Shell脚本深入教程：Shell环境和子Shell的概念

xhz

Shell环境和子Shell
shell如何让命令执行
假设敲下命令行：

echo hello
shell是如何让echo命令执行起来的？

shell首先读取命令行、解析命令行，解析期间会发现echo是一个外部命令。解析通过后，那么就准备让echo命令执行起来。



因为exec是调用echo程序来替换子shell进程，所以子shell进程继承自父shell的属性都会被覆盖，也就是说，继承自父Shell的变量已经不存在了。

1. 
   
2. 
   
3. +--------+
   
4. | pid=7  |
   
5. | ppid=4 |
   
6. | bash   |
   
7. +--------+
   
8.     |
   
9.     | calls fork
   
10.     V
    
11. +--------+             +--------+
    
12. | pid=7  |    forks    | pid=22 |
    
13. | ppid=4 | ----------> | ppid=7 |
    
14. | bash   |             | bash   |
    
15. +--------+             +--------+
    
16.     |                      |
    
17.     | waits for pid 22     | calls exec to run echo
    
18.     |                      V
    
19.     |                  +--------+
    
20.     |                  | pid=22 |
    
21.     |                  | ppid=7 |
    
22.     |                  | echo   |
    
23.     V                  +--------+
    
24. +--------+                 |
    
25. | pid=7  |                 | exits
    
26. | ppid=4 | <---------------+
    
27. | bash   |
    
28. +--------+
    
29.     |
    
30.     | continues
    
31.     V

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上面是Shell如何让外部命令运行的过程。但在Shell中，可执行的内容有多种。

Shell中的可执行程序
外部命令：比如cat,ls
shell内置命令：比如cd,set,export,read
shell函数
别名
shell保留关键字：time,while,if,case,do,done,function,for等
Shell让它们执行的方式不一样：

外部命令的执行需要先fork子shell进程，然后在子shell进程中exec调用外部命令
shell函数、shell内置命令、shell保留关键字都依赖于Shell进程，没有Shell进程，它们都没有意义。它们都是直接在当前Shell进程内执行的，不会创建新的子Shell进程来执行
别名会在命令行解析阶段先替换成对应的内容，然后重新执行命令行解析

1. 
   
2. 补充：命令优先级
   
3. 
   
4. 当别名、shell保留关键字、shell函数、shell内置命令、外部命令的名称有冲突时，会执行谁呢？详细内容可参考：[url=https://www.junmajinlong.com/shell/call_order/]https://www.junmajinlong.com/shell/call_order/[/url]
   
5. 
   
6. 这里只给它们的优先级：别名>保留关键字>shell函数>shell内置命令>外部命令
   

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Shell环境
何为环境？在Shell中这是极其重要的概念，是深入Shell必须搞懂的内容，所以请一定要重视。

每个shell进程有一个自己的运行环境，不同的Shell进程有不同的Shell环境。Shell解析命令行、调用命令行的过程都在这个环境中完成。

可以把一个Shell环境想象成一个盒子。

关于环境的几个结论：

调用shell程序(比如bash)时，会读取shell配置文件来初始化Shell环境。对于bash来说，是读取：
/etc/profile
/etc/profile.d/*.sh
~/.bash_profile
~/.bashrc
/etc/bashrc
环境主要体现在对环境的设置，包括但不限于的环境设置有：
cd /tmp表示设置当前shell环境的工作目录(cd命令是一个内置命令)
shopt或set命令进行的shell功能设置，即打开或关闭某个功能
比如shopt -s globstar表示开启当前Shell环境的双星号**目录递归通配功能，例如grep "declare" /etc/**/*.sh
环境变量设置
主要用于Shell进程和其子进程之间的数据传递
子进程(不仅仅是子Shell进程)可以继承父Shell环境中的环境变量
环境变量通常以大写字母定义，但非一定
使用bash内置命令export可以定义环境变量
命令前定义变量var=value cmd，表示定义一个专属环境变量，该环境变量只能在cmd进程环境中可访问，其它任何地方都无法访问，cmd进程退出后，var环境变量也消失
export X=xyz表示在当前Shell环境下定义一个环境变量X，以便让子进程继承这个变量
每当提到shell内置命令，就要想到这个命令的作用有可能是在当前Shell环境下进行某项设置
shell内置命令不会创建新进程，而是直接在当前Shell环境内部执行
内置命令source或.执行脚本时，表示在当前Shell环境下执行脚本内容，即脚本中的所有设置操作都会直接在当前Shell下设置
父Shell环境可能会影响子Shell环境，但子Shell环境一定不影响父Shell环境，比如Shell脚本中的环境变量不会粘滞到父Shell环境中
何时会进入子Shell：两种子Shell
如何是不同的Shell环境？查看$BASHPID的值即可，如果变量的值不同，说明进入了新的Shell环境。

echo $BASHPID
有两种类型的子Shell：

(1).当前Shell进程因命令行中使用了某些特殊语法而产生的子Shell：
小括号(cmd1;cmd2)
管道cmd1|cmd2
命令替换$(cmd)
进程替换<(cmd),>(cmd)
(2).显式调用bash程序产生的子Shell进程：
bash -c 'cmd'
bash命令
shell脚本
第一种进入子Shell的方式，在fork产生子bash进程后不会执行exec，所以会继承父Shell很多设置，比如继承普通变量。

第二种进入子Shell的方式，在刚fork产生子bash进程时也会继承父Shell设置，但因为exec调用bash程序会替换覆盖掉子bash进程，所以这种方式只会保留环境变量。

第二种方式的子Shell环境更应该称为一个独立的进程环境，只不过这个进程是Shell进程，且和父Shell有父子进程的关系，所以也可以称为子Shell。

另外需要注意，shell内置命令、shell函数、shell保留关键字都不会主动开启子Shell，但如果将它们放在管道前后，由于它们依赖于shell进程，所以会单独创建一个新的子shell进程提供它们的运行环境。

比如，Shell环境1中的设置、变量，在第一种形式的子Shell环境2中都生效，在第二种形式的子Shell环境3中都不生效。

1. 
   
2. $ echo $BASHPID
   
3. $ x=10
   
4. $ echo $x
   
5. $ shopt -s globstar
   
6. $ shopt globstar
   
7. globstar        on
   
8. 
   
9. # 进入第一种形式的子Shell环境
   
10. $ (echo $x)         # 10
    
11. $ (shopt globstar)
    
12. globstar        on
    
13. 
    
14. # 进入第二种形式的子Shell环境
    
15. $ bash
    
16. $ echo $x
    
17. $ shopt globstar
    
18. globstar        off
    

复制代码

文章链接: https://www.junmajinlong.com/shell/script_course/shell_env/