Shell 脚本高级特性完全指南

信号与信号捕捉工具 trap

信号概述

信号是操作系统与运行程序通信的机制，用于响应特定事件：

• 用户按下 Ctrl+C 时发送 SIGINT 信号
• kill 命令默认发送 SIGTERM 信号
• 系统异常时自动发送特定信号

信号列表 (64个信号)

传统信号 (1-31号)

实时信号 (34-64号)

重要提示：

1. SIGKILL (9) 和 SIGSTOP (19) 不能被捕获、阻塞或忽略
2. 实时信号（34-64）没有预定义含义，用于应用程序自定义
3. 信号 32 和 33 为系统保留，未列出
4. 使用 kill -L 命令可查看当前系统的完整信号列表

trap 基本功能

trap 是 Shell 脚本中用于捕获和处理信号的强大工具：

• 捕获特定信号并执行指定操作
• 实现优雅退出和资源清理
• 忽略特定信号防止意外中断
• 记录错误日志和诊断信息

基本语法

trap command signal [signal ...]

常用信号处理场景

trap 使用示例

示例 1：捕获 SIGINT 执行清理

#!/bin/bash

cleanup() {
    echo "脚本被中断,正在执行清理操作..."
    # 清理资源：关闭文件、删除临时文件等
    rm -f /tmp/tempfile
    exit 1
}

# 捕获 SIGINT 信号并执行 cleanup 函数
trap cleanup SIGINT

echo "脚本正在运行，按 Ctrl+C 测试信号捕获..."
while true; do
    sleep 1
done

示例 2：捕获多个信号

#!/bin/bash

handle_signals() {
    case $1 in
        SIGINT)
            echo "接收到中断信号,正在退出..."
            ;;
        SIGTERM)
            echo "接收到终止信号,正在退出..."
            ;;
        *)
            echo "接收到未知信号: $1"
            ;;
    esac
    # 执行清理操作
    exit 1
}

# 捕获多个信号
trap 'handle_signals SIGINT' SIGINT
trap 'handle_signals SIGTERM' SIGTERM

echo "脚本正在运行，等待信号（可发送 SIGINT 或 SIGTERM 测试）..."
while true; do
    sleep 1
done

示例 3：忽略特定信号

#!/bin/bash

# 忽略 CTRL+C 信号 (SIGINT)
trap '' INT

echo "已忽略 Ctrl+C 中断信号，脚本将无法通过 Ctrl+C 终止"
echo "测试：尝试按下 Ctrl+C..."
sleep 5
echo "测试完成"

示例 4：恢复默认行为

#!/bin/bash

# 初始忽略 SIGINT
trap '' SIGINT
echo "当前忽略 Ctrl+C"

# 5秒后恢复默认行为
sleep 5
trap - SIGINT
echo "已恢复 Ctrl+C 的默认行为"

echo "现在可以按 Ctrl+C 终止脚本..."
while true; do
    sleep 1
done

mktemp（临时文件创建工具）

基本语法

mktemp [OPTION]... [TEMPLATE]

• TEMPLATE：必须包含至少 6 个连续 X (如 tmp.XXXXXX)

常用选项

使用示例

# 创建临时文件
mktemp tmp.XXXXXX

# 创建临时目录
mktemp -d tmpdir.XXXXXX

# 指定父目录
mktemp -p /custom/path tmp.XXXXXX

# 添加后缀
mktemp --suffix=.log tmpXXXXXX

# 预览模式
mktemp -u tmp.XXXXXX

注意事项

1. 默认权限：仅所有者可访问 (600)
2. 需手动删除临时文件
3. 避免使用 -u 防止竞态条件

install 命令

基本语法

install [OPTION]... SOURCE DEST
install [OPTION]... SOURCE... DIRECTORY
install [OPTION]... -d DIRECTORY...

常用选项

使用示例

# 复制文件并设置权限
install -m 0755 script.sh /usr/local/bin/

# 复制文件并设置所有者
install -o user -g group file.txt /target/

# 创建目录
install -d /path/to/newdir

# 复制多个文件
install file1 file2 /target/directory/

# 保留时间戳
install -p source dest

注意事项

1. 需要足够权限修改目标位置
2. 默认覆盖已存在文件（使用 --backup 备份）
3. 组合选项实现复杂操作

数组操作

普通数组

# 声明与赋值
arr[0]="A"
arr[1]="B"
arr=("A" "B" "C")

# 访问元素
echo ${arr[1]}  # 输出 "B"

# 遍历元素
for item in "${arr[@]}"; do
    echo $item
done

# 数组长度
echo ${#arr[@]}  # 输出 3

# 删除元素
unset arr[1]  # 删除索引1的元素

# 删除整个数组
unset arr

关联数组

# 声明与赋值
declare -A assoc_arr
assoc_arr["key1"]="value1"
assoc_arr["key2"]="value2"

# 访问元素
echo ${assoc_arr["key1"]}  # 输出 "value1"

# 遍历键值对
for key in "${!assoc_arr[@]}"; do
    echo "$key: ${assoc_arr[$key]}"
done

# 检查键存在
if [[ -v assoc_arr["key1"] ]]; then
    echo "键存在"
fi

# 删除操作
unset assoc_arr["key1"]  # 删除单个元素
unset assoc_arr         # 删除整个数组

字符串切片

常用方法

# ${string:start:length} 语法
str="Hello, World!"
echo ${str:7:5}  # 输出 "World"

# ${string:start} 语法
str="Hello, World!"
echo ${str:7}    # 输出 "World!"

# ${string: -length} 语法
str="Hello, World!"
echo ${str: -6}  # 输出 "World!"

# 使用 cut 命令
echo "Hello, World!" | cut -c 8-12  # 输出 "World"

# 模式匹配
str="Hello123World"
num=${str##*[!0-9]*}
num=${num%%*[!0-9]*}
echo $num  # 输出 "123"

变量的高级用法

变量配置方式表

注意：

1. "保持未赋值状态"可能意味着赋值为空字符串
2. var=${str=expr}在str为空时的行为不常见，应避免使用
3. 具体行为可能因Shell版本而异

变量的间接引用

引用方法

# ${!var} 语法 (Bash 4.3+)
var_name="my_var"
my_var="Hello"
echo ${!var_name}  # 输出 "Hello"

# eval 命令
var_name="my_var"
my_var="Hello"
eval temp_var=\$$var_name
echo $temp_var  # 输出 "Hello"

注意事项

1. ${!var}：更安全简洁（推荐）
2. eval：兼容性好但需防注入攻击
3. 避免处理用户输入时使用间接引用

IFS（Internal Field Separator）

基本概念

# 默认值：空格、制表符、换行符
echo "默认IFS: '$IFS'"

# 修改IFS
OLDIFS=$IFS
IFS=','

# 恢复IFS
IFS=$OLDIFS

使用示例

#!/bin/bash
# 处理CSV数据
data="John,30,New York"

# 保存原始IFS
OLDIFS=$IFS
IFS=','

# 读取字段
read -r name age city <<< "$data"
echo "Name: $name"
echo "Age: $age"
echo "City: $city"

# 恢复IFS
IFS=$OLDIFS

注意事项

1. 修改前保存原始值
2. 子shell修改不影响父shell
3. 特殊字符需正确处理
4. 影响命令：read, for循环, 参数扩展等