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Shell变量的作用域:Shell全局变量、环境变量和局部变量

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Shell 变量的作用域(Scope),就是 Shell 变量的有效范围(可以使用的范围)。

在不同的作用域中,同名的变量不会相互干涉,就好像 A 班有个叫小明的同学,B 班也有个叫小明的同学,虽然他们都叫小明(对应于变量名),但是由于所在的班级(对应于作用域)不同,所以不会造成混乱。但是如果同一个班级中有两个叫小明的同学,就必须用类似于“大小明”、“小小明”这样的命名来区分他们。

Shell 变量的作用域可以分为三种:
  • 有的变量可以在当前 Shell 会话中使用,这叫做全局变量(global variable)
  • 有的变量只能在函数内部使用,这叫做局部变量(local variable)
  • 而有的变量还可以在其它 Shell 中使用,这叫做环境变量(environment variable)

全局变量

所谓全局变量,就是指变量在当前的整个 Shell 会话中都有效。每个 Shell 会话都有自己的作用域,彼此之间互不影响。在 Shell 中定义的变量,默认就是全局变量。

想要实际演示全局变量在不同 Shell 会话中的互不相关性,可在图形界面下同时打开两个 Shell,或使用两个终端远程连接到服务器(SSH)。

首先打开一个 Shell 窗口,定义一个变量 a 并赋值为 1,然后打印,这时在同一个 Shell 窗口中是可正确打印变量 a 的值的。然后再打开一个新的 Shell 窗口,同样打印变量 a 的值,但结果却为空,如图 1 所示。

打开两个Shell会话
图1:打开两个 Shell 会话

这说明全局变量 a 仅仅在定义它的第一个 Shell 中有效,对其它 Shell 没有影响。这很好理解,就像小王家和小徐家都有一部电视机(变量名相同),但是同一时刻小王家和小徐家的电视中播放的节目可以是不同的(变量值不同)。

需要强调的是,全局变量的作用范围是当前的 Shell 会话,而不是当前的 Shell 脚本文件,它们是不同的概念。打开一个 Shell 窗口就创建了一个 Shell 会话,打开多个 Shell 窗口就创建了多个 Shell 会话,每个 Shell 会话都是独立的进程,拥有不同的进程 ID。在一个 Shell 会话中,可以执行多个 Shell 脚本文件,此时全局变量在这些脚本文件中都有效。

例如,现在有两个 Shell 脚本文件,分别是 a.sh 和 b.sh。a.sh 的代码如下:
#!/bin/bash
echo $a
b=200
b.sh 的代码如下:
#!/bin/bash
echo $b
打开一个 Shell 窗口,输入以下命令:

$ a=99
$ . ./a.sh
99
$ . b.sh
200
$

从输出结果可以发现,在 Shell 会话中以命令行的形式定义的变量 a,在 a.sh 中有效;在 a.sh 中定义的变量 b,在 b.sh 中也有效。

局部变量

Shell 也支持自定义函数,但是 Shell 函数和 C/C++Java 等其他编程语言函数的一个不同点就是:在 Shell 函数中定义的变量默认也是全局变量,它和在函数外部定义变量拥有一样的效果。请看下面的代码:
#!/bin/bash

#定义函数
function func(){
    a=99
}

#调用函数
func

#输出函数内部的变量
echo $a
输出结果:
99

a 是在函数内部定义的,但是在函数外部也可以得到它的值,证明它的作用域是全局的,而不是仅限于函数内部。

要想变量的作用域仅限于函数内部,那么可以在定义时加上local命令,此时该变量就成了局部变量。请看下面的代码:
#!/bin/bash

#定义函数
function func(){
    local a=99
}

#调用函数
func

#输出函数内部的变量
echo $a
输出结果为空,表明变量 a 在函数外部无效,是一个局部变量。

Shell 变量的这个特性和 JavaScript 中的变量是类似的。在 JavaScript 函数内部定义的变量,默认也是全局变量,只有加上var关键字,它才会变成局部变量。

环境变量

全局变量只在当前 Shell 会话中有效,如果使用export命令将它导出,那么它就在所有的子 Shell 中也有效了,这称为“环境变量”。

环境变量被创建时所处的 Shell 被称为父 Shell,如果在父 Shell 中再创建一个 Shell,则该 Shell 被称作子 Shell。当子 Shell 产生时,它会继承父 Shell 的环境变量为自己所用,所以说环境变量可从父 Shell 传给子 Shell。不难理解,环境变量还可以传递给孙 Shell。
注意,环境变量只能向下传递而不能向上传递,即“传子不传父”。
在一个 Shell 中创建子 Shell 最简单的方式是运行 bash 命令,如图 2 所示。

进入子 Shell
图2:进入子 Shell

通过exit命令可以一层一层地退出 Shell。

下面演示一下环境变量的使用:

$ a=22      #定义一个全局变量
$ echo $a    #在当前Shell中输出a,成功
22
$ bash    #进入子Shell
$ echo $a    #在子Shell中输出a,失败

$ exit    #退出子Shell
exit
$ export a    #将a导出为环境变量
$ bash    #重新进入子Shell
$ echo $a    #在子Shell中再次输出a,成功
22
$ exit    #退出子Shell
exit
$ exit    #退出父Shell,结束整个Shell会话

可以发现,默认情况下,a 在子 Shell 中是无效的;使用 export 将 a 导出为环境变量后,在子 Shell 中就可以使用了。

export a这种形式是在定义变量 a 以后再将它导出为环境变量,如果想在定义的同时导出为环境变量,可以写作export a=22

注意,本节我们一直强调的是环境变量在子 Shell 中有效,并没有说它在所有的 Shell 种有效;如果你通过终端创建一个新的 Shell,那么它就不是当前 Shell 的子 Shell,环境变量对这个 Shell 就是无效的。

此外,通过export命令导出的环境变量是临时的,关闭 Shell 会话后它就销毁了。所以,这种环境变量也只是在局部范围内起作用,并不影响所有 Shell。

如果想让环境变量在所有 Shell 中都有效,并且能够永久保存,在关闭 Shell 后也不丢失,那么就需要把环境变量写入启动文件。至于如何写入文件,请大家自行百度,这里就不再赘述了。
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