Shell脚本调试技术

    本文全面系统地介绍了shell脚本调试技术，包括使用echo, tee, trap等命令输出关键信息，跟踪变量的值，在脚本中植入调试钩子，使用“-n”选项进行shell脚本的语法检查， 使用“-x”选项实现shell脚本逐条语句的跟踪，巧妙地利用shell的内置变量增强“-x”选项的输出信息等。

    一. 前言

    shell编程在unix/linux世界中使用得非常广泛，熟练掌握shell编程也是成为一名优秀的unix/linux开发者和系统管理员的必经之 路。脚本调试的主要工作就是发现引发脚本错误的原因以及在脚本源代码中定位发生错误的行，常用的手段包括分析输出的错误信息，通过在脚本中加入调试语句， 输出调试信息来辅助诊断错误，利用调试工具等。但与其它高级语言相比，shell解释器缺乏相应的调试机制和调试工具的支持，其输出的错误信息又往往很不 明确，初学者在调试脚本时，除了知道用echo语句输出一些信息外，别无它法，而仅仅依赖于大量的加入echo语句来诊断错误，确实令人不胜其繁，故常见 初学者抱怨shell脚本太难调试了。本文将系统地介绍一些重要的shell脚本调试技术，希望能对shell的初学者有所裨益。

    本文的目标读者是unix/linux环境下的开发人员，测试人员和系统管理员，要求读者具有基本的shell编程知识。本文所使用范例在Bash3.1 +Redhat Enterprise Server 4.0下测试通过，但所述调试技巧应也同样适用于其它shell。

    二. 在shell脚本中输出调试信息

    通过在程序中加入调试语句把一些关键地方或出错的地方的相关信息显示出来是最常见的调试手段。Shell程序员通常使用echo(ksh程序员常使用 print)语句输出信息，但仅仅依赖echo语句的输出跟踪信息很麻烦，调试阶段在脚本中加入的大量的echo语句在产品交付时还得再费力一一删除。针 对这个问题，本节主要介绍一些如何方便有效的输出调试信息的方法。

    1. 使用trap命令

    trap命令用于捕获指定的信号并执行预定义的命令。
    其基本的语法是:
    trap 'command' signal
    其中signal是要捕获的信号，command是捕获到指定的信号之后，所要执行的命令。可以用kill ?l命令看到系统中全部可用的信号名，捕获信号后所执行的命令可以是任何一条或多条合法的shell语句，也可以是一个函数名。
    shell脚本在执行时，会产生三个所谓的“伪信号”，(之所以称之为“伪信号”是因为这三个信号是由shell产生的，而其它的信号是由操作系统产生的)，通过使用trap命令捕获这三个“伪信号”并输出相关信息对调试非常有帮助。

    表 1. shell伪信号
    信号名 何时产生
    EXIT 从一个函数中退出或整个脚本执行完毕
    ERR 当一条命令返回非零状态时(代表命令执行不成功)
    DEBUG 脚本中每一条命令执行之前

    通过捕获EXIT信号,我们可以在shell脚本中止执行或从函数中退出时，输出某些想要跟踪的变量的值，并由此来判断脚本的执行状态以及出错原因,其使用方法是：
    trap 'command' EXIT　或　trap 'command' 0

    通过捕获ERR信号,我们可以方便的追踪执行不成功的命令或函数，并输出相关的调试信息，以下是一个捕获ERR信号的示例程序，其中的$LINENO是一个shell的内置变量，代表shell脚本的当前行号。

    $ cat -n exp1.sh     1  ERRTRAP()     2  {     3    echo "[LINE:$1] Error: Command or function exited with status $?"     4  }     5  foo()     6  {     7    return 1;     8  }     9  trap 'ERRTRAP $LINENO' ERR    10  abc    11  foo

    其输出结果如下：

    $ sh exp1.shexp1.sh: line 10: abc: command not found[LINE:10] Error: Command or function exited with status 127[LINE:11] Error: Command or function exited with status 1

    在调试过程中，为了跟踪某些变量的值，我们常常需要在shell脚本的许多地方插入相同的echo语句来打印相关变量的值，这种做法显得烦琐而笨拙。而通过捕获DEBUG信号，我们只需要一条trap语句就可以完成对相关变量的全程跟踪。

    以下是一个通过捕获DEBUG信号来跟踪变量的示例程序:

    $ cat ?n exp2.sh     1  #!/bin/bash     2  trap 'echo “before execute line:$LINENO, a=$a,b=$b,c=$c”' DEBUG     3  a=1     4  if [ "$a" -eq 1 ]     5  then     6     b=2     7  else     8     b=1     9  fi    10  c=3    11  echo "end"

    其输出结果如下：

    $ sh exp2.shbefore execute line:3, a=,b=,c=before execute line:4, a=1,b=,c=before execute line:6, a=1,b=,c=before execute line:10, a=1,b=2,c=before execute line:11, a=1,b=2,c=3end

    从运行结果中可以清晰的看到每执行一条命令之后，相关变量的值的变化。同时，从运行结果中打印出来的行号来分析，可以看到整个脚本的执行轨迹，能够判断出哪些条件分支执行了，哪些条件分支没有执行。

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