Linux中shell编程的函数递归用法和脚本自动化讲解

码农101号2025-06-13 12:44

一、函数递归

1.1 函数简介

样式1：函数间调用

  • 函数体内部调用其他的函数名

样式2：文件间调用

  • 函数体内部调用另外一个文件的函数名

  • 需要额外做一步文件source的加载动作

注意：我们将专门提供函数的文件称为 -- 函数库

样式3：函数自调用

  • 函数体内部调用自己的函数名，将复杂的逻辑简单化

1.2 简单实践

需求: 实现数学阶乘的实践

示例：5的阶乘

完整格式：5! = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120

简写格式：5! = 5 * (1 * 2 * 3 * 4) = 5 * 4!

公式: x! = x * (x-1)!

复制代码 
查看脚本内容
[root@localhost ~]# vim a.sh
#!/bin/bash
# 功能：函数自调用实践

# 定制功能函数框架
self_func(){
    # 接收一个参数
    num=$1
    if [ ${num} -eq 1 ];then
        echo 1
    else
        # 定制一个临时本地变量，获取递减后的值
        local temp=$[ ${num} - 1 ]
        # 使用函数自调用方式获取内容
        local result=$(self_func $temp)
        # 格式化输出信息
        echo $[ $result * ${num} ]
    fi
}

# 检测逻辑效果
while true
do
    read -p "请输入一个您要查询的阶乘：" value
    result=$(self_func ${value})
    echo "${value}的阶乘是: ${result}"
done

1.3 案例实践

实践1-遍历制定目录下的所有文件

复制代码 
[root@localhost ~]# vim a.sh
#!/bin/bash
# 功能：扫描目录下所有文件
# 版本：v0.1
# 作者：书记
# 联系：

# 定制功能函数框架
# 定制目录扫描功能函数
scan_dir() {
    # 定制临时局部功能变量
	# cur_dir 当前目录 workdir 工作目录
    local cur_dir workdir
	
	# 接收要检查的目录，进入到目录中
    workdir=$1
    cd ${workdir}
	
	# 对工作目录进行简单判断，根目录没有父目录
    if [ ${workdir} = "/" ]
    then
        cur_dir=""
    else
        cur_dir=$(pwd)
    fi
    
	# 查看当前目录下的文件列表
    for item in $(ls ${cur_dir})
    do
        # 如果文件是目录，则继续查看目录下文件
        if test -d ${item};then
            cd ${item}
            scan_dir ${cur_dir}/${item}
            cd ..
        # 如果文件是普通文件，则输出信息即可
        else
            echo ${cur_dir}/${item}
        fi
    done
}

# 检测逻辑效果
while true
do
    read -p "请输入一个您要查询的目录：" value
    if [ -d ${value} ]
    then
        scan_dir ${value}
    else
        echo "您输入的不是目录，请重新输入!"
    fi
done

二、脚本自动化

2.1 简介

信号 值 描述 信号 值 描述
1 SIGHUP 挂起进程 15 SIGTERM 优雅的终止进程
2 SIGINT 终止进程 17 SIGSTOP 无条件停止进程，不终止进程
3 SIGQUIT 停止进程 18 SIGTSTP 停止或暂停进程，不终止进程
9 SIGKILL 无条件终止进程 19 SIGCONT 继续运行停止的进程

默认情况下，bash shell会忽略收到的任何SIGQUIT(3)和SIGTERM(15)信号（正因为这样交互式shell才不会被意外终止）。但是bash shell会处理收到的SIGHUP(1)和SIGINT(2)信号。

如果bash shell收到SIGHUP信号，它会退出。但在退出之前，它会将信号传给shell启动的所有进程（比如shell脚本）。通过SIGINT信号，可以中断shell，Linux内核停止将CPU的处理时间分配给shell，当这种情况发生时，shell会将SIGINT信号传给shell启动的所有进程。

生成信号

复制代码 
终止进程：
	ctrl+c,
暂停进程：
	ctrl+z,停止的进程继续保留在内存中，并能从停止的位置继续运行
恢复进程:
	jobs查看运行任务，fg num 重新执行
杀死进程:
	kill -9 pid

2.2 信号捕捉

简介

shell编程提供了一种方式，让我们可以随意的控制脚本的运行状态，这就需要涉及到信号的捕获操作。在shell编程中，我们可以借助于 trap命令实现指定shell脚本要watch哪些linux信号并从shell中拦截。如果脚本收到了trap命令中列出的信号，它会阻止它被shell处理，而在本地处理。

trap命令格式

复制代码 
命令格式
	trap commands signals
	
命令示例：
	# 收到指定信号后，执行自定义指令，而不会执行原操作
    trap '触发指令' 信号
     
    # 忽略信号的操作
    trap '' 信号

    # 恢复原信号的操作
    trap '-' 信号
    
    # 列出自定义信号操作
    trap -p
    
    # 当脚本退出时，执行finish函数
    trap finish EXIT

简单实践

实践1-捕获终止信号

复制代码 
查看脚本内容
[root@localhost ~]# vim a.sh
#!/bin/bash
# 功能：脚本信号捕捉

# 捕获关闭信号
trap "echo '你敢关我，就不关，气死你'" SIGINT SIGTERM
trap "echo '走了，不送'" EXIT

# 检测逻辑效果
while true
do
    read -p "请输入一个数据：" value
    echo "您输入的数据是: ${value}"
done

效果：

复制代码 
脚本执行效果
[root@localhost ~]# /bin/bash a.sh
请输入一个数据：4
您输入的数据是: 4
请输入一个数据：^Csignal_trap_test1.sh:行1: 你敢关我，就不关，气死你: 未找到命令

您输入的数据是:
请输入一个数据：^Z
[1]+  已停止               /bin/bash signal_trap_test1.sh
[root@localhost ~]#
[root@localhost ~]# jobs
[1]+  已停止               /bin/bash signal_trap_test1.sh
[root@localhost ~]# fg 1
/bin/bash signal_trap_test1.sh

您输入的数据是:
请输入一个数据：3
您输入的数据是: 3

另开一个终端，直接kill进程
[root@localhost ~]# ps aux | grep sign
root      39142  0.0  0.0 113288  1460 pts/0    S+   17:43   0:00 /bin/bash signal_trap_test1.sh
[root@localhost ~]# kill -9 39142

回到之前的终端查看效果
[root@localhost ~]# fg 1
/bin/bash signal_trap_test1.sh

您输入的数据是:
请输入一个数据：3
您输入的数据是: 3
请输入一个数据：已杀死

实践2-捕获正常退出

复制代码 
查看脚本内容
[root@localhost ~]# vim a.sh
#!/bin/bash
# 功能：脚本信号捕捉

# 捕获关闭信号
trap "echo '走了.不送'" EXIT

value="0"
# 检测逻辑效果
while true
do
    read -p "请输入一个数据：" value
    if [ ${value} == "9" ]
    then
        exit
    else
        echo "您输入的数据是: ${value}"
    fi
done

实践3-移除捕获

复制代码 
查看脚本内容
[root@localhost ~]# vim a.sh
#!/bin/bash
# 功能：移除脚本信号捕捉

# 捕获关闭信号
trap "echo '走了.不送'" EXIT

i=1
# 检测逻辑效果
while [ $i -le 3 ]
do
    read -p "请输入一个数据：" value
    if [ ${value} == "9" ]
    then
        exit
    else
        echo "您输入的数据是: ${value}"
    fi
    let i+=1
done

# 移除捕获信号
trap - EXIT
echo "移除了捕获信号"

三、expect基础

3.1 基础知识

场景需求

在日常工作中，经常会遇到各种重复性的"手工交互"操作，虽然没有什么技术含量，但是相当的重要。在实际的工作场景中，这种重复性的手工操作动作，非常的繁多，但是对于量大的工作来说，效率就非常低效了。所以我们就需要有一种工具，能够简化我们重复的手工操作。

expect简介

expect是一个免费的编程工具，由DonLibes制作，作为Tcl脚本语言的一个扩展,它可以根据程序的提示，模拟标准输入提供给程序，从而实现自动的交互式任务，而无需人为干预,可以用作Unix系统中进行应用程序的自动化控制和测试的软件工具。

说白了，expect就是一套用来实现自动交互功能的软件。它主要应用于执行命令和程序时，系统以交互形式要求输入指定字符串，实现交互通信。在使用的过程中，主要是以脚本文件的样式来存在

官方网站：

https://www.nist.gov/services-resources/software/expect

工具手册：

man expect

软件部署

复制代码 
安装软件
[root@localhost ~]# yum install expect -y

进入专用的命令交互界面
[root@localhost ~]# expect
expect1.1>  ls
anaconda-ks.cfg
expect1.2> exit

命令帮助
    -c:	执行脚本前先执行的命令，可多次使用，多个命令之间使用；隔开
    -d:	debug模式，可以在运行时输出一些诊断信息，与在脚本开始处使用exp_internal 1相似。
    -D:	启用交换调式器,可设一整数参数。
    -f:	从文件读取命令，仅用于使用#!时。如果文件名为"-"，则从stdin读取(使用"./-"从文件名为-的文件读取)。
    -i:	交互式输入命令，使用"exit"或"EOF"退出输入状态。
    --:	标示选项结束(如果你需要传递与expect选项相似的参数给脚本时)，可放到#!行:#!/usr/bin/expect --。
    -v:	显示expect版本信息

3.2 简单实践

在进行expect脚本编写的时候，我们需要记住 -- expect 用的不是我们普通的shell或者python语法，它使用的是Tcl语法。

Tcl 全称是 Tool command Language。它是一个基于字符串的命令语言，基础结构和语法非常简单，易于学习和掌握。Tcl 语言是一个解释性语言，所谓解释性是指不象其他高级语言需要通过编译和联结，它象其他 shell 语言一样，直接对每条语句顺次解释执行。

Tcl 数据类型简单。对 Tcl 来说，它要处理的数据只有一种------字符串。Tcl 将变量值以字符串的形式进行存储，不关心它的实际使用类型。

输出语法

输出：tcl使用"puts"关键字来作为输出语句

样式：puts -nonewline string

属性解析：

如果string中间有特殊字符，可以使用 {} 或者 "" 将其作为一个小组，共同输出

-nonewline 代表输出结果的时候，不输出换行符

put 和 puts 都可以在命令行使用，但是脚本中，最好用puts

脚本基础

1 文件名后缀

.expect 作为标识符

2 文件首行，要指定命令的执行解释器

#!/usr/bin/expect

3 脚本文件的执行

expect 脚本名

复制代码 
脚本内容示例
[root@localhost ~]# vim a.expect
#!/usr/bin/expect
# 设定一个环境变量
set var nihao
# 输出环境变量
puts $var

脚本执行效果
[root@localhost ~]# expect expect_test.expect
nihao

3.3 语法实践

赋值语法

赋值：tcl 使用"set"关键字来定义参数，不必指定变量值的类型，因为变量值的类型仅一种------字符串

样式：set varName [value]

注意：

变量名是由 数字、下划线、字符组成，数字不能开头，大小写敏感。

复制代码 
expect1.7> set a Hello			# 设定一个变量名a
Hello
expect1.8> put $a				# 使用$ 符号获取变量名的存储值
Hello
expect1.9> put "$a"				# 使用 "" 方式打印变量的值
Hello
expect1.10> put {$a}			# {} 有别于"" 的特点在于原字符输出
$a
expect1.11> set b $a			# 变量的传递
Hello
expect1.12> puts $b
Hello

替换语法

复制代码 
替换(解析)：
	- $符号可以实现引用替换，用于引用变量名代替的参数值，但是TCL对嵌套的"$"不于理睬
	- [] 方括号"[]"完成命令替换。用"[]"将一条命令括起来，命令执行完成后，返回结果

expect1.20> set b [set a 5]					# 相当于 set b $a,传递赋值
5
expect1.21> puts $b
5
expect1.22> set c [expr 5 * 10 ]			# expr是执行系统命令，将计算结果交给c
50
expect1.24> puts $c
50

注意事项

复制代码 
变量的设定
expect1.13> set var value					# 设定一个普通变量名
value
expect1.14> puts $var						# 获取变量名的值
value

不支持嵌套$
expect1.15> set var1 $$value				# TCL不支持嵌套的$
can't read "value": no such variable
    while executing
"set var1 $$value"
expect1.16> set var1 $$var					# 由于$var 已经是变量，所以前面的$就无效了
$value
expect1.17> puts $var1
$value

原字符输出
expect1.18> set var2 {$var1}				# {} 代表原字符输出
$var1
expect1.19> puts $var2
$var1

脚本实践

内置变量

对于tcl来说，它内部包含了大量的内置变量，可以让我们实现快速的功能操作。

常见的内置变量有：

argc 指命令行参数的个数。

argv 指包含命令行参数的列表。

argv0 是指被解释的文件或由调用脚本的名称的文件名。

env 用于表示是系统环境变量的内容，普通变量我们还是使用$即可

tcl_version 返回Tcl解释器的最新版本，注意不是expect的版本号

内置参数实践

复制代码 
[root@localhost ~]# cat expect_test1.expect
#!/usr/bin/expect
# 查看当前文件传递的参数数量
puts "当前文件传递的参数数量: $argc"

# 查看当前文件传递的参数
puts "当前文件传递的参数: $argv"

# 查看当前文件名称
puts "当前文件名称: $argv0"

# 获取变量值
puts "当前系统变量PATH的值是: $env(PATH)"
set key value
puts "普通变量 key 的值是: $key"

# 查看版本信息
puts "当前tcl版本信息: $tcl_version"

脚本执行效果
[root@localhost ~]# expect expect_test1.expect
当前文件传递的参数数量: 0
当前文件传递的参数:
当前文件名称: expect_test1.expect
当前系统变量PATH的值是: /usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin
普通变量 key 的值是: value
当前tcl版本信息: 8.5

3.4 交互基础

脚本基础

命令解释器

复制代码 
命令解释器
#!/usr/bin/expect
#!/usr/bin/expect -f    从文件中读取自动化命令
#!/usr/bin/expect -     如果文件名为 - ，那么从终端输入中读取
#!/usr/bin/expect -i	交互式输入命令
#!/usr/bin/expect -- 	脚本传递的选项参数和expect选项相似的参数给脚本
注意：
	#!是对脚本的解释器程序路径，脚本的内容是由解释器解释的
	
注释信息
# 被注释的信息

常见符号

复制代码 
{ }：
	作用1：保留所有字符原有的意思，而不做解释，类似于shell中的单引号
		样式：set var {"nihao hehehe"}
	作用2：代码块儿，但是两个 {} 边界必须在一起。
		正确样式：
		if {代码块1 } {
   			代码块2
			}
		错误示例：
		if {$count < 0}
        {
           break;
        }
	注意：
		无论什么时候，{}边界符号与其他内容都最好有空格隔开，尤其是边界外的内容
[]：
	作用：执行命令，类似shell中的 ``(反引号)或者 $()
	样式：set count [expr $count - 1 ]
	
注意：
	在expect 中，没有小括号的概念和应用

常用命令

复制代码 
set 		设定环境变量
				格式：set 变量名 变量值
				样式：set host "192.168.8.12"

				
spawn 		启动新的进程，模拟手工在命令行启动服务
				格式：spawn 手工执行命令
				样式：spawn ssh python@$host

expect 		接收一个新进程的反馈信息，我们根据进程的反馈，再发送对应的交互命令
				格式：expect "交互界面用户输入处的关键字"
				样式：expect "*password*"
				
send 		接收一个字符串参数，并将该参数发送到新进程。
				格式：send "用户输入的信息"	
				样式：send "$password\r"
				
interact 	退出自动化交互界面，进入用户交互状态，如果需要用户交互的话，这条命令必须在最后一行
				格式：interact
				样式：interact
				
其他命令
	exit		退出expect脚本
	expect eof	expect执行内容的结束标识符，退出当前脚本，与interact只能存在一个
	puts		输出变量的信息，相当于linux命令中的echo
	wait		退出程序后，等待时间，回收僵尸进程
	disconnect	断开一个进程连接，但让它在后台继续运行。
	exp_continue 	expect获取期望后，还会有另外的期望，那么我们就把多个期望连续执行

简单实践

实践1-简单的登录交互脚本

复制代码 
查看脚本内容
[root@localhost ~]# cat login_test.expect
#!/usr/bin/expect

# 1 设定环境变量
set username python

# 2 发起远程登录请求
spawn ssh $username@192.168.66.146

# 3 识别用户输入的位置关键字
expect "yes/no"

# 4 发送正确的信息
send "yes\r"

# 5 识别密码关键字，并传递密码信息
send "\r"
expect "password:"
send "123456\r"

# 6 切换回用户交互界面
interact

注意:
	由于password前面会涉及到一次Enter操作，所以在password匹配前，输入一次 \r

清理历史记录

root@localhost \~\]# rm -f \~/.ssh/known_hosts 执行脚本内容 \[root@localhost \~\]# expect login_test.expect spawn ssh python@10.0.0.12 The authenticity of host '10.0.0.12 (10.0.0.12)' can't be established. ECDSA key fingerprint is SHA256:XUJsgk4cTORxdcswxIKBGFgrrqFQzpHmKnRRV6ABMk4. ECDSA key fingerprint is MD5:71:74:46:50:3f:40:4e:af:ad:d3:0c:de:2c:fc:30:c0. Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes Warning: Permanently added '10.0.0.12' (ECDSA) to the list of known hosts. python@10.0.0.12's password: \[python@localhost \~\]$ id uid=1000(python) gid=1000(python) 组=1000(python)

实践2-脚本结合

expect 除了使用专用的expect脚本来实现特定功能之外，它还可以与其他脚本嵌套在一起进行使用。最常用的结合方式就是 shell结合。

在于shell结合使用的时候，无非就是将expect的执行命令使用 <<-EOF 。。。 EOF 包装在一起即可。

样式：

/usr/bin/expect<<-EOF

spawn ...

...

expect eof

EOF

注意：

由于expect在shell中是作为一个子部分而存在的，所以，一般情况下，expect结束的时候，使用eof命令表示expect的内容到此结束

复制代码 
查看脚本内容
[root@localhost ~]# cat expect_auto_login.sh
#!/bin/bash
# 功能：shell自动登录测试
# 版本：v0.1
# 作者：书记
# 联系：

# 定制普通变量
host="$1"
username="$2"
password="$3"

/usr/bin/expect <<-EOF
# 发出连接进程
spawn ssh ${username}@${host}

# - 正常登陆
expect {
    "yes/no*" {  send "yes\n"; exp_continue  }
    "password:" {send "${password}\n";}
}
puts "测试完毕!!!"
expect eof
EOF

脚本测试效果

root@localhost \~\]# /bin/bash expect_auto_login.sh 10.0.0.12 python 123456 spawn ssh python@10.0.0.12 python@10.0.0.12's password: 测试完毕!!! \[python@localhost \~\]$ exit \[root@localhost \~\]#

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