【运维进阶】Shell 函数的知识与实践

Shell 函数的知识与实践

Shell 函数介绍

定义方式：Shell 函数用于封装一段可重复执行的代码，有两种基本定义形式，一种是通过 "函数名 () { 命令 }"，另一种是使用 "function 函数名 { 命令 }"。
下面是Shell 函数的常见语法格式。

标准写法：
bash 复制代码
```
function 函数名 () {
  指令...
  return n
}
```
简化写法1：不写()
bash 复制代码
```
function 函数名 {
  指令...
  return n
}
```
简化写法2：不写function
bash 复制代码
```
函数名 () {
  指令...
  return n
}
```
核心作用：主要是实现代码复用，避免重复编写相同逻辑；将复杂脚本拆分为多个功能单元，提升模块化程度；通过清晰的函数名，增强脚本的可读性和可维护性。
调用方法：调用时直接使用函数名，若有参数，在函数名后依次添加参数即可，无需额外的括号包裹。
参数与返回值 ：函数可通过$1 $2等位置参数接收外部传入的参数，通过$#获取参数数量；返回值默认是最后一条命令的退出状态，也可通过return关键字显式指定（范围为 0-255）。
变量作用域 ：函数内部定义的变量默认是全局的，在函数内外都能访问；若要定义仅在函数内部有效的变量，可使用local关键字。

Shell 函数的基础实践

**示例1：**hello函数

bash 复制代码

# 想象就像拍电影，得先确定演员和剧本，才能喊开始拍。
# 第一个脚本 fun1.sh 是正确的流程：
[lth@controller ~ 11:21:45]$ cat fun1.sh 
#!/bin/bash
# 先确定演员和表演内容（定义函数）
function hello () {
  echo "Hello World !"  # 演员的台词
}
# 一切准备就绪，让演员上场表演（调用函数）
hello

# 执行后演员顺利出场，说出了台词：Hello World !
[lth@controller ~ 11:21:57]$ bash fun1.sh 
Hello World !

# 第二个脚本 fun2.sh 就乱了套：
[lth@controller ~ 11:38:07]$ cat fun2.sh
#!/bin/bash
# 还没确定谁来演，就直接喊开始（先调用函数）
hello
# 这时候才确定演员和剧本（后定义函数）
function hello () {
  echo "Hello World !"
}
# 结果自然是找不到演员，报错：fun2.sh: line 2: hello: command not found（找不到叫 hello 的演员）
[lth@controller ~ 11:38:16]$ bash fun2.sh
fun2.sh: line 2: hello: command not found
# 所以 Bash 这个 "导演" 很较真，必须按 "先定角色，再让角色出场" 的顺序来～

**示例2：**调用外部函数

bash 复制代码

# 首先，第一部分是创建 "工具库" 的过程：
[lth@controller ~ 20:57:37]$ cat >> mylib << 'EOF'
function hello () {
  echo "Hello World !"
}
EOF
# 这一步就像编写了一本叫mylib的工具手册，里面定义了一个hello函数 ------ 就像记录了一套 "打招呼流程"，执行它就会输出 "Hello World !"


# 然后是主程序fun3.sh的内容：
[lth@controller ~ 20:57:41]$ cat fun3.sh 
#!/bin/bash
if [ -r mylib ];then
  source mylib
else
  echo mylib is not exist 
  exit 1
fi
hello

# 当运行脚本时：
[lth@controller ~ 20:57:54]$ bash fun3.sh 
Hello World !
# 整个过程顺利完成：找到了工具库→加载了函数→成功执行→输出了结果，完美展现了 "模块化调用" 的编程思想。

**示例3：**带参数的函数

bash 复制代码

# 首先是脚本`fun4.sh`的内容：
[lth@controller ~ 21:17:30]$ cat fun4.sh 
#!/bin/bash
function print () {
  if [ "$1" == "PASS" ];then
    echo -e '\033[1;32mPASS\033[0;39m'
  elif [ "$1" == "FAIL" ];then
    echo -e '\033[1;31mFAIL\033[0;39m'
  elif [ "$1" == "DONE" ];then
    echo -e '\033[1;35mDONE\033[0;39m'
  else
    echo "Usage: print PASS|FAIL|DONE"
  fi
}
read -p "请输入你想要打印的内容：" str
print $str

# 这个脚本的工作流程就像一场互动表演：

#  首先定义了一个叫`print`的 "染色播报员" 函数，它认识三种特殊指令：
#   - 收到 "PASS" 就用绿色高亮显示（`\033[1;32m`是绿色代码）
#   - 收到 "FAIL" 就用红色高亮显示（`\033[1;31m`是红色代码）
#   - 收到 "DONE" 就用紫色高亮显示（`\033[1;35m`是紫色代码）
#   - 遇到不认识的指令，就会提示正确用法
#  然后脚本会友好地问用户："请输入你想要打印的内容："（`read -p`实现）
#  最后把用户输入的内容传给 "染色播报员" 去处理（`print $str`）

# 当我们运行脚本并输入 "PASS" 时：
[lth@controller ~ 21:17:58]$ bash fun4.sh 
请输入你想要打印的内容：PASS
PASS
# 此时 "播报员" 会用绿色高亮显示 "PASS"（只是这里文本无法显示颜色效果）

# 如果输入不认识的内容，比如 "hello"：
[lth@controller ~ 21:19:28]$ bash fun4.sh 
请输入你想要打印的内容：hello
Usage: print PASS|FAIL|DONE
# "播报员" 就会礼貌地告诉你它能处理哪些指令，非常尽职尽责！

**示例4：**hello函数

bash 复制代码

#这段代码就像一个 "参数传递小剧场"，让我们看看其中的角色和剧情：

#首先是脚本`fun5.sh`的内容：
[lth@controller ~ 21:24:40]$ cat fun5.sh 
#!/bin/bash
function print () {
  if [ "$1" == "PASS" ];then
    echo -e '\033[1;32mPASS\033[0;39m'
  elif [ "$1" == "FAIL" ];then
    echo -e '\033[1;31mFAIL\033[0;39m'
  elif [ "$1" == "DONE" ];then
    echo -e '\033[1;35mDONE\033[0;39m'
  else
    echo "Usage: $0 PASS|FAIL|DONE"
fi
}
str=$2
print $str
# 这个脚本的角色关系很有趣：

# 首先还是那个熟悉的 "染色播报员" 函数`print`，它能根据收到的指令输出不同颜色的文字
# 但这次脚本增加了 "参数传递员" 的角色：`str=$2`表示把脚本收到的第二个参数交给变量`str`
# 最后让 "播报员" 处理这个`str`变量：`print $str`

# 当我们运行脚本并传入两个参数时：
[lth@controller ~ 21:25:34]$ bash fun5.sh PASS FAIL
FAIL
# 这里的剧情是：

# 脚本收到两个 "包裹"：第一个是`PASS`（$1），第二个是`FAIL`（$2）
# "传递员" 只取了第二个包裹`FAIL`给`str`
# "播报员" 收到`FAIL`，于是输出红色的`FAIL`

# 当我们不带参数运行时:
# 结果表明，$0 仍然使用脚本名，而非函数名。
[lth@controller ~ 21:25:51]$ bash fun5.sh 
Usage: fun5.sh PASS|FAIL|DONE
# 整个脚本展示了 shell 中参数传递的规则：函数有自己的参数（`$1`代表函数收到的第一个参数），脚本也有自己的参数（`$2`代表脚本收到的第二个参数），它们就像不同角色的 "专属邮箱"，互不干扰。

函数的递归调用

示例1：求1+2+3+...+10 的和

bash 复制代码

[lth@controller bin 22:07:05]$ cat num1.sh
#!/bin/bash
# 定义了一个叫sum_out的函数，它能计算从1加到某个数的总和
function sum_out() {
  # 如果输入的数字是1，那总和自然就是1（这是递归的"终点"）
  if [ $1 -eq 1 ];then
    sum=1
  else
    # 否则，总和就是当前数字加上"1到当前数字减1的总和"
    # 这里调用了自身（sum_out $[ $1 - 1 ]），就像把问题拆成更小的同类问题
    sum=$[ $1 + $(sum_out $[ $1 - 1 ] ) ]
  fi
  # 输出计算好的总和
  echo $sum
}
# 友好地让用户输入一个整数
read -p "输入一个你想计算和的整数：" num
# 调用sum_out函数，让它计算从1加到用户输入的数字的总和
sum_out $num

# 执行
[lth@controller bin 22:07:11]$ chmod +x num1.sh 
[lth@controller bin 22:07:28]$ bash num1.sh 
输入一个你想计算和的整数：9
45

这个脚本的工作方式很像剥洋葱：比如计算 1 到 5 的和，它会先问 "1 到 4 的和是多少"，计算 1 到 4 的和时又会问 "1 到 3 的和是多少"... 一直问到 "1 到 1 的和是多少"（答案是 1），然后再一层层把结果加回来，最终得到 1+2+3+4+5 的总和。这种自己调用自己解决问题的方式，就是编程中很有意思的 "递归" 思想。

示例2：求123...10 的阶乘

bash 复制代码

[lth@controller bin 22:12:29]$ cat num2.sh
#!/bin/bash
# 这是一个计算阶乘的函数，名叫fact_out，阶乘就像数字的"连环乘法"游戏
function fact_out() {
  # 当输入的数字是1时，阶乘就是1（这是游戏的终点，1的阶乘规定为1）
  if [ $1 -eq 1 ];then
    sum=1
  else
    # 否则，这个数字的阶乘 = 它自己 × 比它小1的数字的阶乘
    # 这里自己调用自己，就像剥洋葱，一层层把问题变小
    sum=$[ $1 * $(fact_out $[ $1 - 1 ] ) ]
  fi
  # 把算好的阶乘结果"喊"出来
  echo $sum
}
# 友好地请用户输入一个整数（其实是要算这个数的阶乘，提示文字里写"和"是笔误哦）
read -p "输入一个你想计算和的整数：" num
# 调用fact_out函数，让它计算用户输入数字的阶乘
fact_out $num

# 执行
[lth@controller bin 22:12:34]$ chmod +x num2.sh 
[lth@controller bin 22:13:06]$ bash num2.sh 
输入一个你想计算和的整数：5
120

这个脚本就像一个 "阶乘计算器"，比如算 5 的阶乘时，它会这样思考：

5 的阶乘 = 5 × 4 的阶乘

4 的阶乘 = 4 × 3 的阶乘

3 的阶乘 = 3 × 2 的阶乘

2 的阶乘 = 2 × 1 的阶乘

1 的阶乘 = 1

然后从最里面的 1 开始往外算：1→2→6→24→120，最后得出 5 的阶乘是 120。这种自己调用自己的 "递归" 方式，完美贴合了阶乘的数学定义呢！

示例3：fork 炸弹(太危险我就不演示了)

bash 复制代码

:(){ :|:& };:

解释如下：

bash 复制代码

:()   # 定义函数,函数名为":",即每当输入":"时就会自动调用{}内代码
{        # ":"函数起始字元
    :    # 用递归方式调用":"函数本身
    |    # 使用管道一次产生两个函数调用
    :    # 另一次递归调用的":"函数
    &    # 放后台运行,以便产生更多的子进程
}        # ":"函数终止
;        # ":"函数定义结束后将要进行的操作...
:        # 调用":"函数,"引爆"fork炸弹

fork 炸弹原因：无限制的启用新进程，直到消耗完所有计算资源。

解决办法：限制用户进程数量。

例如：限制100个进程

bash 复制代码

[lth@controller bin 22:13:16]$ ulimit -u 100

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函数的递归调用

示例1：求1+2+3+...+10 的和

示例2：求1*2*3*...*10 的阶乘

示例3：fork 炸弹(太危险我就不演示了)

示例2：求123...10 的阶乘