Shell 函数的知识与实践

Shell 函数介绍

在学习 Shell 函数之前，我们先回忆一下 Linux 中的 alias（别名）功能。比如我们常用 ll 代替 ls -l --color=auto，就是通过别名实现的：

# 直接执行详细列表命令，显示/home目录内容（--color=auto自动为文件着色）
[bq@controller shell 14:15:42]$ ls -l --color=auto /home
总用量 0
drwx------. 5 bq bq 124 8月  23 14:15 bq# 创建别名：用ll代替ls -l --color=auto
[bq@shell ~]$ alias ll='ls -l --color=auto'# 用别名执行，效果和原命令完全一致
[bq@controller shell 14:25:23]$ ll /home/
总用量 0
drwx------. 5 bq bq 124 8月  23 14:15 bq

Shell 函数和别名类似，都能简化操作，但功能更强大。简单来说，函数就是把一段重复使用的代码 “打包”，起一个名字。之后想使用这段代码时，直接调用这个名字就行。如果需要修改这段代码，只改 “打包” 好的那一份，所有调用的地方都会同步更新。我们也可以把函数存到单独的文件里，需要时再加载使用。

使用 Shell 函数的好处：

• 减少重复代码：一段代码多次用，定义成函数后不用反复写，提高开发效率。
• 增强可读性：用有意义的函数名代替一堆命令，代码更易懂、易维护。
• 实现模块化：把功能拆分成函数，让脚本更通用，方便移植到其他场景。

小贴士：Linux 系统中的近 2000 个命令，其实都可以理解为 Shell 的 “内置函数”，可见函数在 Shell 中的重要性。

Shell 函数的语法

Shell 函数有多种定义方式，核心都是 “函数名 + 代码块”，以下是常见格式：

标准写法：

function 函数名 () {指令...  # 函数要执行的代码return n  # 可选，返回一个状态值（0-255，0表示成功）
}

简化写法 1：省略小括号 ()

function 函数名 {  # 去掉了函数名后的()，其他和标准写法一致指令...return n
}

简化写法 2：省略 function 关键字

函数名 () {  # 去掉了function，保留()和代码块指令...return n
}

三种写法功能完全一样，实际使用中可以根据习惯选择。

Shell 函数的执行

Shell 函数分为 “不带参数” 和 “带参数” 两种，执行方式略有不同，下面详细说明：

1. 不带参数的函数执行

直接输入函数名即可（注意：函数名后不要加小括号），格式：

函数名  # 直接调用函数

重要说明（必看）：

• 调用函数时，不要加 function 关键字，也不要加小括号（比如定义了 hello()，调用时直接写 hello）。
• 函数必须 “先定义，后调用”：如果在调用之后才定义函数，Shell 会提示 “命令未找到”。
• 执行优先级：Shell 执行程序的顺序是「系统别名 → 函数 → 系统命令 → 可执行文件」。比如如果有一个别名 ll、一个函数 ll 和系统命令 ll，执行 ll 时会先执行别名。
• 变量共享：函数和调用它的脚本会共用变量，但可以用 local 定义 “局部变量”（仅在函数内有效，函数结束后消失）。
• return 和 exit 的区别：return 是退出函数，返回一个状态值给调用者；exit 是直接退出整个脚本，返回状态值给当前 Shell。
• 外部函数加载：如果函数存放在单独的文件中，需要用 source 文件名 或 . 文件名 加载后才能调用（source 和 . 作用相同）。

2. 带参数的函数执行

调用时在函数名后直接跟参数，格式：

函数名 参数1 参数2  # 参数之间用空格分隔

参数说明：

• 函数内部用 “位置参数” 接收参数：$1 表示第 1 个参数，$2 表示第 2 个参数，$# 表示参数总数，$* 或 $@ 表示所有参数，$? 表示上一条命令的返回值。
• 临时覆盖父脚本参数：函数执行时，父脚本的参数会被函数参数临时 “掩盖”，函数执行完后，父脚本参数恢复正常。
• $0 特殊：始终表示父脚本的文件名，不会被函数参数影响。

Shell 函数的基础实践

示例 1：简单的 hello 函数（验证 “先定义后调用”）

实验流程：

1. 编写脚本，先定义 hello 函数（输出 “Hello World !”），再调用函数，观察执行结果。
2. 编写另一个脚本，先调用 hello 函数，再定义函数，观察错误结果。

详细步骤：

# 脚本1：先定义函数，再调用
[bq@shell ~]$ cat fun1.sh 
#!/bin/bash
# 定义hello函数：输出Hello World !
function hello () {echo "Hello World !"
}
# 调用hello函数（直接写函数名）
hello# 执行脚本，成功输出结果
[bq@shell ~]$ bash fun1.sh 
Hello World !# 脚本2：先调用函数，再定义（错误示范）
[bq@shell ~]$ cat fun2.sh 
#!/bin/bash
# 先调用hello函数（此时函数还未定义）
hello
# 后定义hello函数
function hello () {echo "Hello World !"
}# 执行脚本，提示“hello: 命令未找到”（因为调用时函数还不存在）
[bq@shell ~]$ bash fun2.sh
fun2.sh: line 2: hello: command not found

结论：函数必须先定义，后调用，否则会报错。

示例 2：调用外部文件中的函数

实验流程：

1. 创建一个存放函数的文件 mylib（定义 hello 函数）。
2. 编写脚本 fun3.sh，通过 source 加载 mylib 中的函数，然后调用。
3. 执行脚本，验证能否成功调用外部函数。

详细步骤：

# 1. 创建存放函数的文件mylib
[bq@shell ~]$ cat >> mylib << 'EOF'  # 用here document写入内容，'EOF'表示内容中的变量不解析
function hello () {echo "Hello World !"  # 函数功能：输出Hello World !
}
EOF# 2. 编写调用脚本fun3.sh
[bq@shell ~]$ cat fun3.sh 
#!/bin/bash
# 检查mylib文件是否存在且可读（-r选项：判断文件存在且可读）
if [ -r mylib ];thensource mylib  # 加载mylib文件中的函数（source等同于. mylib）
elseecho "mylib文件不存在或不可读"  # 如果文件不存在，提示错误exit 1  # 退出脚本，返回状态码1（表示执行失败）
fi
hello  # 调用加载的hello函数# 3. 执行脚本，成功调用外部函数
[bq@shell ~]$ bash fun3.sh 
Hello World !

结论：通过 source 可以加载外部文件中的函数，实现代码复用。

示例 3：带参数的函数（根据输入输出彩色文字）

实验流程：

1. 定义 print 函数，接收参数 PASS/FAIL/DONE，分别输出绿色、红色、紫色文字；其他参数提示用法。
2. 脚本中通过 read 命令获取用户输入，传给 print 函数。
3. 测试不同输入（PASS/FAIL/DONE/ 其他文字），观察输出结果。

详细步骤：

# 编写脚本fun4.sh
[bq@shell ~]$ cat fun4.sh 
#!/bin/bash
# 定义print函数：根据参数输出彩色文字
function print () {# 判断参数是否为PASS：输出绿色文字（\033[1;32m是绿色高亮，\033[0;39m恢复默认颜色）if [ "$1" == "PASS" ];thenecho -e '\033[1;32mPASS\033[0;39m'  # -e选项：解析转义字符（如颜色控制符）# 判断参数是否为FAIL：输出红色文字elif [ "$1" == "FAIL" ];thenecho -e '\033[1;31mFAIL\033[0;39m'# 判断参数是否为DONE：输出紫色文字elif [ "$1" == "DONE" ];thenecho -e '\033[1;35mDONE\033[0;39m'# 其他参数：提示用法elseecho "Usage: print PASS|FAIL|DONE"fi
}
# 交互式读取用户输入，-p选项：显示提示文字
read -p "请输入你想要打印的内容：" str
# 调用print函数，传入用户输入的参数
print $str# 测试1：输入PASS（输出绿色PASS）
[bq@shell ~]$ bash fun4.sh 
请输入你想要打印的内容：PASS
PASS  # 实际显示为绿色高亮# 测试2：输入FAIL（输出红色FAIL）
[bq@shell ~]$ bash fun4.sh 
请输入你想要打印的内容：FAIL
FAIL  # 实际显示为红色高亮# 测试3：输入DONE（输出紫色DONE）
[bq@shell ~]$ bash fun4.sh 
请输入你想要打印的内容：DONE
DONE  # 实际显示为紫色高亮# 测试4：输入其他文字（提示用法）
[bq@shell ~]$ bash fun4.sh 
请输入你想要打印的内容：hello
Usage: print PASS|FAIL|DONE

补充说明：

• read -p "提示信息" 变量名：用于交互式获取用户输入，-p 显示提示文字。
• 颜色控制符：\033[1;32m 中，1 表示高亮，32 表示绿色（31 = 红，35 = 紫），\033[0;39m 用于恢复默认颜色，避免后续文字也变色。

示例 4：函数参数与脚本参数的关系

实验流程：

1. 编写脚本 fun5.sh，定义 print 函数（逻辑同示例 3），脚本中通过 $2 获取第二个参数传给函数。
2. 测试脚本传入不同参数，观察函数是否使用脚本的参数，以及 $0 的值（脚本名还是函数名）。

详细步骤：

# 编写脚本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始终表示脚本名（而非函数名）echo "Usage: $0 PASS|FAIL|DONE"fi
}
str=$2  # 脚本的第二个参数赋值给变量str
print $str  # 函数使用脚本的第二个参数# 测试1：脚本传入两个参数（PASS和FAIL）
[bq@shell ~]$ bash fun5.sh PASS FAIL
FAIL  # 函数接收的是脚本的第二个参数（FAIL），输出红色FAIL# 测试2：脚本不传入参数（触发else分支）
[bq@shell ~]$ bash fun5.sh 
Usage: fun5.sh PASS|FAIL|DONE  # $0显示为脚本名fun5.sh，而非函数名print

结论：

• 函数参数需要显式从脚本参数中传递（如脚本的 $2 传给函数的 $1）。
• $0 始终表示当前脚本的文件名，和函数名无关。

企业级 URL 检测脚本

实验流程：

1. 定义 usage 函数：提示脚本用法（如参数错误时调用）。
2. 定义 check_url 函数：用 wget 检测 URL 是否可访问。
3. 定义 main 函数：检查参数数量，调用 check_url 函数。
4. 执行脚本，测试有效 URL（如百度）和无效 URL，观察结果。

详细步骤：

# 编写检测脚本check_url.sh
[bq@shell ~]$ cat check_url.sh 
#!/bin/bash
# 用法提示函数：当参数错误时调用
function usage () {echo "usage: $0 url"  # 提示正确用法：脚本名 + URLexit 1  # 退出脚本，状态码1表示错误
}# URL检测函数：接收URL参数，判断是否可访问
function check_url () {# wget选项说明：# --spider：模拟爬虫（只检查URL是否存在，不下载内容）# -q：安静模式（不输出日志）# -o /dev/null：将日志输出到“黑洞”（彻底不显示）# --tries=1：尝试1次（失败不重试）# -T 5：超时时间5秒wget --spider -q -o /dev/null --tries=1 -T 5 $1# 判断上一条命令的返回值（$?）：0表示成功，非0表示失败[ $? -eq 0 ] && echo "$1 is accessable" || echo "$1 is not accessable"
}# 主函数：处理参数，调用检测函数
function main () {[ $# -ne 1 ] && usage  # 如果参数数量不是1，调用usage函数提示用法check_url $1  # 调用检测函数，传入URL参数
}# 执行主函数，$*表示所有参数（传给main函数）
main $*# 测试1：检测有效URL（百度）
[bq@shell ~]$ bash check_url.sh www.baidu.com
www.baidu.com is accessable  # 可访问# 测试2：检测无效URL（不存在的域名）
[bq@shell ~]$ bash check_url.sh www.bq.com
www.bq.com is not accessable  # 不可访问# 测试3：参数错误（不传参数）
[bq@shell ~]$ bash check_url.sh 
usage: check_url.sh url  # 调用usage函数提示用法

实战价值：可批量检测网站可用性，结合定时任务（crontab）实现自动监控。

函数的递归调用（函数调用自身）

递归是指函数自己调用自己，适用于有明确终止条件的问题（如求和、阶乘）。

示例 1：递归求 1+2+…+n 的和

实验流程：

1. 定义 sum_out 函数：如果 n=1，返回 1；否则返回 n + sum_out(n-1)（自身调用）。
2. 脚本接收用户输入的整数 n，调用函数计算和并输出。
3. 测试输入 10（预期结果 55），验证正确性。

详细步骤：

# 编写求和脚本sum.sh
[bq@shell ~]$ cat sum.sh 
#!/bin/bash
# 递归求和函数：计算1+2+...+$1的和
function sum_out() {# 终止条件：当参数为1时，和为1if [ $1 -eq 1 ];thensum=1else# 递归调用：n的和 = n + (n-1)的和（通过$(sum_out $[ $1 - 1 ])获取n-1的和）sum=$[ $1 + $(sum_out $[ $1 - 1 ]) ]fiecho $sum  # 输出计算结果
}
# 读取用户输入的整数
read -p "输入一个你想计算和的整数：" num
# 调用递归函数，传入用户输入的数字
sum_out $num# 测试：输入10（1+2+...+10=55）
[bq@shell ~]$ bash sum.sh 
输入一个你想计算和的整数：10
55  # 结果正确

示例 2：递归求 n 的阶乘（12…*n）

实验流程：

1. 定义 fact_out 函数：如果 n=1，返回 1；否则返回 n * fact_out(n-1)。
2. 脚本接收用户输入的整数 n，调用函数计算阶乘并输出。
3. 测试输入 10（预期结果 3628800），验证正确性。

详细步骤：

# 编写阶乘脚本fact.sh
[bq@shell ~]$ cat fact.sh 
#!/bin/bash
# 递归阶乘函数：计算1*2*...*$1的积
function fact_out() {# 终止条件：当参数为1时，阶乘为1if [ $1 -eq 1 ];thensum=1else# 递归调用：n的阶乘 = n * (n-1)的阶乘sum=$[ $1 * $(fact_out $[ $1 - 1 ]) ]fiecho $sum  # 输出计算结果
}
# 读取用户输入的整数
read -p "输入一个你想计算阶乘的整数：" num
# 调用递归函数，传入用户输入的数字
fact_out $num# 测试：输入10（10! = 3628800）
[bq@shell ~]$ bash fact.sh 
输入一个你想计算阶乘的整数：10
3628800  # 结果正确

示例 3：fork 炸弹（危险！仅作原理了解）

fork 炸弹是一种通过递归创建大量进程耗尽系统资源的恶意代码，原理是函数不断自我复制并后台运行。

代码解析：

:(){ :|:& };:  # fork炸弹核心代码

逐部分解释：

• :()：定义一个函数，函数名是 :（冒号）。

• { :|:& }
  

  ：函数体内容：

  • :：调用函数自身（递归）。
  • |：管道符，将左边的输出作为右边的输入，同时触发两次函数调用。
  • &：将进程放入后台运行，允许同时创建更多子进程。

• ;：结束函数定义。

• :：调用函数，触发 “爆炸”。

危害：函数会无限制创建子进程，很快耗尽 CPU、内存等资源，导致系统卡死。

防御措施：限制用户可创建的最大进程数（临时生效）：

# 限制当前用户最多创建100个进程（ulimit -u 限制用户最大进程数）
[bq@shell ~]$ ulimit -u 100

警告：切勿在生产环境中执行 fork 炸弹代码！

总结

Shell 函数通过 “封装重复代码” 提升了脚本的简洁性和可维护性，掌握函数的定义、参数传递、递归调用等技巧，能大幅提高 Shell 脚本开发效率。实际使用中，建议将通用函数整理到单独的文件中，通过 source 加载复用，形成自己的 “函数库”。