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詳解bash中的腳本調試機制
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以調試模式運行腳本

通過bash -x <script>的方式可以在調試模式下運行整個腳本, bash會在在運行前打印出了每一行命令, 而且每行前面用+號表明命令的嵌套層數.

> bash -x debug.sh 
+ echo 'First line'
First line # 輸出結果沒有加號
++ date # 先執(zhí)行命令替換 兩個加號是因為該命令嵌套在echo中
+ echo 'Print datetime: Thu 26 Mar 2020 08:21:28 PM CST Done.'
Print datetime: Thu 26 Mar 2020 08:21:28 PM CST Done.

如果腳本比較復雜, 我們可以通過使用環(huán)境變量PS4配合調試用的內置變量用于輸出更加詳細的信息:

> export PS4='+${BASH_SOURCE}:${LINENO}:${FUNCNAME[0]}: '
> bash -x debug.sh 
+debug.sh:3:: echo 'First line'
First line
++debug.sh:4:: date
+debug.sh:4:: echo 'Print datetime: Thu 26 Mar 2020 08:35:59 PM CST Done.'
Print datetime: Thu 26 Mar 2020 08:35:59 PM CST Done.

我們也可以使用trap的DEBUG關鍵字在解釋執(zhí)行每一行腳本之前執(zhí)行指定的命令或函數:

trap 'echo "VARIABLE-TRACE> \$variable = \"$variable\""' DEBUG
variable=29
let variable++
let variable*=5
exit 0

# 輸出如下
VARIABLE-TRACE> $variable = ""
VARIABLE-TRACE> $variable = "29"
VARIABLE-TRACE> $variable = "30"
VARIABLE-TRACE> $variable = "150"

還可以使用trap的ERR關鍵字用于在解釋出現錯誤時執(zhí)行預設的操作, 例如打印出錯的命令:

trap 'echo $BASH_COMMAND' ERR

但鑒于使用trap進行調試的執(zhí)行效率過低, 建議在較為復雜的腳本中直接使用調試選項或者使用bashdb等調試工具.

高級調試

查看函數調用信息

在函數中使用內置命令caller能夠把函數的調用信息輸出到stdout, 但要注意該命令必須在函數內部調用.

#!/usr/bin/bash

func1 () {
  for i in `seq 0 3`
  do
    echo -e "Level$i\t  `caller $i`"
  done
}

func2 () {
  func1
}

func3 () {
  func2
}

func3
caller 0 # 必須在函數中調用 否則無輸出
exit 0

運行該腳本可以得到以下輸出:

Level0      11 func2 call.sh  # func1 的直接調用者
Level1      15 func3 call.sh  # 一層間接調用
Level2      18 main call.sh   # 二層間接調用
Level3      # 無輸出 因為沒有第三層調用

局部調試

可以通過set命令構造局部調試塊，我們可以按照如下方式添加局部調試：

set -x
date
set +x
> bash script1.sh # 不需要添加調試參數
The script starts now.

+ date
Fri 28 Feb 2020 06:23:04 PM CST
+ set +x

This is a string: black
And this is a number: 9

調試參數表

短命令 長命令 效果
set -f set -o noglob 對文件名停用元字符匹配
set -v set -o verbose 打印輸入的命令
set -x set -o xtrace 命令行首打印+，執(zhí)行出錯會打印詳細信息

調試用的參數可以在運行中動態(tài)疊加或刪除：

> set -v
> date
date 
Fri 28 Feb 2020 06:54:47 PM CST
> set -x      # 參數可以累加
date        # -v 的效果
+ date       # -x 的效果
Fri 28 Feb 2020 06:55:37 PM CST
> set +vx      # 取消參數
set +vx

通過使用-f選項可以顯著減少腳本中的轉義字符:

> ls ?
x86_64-pc-linux-gnu-library
> set -f      # 停用元字符匹配
> ls ?
ls: cannot access '?': No such file or directory
> touch ?
> ls ?
'?'
> rm ?
> set +f -x   # 選項 x 還可以用于顯示詳細錯誤信息
> aaa
+ aaa
+ '[' -x /usr/lib/command-not-found ']'
+ /usr/lib/command-not-found -- aaa

Command 'aaa' not found, did you mean:

 command 'aha' from deb aha (0.5-1)
 command 'jaaa' from deb jaaa (0.8.4-4)
 command 'aa' from deb astronomical-almanac (5.6-6)

Try: sudo apt install <deb name>

+ return 127

默認調試

也可以直接在腳本第一行添加參數讓腳本默認以調試模式啟動：

#!/bin/bash -xv

還可以在可能出錯的命令前用echo輸出調試信息：

echo "debug message: now attempting to start w command"; w # 用 ; 對要執(zhí)行的命令排序
echo "Variable VARNAME is now set to $VARNAME."

設置選項輔助調試

為了方便調試，我們可以使用set命令對bash的選項進行設置：

> set -o # 查看所有選項的開關狀態(tài)
> set -o | grep xtrace
xtrace     off
> set -x # 等價于 set -o xtrace
> set -o | grep xtrace 
+ grep --color=auto xtrace
+ set -o
xtrace     on
> set +x # 等價于 set +o xtrace
+ set +x
> set -o | grep xtrace
xtrace     off

常用調試選項

引用為定義變量時報錯:

> unset $VAR;echo $VAR

> set -u # 等價于 set -o nounset
> echo $var
bash: var: unbound variable

為防止誤操作覆蓋文件中的數據, 設置禁止重定向到已經存在的文件:

> set -C # 等價于 set -o noclobber
> touch test
> date > test
bash: test: cannot overwrite existing file

設置不解析通配符:

> set -f # 等價于 set -o noglob
> touch *
> ll *
-rw-rw-r-- 1 remilia remilia 0 Mar 1 20:09 '*'

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