理解和忽略Bash中的错误

1. 简介

**错误是 Linux 管理和 Bash 脚本的正常组成部分。**它们表示特殊且可能重要的系统状态。尽管如此，我们可能希望跳过处理一些错误。

在本教程中，我们将讨论错误以及如何在 Bash 中忽略它们。特别是，我们定义了什么是错误并对其进行分类。接下来，我们看看它们在一般情况下和在 Bash 中是如何被识别的。之后，我们展示了一些忽略和抑制错误的方法。最后，一些评论展示了具体案例。

我们使用 GNU Bash 5.1.4 在 Debian 11 (Bullseye) 上测试了本教程中的代码。它是 POSIX 兼容的，应该可以在任何这样的环境中工作。

2. 错误

尽管我们经常遇到错误，但它们是一种异常状态。因此，错误的另一个名称是异常。异常表示软件未达到其预期目标的情况。

由于情况不同，我们可以粗略地按来源对错误进行排序。

2.1. 硬件错误

任何软件产品的最低级别是运行它的硬件。虽然电气和机械问题不在本文的讨论范围内，但它们通常具有软件表达式这一事实很重要。 考虑以下场景：

• 出现故障的硬盘会产生读取或写入错误
• 物理内存已损坏并导致应用程序由于多种原因而崩溃
• 处理器过热，强制重启

重要的是，硬件错误通常是通过软件不可避免的。在某种程度上，这同样适用于以下错误类别。

2.2. 操作系统错误

由于操作系统 (OS) 是所有应用程序的基础，因此操作系统错误很容易影响它们。在更广泛的意义上，我们认为操作系统是内核 、设备驱动程序、API、用户界面和文件系统的组合。因此，这些组件中的任何错误都是操作系统错误。

事实上，操作系统本身就是软件产品。也就是说，与硬件一样，它们的错误很难被忽视。

例如，损坏的操作系统文件甚至会阻止应用程序运行。另一种情况可能涉及缺少或配置错误的驱动程序，这会导致设备访问期间出现错误。由于这种情况，应用程序可能会抛出错误，尽管最初并没有引起它们。

2.3. 应用程序错误

当然，即使操作系统正常运行，应用程序也可能滥用或错误配置它。

这通常是由于用户输入错误造成的。例如，尝试访问不存在的文件会导致应用程序异常。有时操作系统本身可能会损坏，从而阻止其他有效操作。

另一方面，我们错误地处理了用户输入。操作系统可能会阻止进程执行非法操作，而不是应用程序报告问题。想象一个用户试图删除其他人的文件的场景。文件系统权限将由操作系统强制执行，而不管应用程序中的任何检查。

此外，应用程序可能会故意行为不端，但也可能是意外环境的结果。也就是说，应用程序本身可能有错误或不完整的代码。

2.4. 编程错误

虽然到目前为止讨论的错误主要不在我们的控制范围内，但访问源代码可以改变这一点。特别是，我们可以在开发过程中实施检查和边界，以防止运行时出现问题。 当然，发展也有其自身的挑战：

• 语法错误，编程语言规则被破坏
• 逻辑错误，例如无限循环、错误的布尔条件和不正确的流
• 运行时错误，例如内存分配错误

这些错误的可预防性、可避免性和可忽略性取决于它们的具体情况以及编程语言。

要处理错误，我们必须首先知道它确实发生了。如何？那要看产地。

3. 错误代码

问题诊断并不简单。操作系统错误可以在启动期间自行报告。难闻的气味甚至可能表明硬件错误。 另一方面，应用程序具有状态或退出代码 。退出代码允许应用程序的用户知道其最终状态。重要的是，被广泛接受的无错误状态编号是0。 尽管错误通常伴随着文本说明，但情况并非总是如此。以下是一些常见的 POSIX 错误代码及其描述：

• EBADF=9，错误的文件描述符
• EFAULT=14，错误地址
• EIO=5，I/O 错误

应用程序可以省略描述，只返回错误（代码）。

本质上，开发人员可以考虑和计划不同的条件和情况。但是，它们很少能涵盖所有可能的情况。重要的是，操作系统可以终止恶意进程，这也会导致退出代码。

Bash 中的错误也可能导致退出代码，我们将在下面看到。

4. Bash 错误

在运行之前，必须解释 Bash 脚本行。因此，每个命令构造都有一个返回码。 基于此返回码和其他条件 ，Bash 确定给定的命令构造是否失败。 这是cd （更改目录）的示例：

$ cd DoesNotExist
-bash: cd: DoesNotExist: No such file or directory
$ echo $?
1

如果命令以非零状态退出，则它失败。这通常没有直接后果，但如果没有发现错误，则可能是有害的。为了避免隐藏的问题，我们使用带有-e标志的set ，失败的命令构造会导致立即退出，并带有非零代码**。由于在生产环境中通常建议使用set -e，因此突然退出似乎是不可避免的。但是，有一些方法可以避免它们，我们将在下面讨论。

5. Bash 错误处理

我们可以将操作系统和硬件想象成一个骨架，其中包含应用程序。如果骨架受到破坏，这些应用程序可能无法正常工作。他们没有必要的工具来纠正这种情况。应用程序只能检查问题。因此，我们不会处理这些情况，而只会处理它们的后果。

作为开发人员，我们主要对我们可以处理的问题感兴趣。我们处理我们调用的软件的执行状态代码，同时控制我们自己的退出代码和编程错误。以下面的脚本为例：

read input
if [[ "$input" == 'hello' ]]; then
exit 0
fi
exit 1

我们使用read 来获取用户的输入。之后，将输入与预定义的字符串进行比较。只要脚本运行它，我们就会返回我们自己的状态码。但是，如果脚本被过早地杀死，这个事实将在 POSIX 下由状态137指示。

如果我们的脚本被称为greet。sh，这是在管道 输入“hello”输入后如何检查退出代码的方法：

$ echo hello | bash greet.sh
$ echo $?
0

在 Bash 中，$? 变量存储最后一条命令的状态码。事实上，这对于我们脚本中的任何应用程序调用都是有效的。 **由于零表示成功作为 Bash 中的退出代码，我们可以使用逻辑运算符 **链接调用：

$ echo bye | bash greet.sh && echo Success. || echo Failure.
Failure.

在将“bye”到我们的脚本之后，它返回一个非零（失败）错误代码。这意味着*&&结构被跳过，而||* （或）被触发。

6. 忽略 Bash 中的错误

最重要的是，整行的退出代码为零（成功），无论其中的路径如何：

$ echo bye | bash greet.sh && echo Success. || echo Failure.
Failure.
$ echo $?
0

实际上，这在set -e起作用时会派上用场，因为它可以防止特定命令的脚本突然终止。请注意，该方法仅适用于*&&和||之后的命令。返回成功。我们使用echo* ，但静默成功的另一种选择是: (null 实用程序)。

另一种实现相同目的的方法是使用感叹号语法：

set -e
! echo bye | bash greet.sh
echo Success.

尽管在set -e环境中出现错误，但执行上面的脚本不会强制退出。 另一个选项是管道到任何成功执行的命令：

set -e
echo bye | bash greet.sh | echo $?
echo Success.

虽然echo $? 显示 1，我们仍然成功，因为它返回0。

最后，我们还可以在运行命令之前关闭*-e*设置，然后重新启用它：

set -e
# code here
set +e
echo bye | bash greet.sh
set -e
echo Success.

此外，我们还可以抑制失败命令可能打印的任何stdout 和 stderr 错误消息：

$ badcommand
-bash: badcommand: command not found
$ badcommand >/dev/null 2>&1

使用退出代码处理和忽略输出的组合，我们可以实现一个静默失败的命令。

所有讨论的方法都可以通过用大括号括起来应用于整个代码块：

set -e
! {
echo First command.
badcommand
echo Third command.
}
echo Success.

接下来，我们将看到一些例外情况。

7. 备注

在大多数情况下，我们可以很确定地预测何时可能出现错误。但是，某些命令具有内置的固有异常。

7.1. heredoc

一种构造是使用带有heredoc 的read：

$ read -d '' var << EOI
Line one.
Line two.
EOI
$ echo $?
1

错误代码 1？有什么错误？事实证明，当read没有遇到 delimiter 时，它会返回一个非零错误代码。在这种情况下，分隔符 ( -d ) 是一个空字符串 ( ” )，即NUL。但是，heredoc 不以NUL结尾，因此它返回非零（失败）。

7.2. 管道故障

另一个值得一提的问题是set的pipefail选项。启用后，管道的返回码是最后一个以非零状态退出的命令的值。这意味着管道上的任何故障都会导致管道链和命令立即终止：

set -e
badcommand | echo
# script does not exit
set -o pipefail
badcommand | echo
# script exits

最初，将非零退出代码传递给成功的命令会导致整体成功。设置pipefail后，同一行会生成错误并强制脚本退出。

7.3. 未定义的变量

另一个设置标志是*-u*。一旦我们设置 -u，它会强制对未定义变量的任何引用导致错误**：

set -e
set -u
echo $undefined
# script exits

除了通常的方法外，还有一个特殊的结构可以让我们绕过这个错误：${undefined:-SOME_VALUE}。当我们像这样取消引用变量时，它要么返回变量值，要么如果未定义，则返回SOME_VALUE。因此，我们不使用未定义的值，因此不会使用set -u生成错误。

7.4. 编译和解释

在编程语法错误方面，如果在处理源代码文件时遇到错误，编译器和解释器会自行返回错误代码：

$ touch empty.c
$ gcc empty.c
/usr/bin/ld: /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/10/../../../x86_64-linux-gnu/Scrt1.o: in function `_start':
(.text+0x20): undefined reference to `main'
collect2: error: ld returned 1 exit status
$ echo $?
1
$ echo [ > bad.sh
$ bash bad.sh
empty: line 1: [: missing `]'
$ echo $?
2

7.5. 陷阱

虽然不是专门为忽略错误而设计的，但我们可以使用trap 来避免突然退出。在某种程度上，陷阱可以防止或添加到错误的默认处理中。没有太多陷阱，这里有一个简单的示例脚本：

set -e
trap 'echo "Inside trap"; echo "Line $LINENO."' ERR
echo 'Before bad command.'
badcommand
echo 'Unreachable.'

正如该脚本的输出所示，我们可以在脚本退出或出错之前执行多个命令：

$ bash script.sh
Before bad command.
./script.sh: line 5: badcommand: command not found
Inside trap.
Line 5.

为了规避本节中的任何错误，我们可以利用我们在上一节中讨论的方法。