用時在函數名后直接跟參數，格式：

函數名 參數1 參數2  # 參數之間用空格分隔

參數說明：

• 函數內部用 “位置參數” 接收參數：$1 表示第 1 個參數，$2 表示第 2 個參數，$# 表示參數總數，$* 或 $@ 表示所有參數，$? 表示上一條命令的返回值。
• 臨時覆蓋父腳本參數：函數執行時，父腳本的參數會被函數參數臨時 “掩蓋”，函數執行完后，父腳本參數恢復正常。
• $0 特殊：始終表示父腳本的文件名，不會被函數參數影響。

Shell 函數的基礎實踐

示例 1：簡單的 hello 函數（驗證 “先定義后調用”）

實驗流程：

1. 編寫腳本，先定義 hello 函數（輸出 “Hello World !”），再調用函數，觀察執行結果。
2. 編寫另一個腳本，先調用 hello 函數，再定義函數，觀察錯誤結果。

詳細步驟：

# 腳本1：先定義函數，再調用
[bq@shell ~]$ cat fun1.sh 
#!/bin/bash
# 定義hello函數：輸出Hello World !
function hello () {echo "Hello World !"
}
# 調用hello函數（直接寫函數名）
hello# 執行腳本，成功輸出結果
[bq@shell ~]$ bash fun1.sh 
Hello World !# 腳本2：先調用函數，再定義（錯誤示范）
[bq@shell ~]$ cat fun2.sh 
#!/bin/bash
# 先調用hello函數（此時函數還未定義）
hello
# 后定義hello函數
function hello () {echo "Hello World !"
}# 執行腳本，提示“hello: 命令未找到”（因為調用時函數還不存在）
[bq@shell ~]$ bash fun2.sh
fun2.sh: line 2: hello: command not found

結論：函數必須先定義，后調用，否則會報錯。

示例 2：調用外部文件中的函數

實驗流程：

1. 創建一個存放函數的文件 mylib（定義 hello 函數）。
2. 編寫腳本 fun3.sh，通過 source 加載 mylib 中的函數，然后調用。
3. 執行腳本，驗證能否成功調用外部函數。

詳細步驟：

# 1. 創建存放函數的文件mylib
[bq@shell ~]$ cat >> mylib << 'EOF'  # 用here document寫入內容，'EOF'表示內容中的變量不解析
function hello () {echo "Hello World !"  # 函數功能：輸出Hello World !
}
EOF# 2. 編寫調用腳本fun3.sh
[bq@shell ~]$ cat fun3.sh 
#!/bin/bash
# 檢查mylib文件是否存在且可讀（-r選項：判斷文件存在且可讀）
if [ -r mylib ];thensource mylib  # 加載mylib文件中的函數（source等同于. mylib）
elseecho "mylib文件不存在或不可讀"  # 如果文件不存在，提示錯誤exit 1  # 退出腳本，返回狀態碼1（表示執行失敗）
fi
hello  # 調用加載的hello函數# 3. 執行腳本，成功調用外部函數
[bq@shell ~]$ bash fun3.sh 
Hello World !

結論：通過 source 可以加載外部文件中的函數，實現代碼復用。

示例 3：帶參數的函數（根據輸入輸出彩色文字）

實驗流程：

1. 定義 print 函數，接收參數 PASS/FAIL/DONE，分別輸出綠色、紅色、紫色文字；其他參數提示用法。
2. 腳本中通過 read 命令獲取用戶輸入，傳給 print 函數。
3. 測試不同輸入（PASS/FAIL/DONE/ 其他文字），觀察輸出結果。

詳細步驟：

# 編寫腳本fun4.sh
[bq@shell ~]$ cat fun4.sh 
#!/bin/bash
# 定義print函數：根據參數輸出彩色文字
function print () {# 判斷參數是否為PASS：輸出綠色文字（\033[1;32m是綠色高亮，\033[0;39m恢復默認顏色）if [ "$1" == "PASS" ];thenecho -e '\033[1;32mPASS\033[0;39m'  # -e選項：解析轉義字符（如顏色控制符）# 判斷參數是否為FAIL：輸出紅色文字elif [ "$1" == "FAIL" ];thenecho -e '\033[1;31mFAIL\033[0;39m'# 判斷參數是否為DONE：輸出紫色文字elif [ "$1" == "DONE" ];thenecho -e '\033[1;35mDONE\033[0;39m'# 其他參數：提示用法elseecho "Usage: print PASS|FAIL|DONE"fi
}
# 交互式讀取用戶輸入，-p選項：顯示提示文字
read -p "請輸入你想要打印的內容：" str
# 調用print函數，傳入用戶輸入的參數
print $str# 測試1：輸入PASS（輸出綠色PASS）
[bq@shell ~]$ bash fun4.sh 
請輸入你想要打印的內容：PASS
PASS  # 實際顯示為綠色高亮# 測試2：輸入FAIL（輸出紅色FAIL）
[bq@shell ~]$ bash fun4.sh 
請輸入你想要打印的內容：FAIL
FAIL  # 實際顯示為紅色高亮# 測試3：輸入DONE（輸出紫色DONE）
[bq@shell ~]$ bash fun4.sh 
請輸入你想要打印的內容：DONE
DONE  # 實際顯示為紫色高亮# 測試4：輸入其他文字（提示用法）
[bq@shell ~]$ bash fun4.sh 
請輸入你想要打印的內容：hello
Usage: print PASS|FAIL|DONE

補充說明：

• read -p "提示信息" 變量名：用于交互式獲取用戶輸入，-p 顯示提示文字。
• 顏色控制符：\033[1;32m 中，1 表示高亮，32 表示綠色（31 = 紅，35 = 紫），\033[0;39m 用于恢復默認顏色，避免后續文字也變色。

示例 4：函數參數與腳本參數的關系

實驗流程：

1. 編寫腳本 fun5.sh，定義 print 函數（邏輯同示例 3），腳本中通過 $2 獲取第二個參數傳給函數。
2. 測試腳本傳入不同參數，觀察函數是否使用腳本的參數，以及 $0 的值（腳本名還是函數名）。

詳細步驟：

# 編寫腳本fun5.sh
[bq@shell ~]$ cat fun5.sh 
#!/bin/bash
function print () {if [ "$1" == "PASS" ];thenecho -e '\033[1;32mPASS\033[0;39m'elif [ "$1" == "FAIL" ];thenecho -e '\033[1;31mFAIL\033[0;39m'elif [ "$1" == "DONE" ];thenecho -e '\033[1;35mDONE\033[0;39m'else# $0始終表示腳本名（而非函數名）echo "Usage: $0 PASS|FAIL|DONE"fi
}
str=$2  # 腳本的第二個參數賦值給變量str
print $str  # 函數使用腳本的第二個參數# 測試1：腳本傳入兩個參數（PASS和FAIL）
[bq@shell ~]$ bash fun5.sh PASS FAIL
FAIL  # 函數接收的是腳本的第二個參數（FAIL），輸出紅色FAIL# 測試2：腳本不傳入參數（觸發else分支）
[bq@shell ~]$ bash fun5.sh 
Usage: fun5.sh PASS|FAIL|DONE  # $0顯示為腳本名fun5.sh，而非函數名print

結論：

• 函數參數需要顯式從腳本參數中傳遞（如腳本的 $2 傳給函數的 $1）。
• $0 始終表示當前腳本的文件名，和函數名無關。

企業級 URL 檢測腳本

實驗流程：

1. 定義 usage 函數：提示腳本用法（如參數錯誤時調用）。
2. 定義 check_url 函數：用 wget 檢測 URL 是否可訪問。
3. 定義 main 函數：檢查參數數量，調用 check_url 函數。
4. 執行腳本，測試有效 URL（如百度）和無效 URL，觀察結果。

詳細步驟：

# 編寫檢測腳本check_url.sh
[bq@shell ~]$ cat check_url.sh 
#!/bin/bash
# 用法提示函數：當參數錯誤時調用
function usage () {echo "usage: $0 url"  # 提示正確用法：腳本名 + URLexit 1  # 退出腳本，狀態碼1表示錯誤
}# URL檢測函數：接收URL參數，判斷是否可訪問
function check_url () {# wget選項說明：# --spider：模擬爬蟲（只檢查URL是否存在，不下載內容）# -q：安靜模式（不輸出日志）# -o /dev/null：將日志輸出到“黑洞”（徹底不顯示）# --tries=1：嘗試1次（失敗不重試）# -T 5：超時時間5秒wget --spider -q -o /dev/null --tries=1 -T 5 $1# 判斷上一條命令的返回值（$?）：0表示成功，非0表示失敗[ $? -eq 0 ] && echo "$1 is accessable" || echo "$1 is not accessable"
}# 主函數：處理參數，調用檢測函數
function main () {[ $# -ne 1 ] && usage  # 如果參數數量不是1，調用usage函數提示用法check_url $1  # 調用檢測函數，傳入URL參數
}# 執行主函數，$*表示所有參數（傳給main函數）
main $*# 測試1：檢測有效URL（百度）
[bq@shell ~]$ bash check_url.sh www.baidu.com
www.baidu.com is accessable  # 可訪問# 測試2：檢測無效URL（不存在的域名）
[bq@shell ~]$ bash check_url.sh www.bq.com
www.bq.com is not accessable  # 不可訪問# 測試3：參數錯誤（不傳參數）
[bq@shell ~]$ bash check_url.sh 
usage: check_url.sh url  # 調用usage函數提示用法

實戰價值：可批量檢測網站可用性，結合定時任務（crontab）實現自動監控。

函數的遞歸調用（函數調用自身）

遞歸是指函數自己調用自己，適用于有明確終止條件的問題（如求和、階乘）。

示例 1：遞歸求 1+2+…+n 的和

實驗流程：

1. 定義 sum_out 函數：如果 n=1，返回 1；否則返回 n + sum_out(n-1)（自身調用）。
2. 腳本接收用戶輸入的整數 n，調用函數計算和并輸出。
3. 測試輸入 10（預期結果 55），驗證正確性。

詳細步驟：

# 編寫求和腳本sum.sh
[bq@shell ~]$ cat sum.sh 
#!/bin/bash
# 遞歸求和函數：計算1+2+...+$1的和
function sum_out() {# 終止條件：當參數為1時，和為1if [ $1 -eq 1 ];thensum=1else# 遞歸調用：n的和 = n + (n-1)的和（通過$(sum_out $[ $1 - 1 ])獲取n-1的和）sum=$[ $1 + $(sum_out $[ $1 - 1 ]) ]fiecho $sum  # 輸出計算結果
}
# 讀取用戶輸入的整數
read -p "輸入一個你想計算和的整數：" num
# 調用遞歸函數，傳入用戶輸入的數字
sum_out $num# 測試：輸入10（1+2+...+10=55）
[bq@shell ~]$ bash sum.sh 
輸入一個你想計算和的整數：10
55  # 結果正確

示例 2：遞歸求 n 的階乘（12…*n）

實驗流程：

1. 定義 fact_out 函數：如果 n=1，返回 1；否則返回 n * fact_out(n-1)。
2. 腳本接收用戶輸入的整數 n，調用函數計算階乘并輸出。
3. 測試輸入 10（預期結果 3628800），驗證正確性。

詳細步驟：

# 編寫階乘腳本fact.sh
[bq@shell ~]$ cat fact.sh 
#!/bin/bash
# 遞歸階乘函數：計算1*2*...*$1的積
function fact_out() {# 終止條件：當參數為1時，階乘為1if [ $1 -eq 1 ];thensum=1else# 遞歸調用：n的階乘 = n * (n-1)的階乘sum=$[ $1 * $(fact_out $[ $1 - 1 ]) ]fiecho $sum  # 輸出計算結果
}
# 讀取用戶輸入的整數
read -p "輸入一個你想計算階乘的整數：" num
# 調用遞歸函數，傳入用戶輸入的數字
fact_out $num# 測試：輸入10（10! = 3628800）
[bq@shell ~]$ bash fact.sh 
輸入一個你想計算階乘的整數：10
3628800  # 結果正確

示例 3：fork 炸彈（危險！僅作原理了解）

fork 炸彈是一種通過遞歸創建大量進程耗盡系統資源的惡意代碼，原理是函數不斷自我復制并后臺運行。

代碼解析：

:(){ :|:& };:  # fork炸彈核心代碼

逐部分解釋：

• :()：定義一個函數，函數名是 :（冒號）。

• { :|:& }
  

  ：函數體內容：

  • :：調用函數自身（遞歸）。
  • |：管道符，將左邊的輸出作為右邊的輸入，同時觸發兩次函數調用。
  • &：將進程放入后臺運行，允許同時創建更多子進程。

• ;：結束函數定義。

• :：調用函數，觸發 “爆炸”。

危害：函數會無限制創建子進程，很快耗盡 CPU、內存等資源，導致系統卡死。

防御措施：限制用戶可創建的最大進程數（臨時生效）：

# 限制當前用戶最多創建100個進程（ulimit -u 限制用戶最大進程數）
[bq@shell ~]$ ulimit -u 100

警告：切勿在生產環境中執行 fork 炸彈代碼！

總結

Shell 函數通過 “封裝重復代碼” 提升了腳本的簡潔性和可維護性，掌握函數的定義、參數傳遞、遞歸調用等技巧，能大幅提高 Shell 腳本開發效率。實際使用中，建議將通用函數整理到單獨的文件中，通過 source 加載復用，形成自己的 “函數庫”。