Циклы в bash

При составлении скриптов часто требуется повторять последовательность действий с объектами, имеющими общие признаки (расположение, имя, размер), либо выполнять такие действия, пока истинно конкретное условие. 

В языке bash, как и в большинстве языков программирования, для этих целей существует управляющая конструкция — цикл.

В статье рассмотрим все три типа циклов bash: for, while и until, а также команды для управления ходом цикла — break и continue.

Цикл for

Этот вид цикла используют чаще всего. С его помощью можно несколько раз выполнить один и тот же набор действий с объектами внутри массива, определённого тем или иным способом —  примеры даны в таблице ниже. 

Синтаксис цикла for в общем виде: 

for переменная in массив
do
    команда 1
    команда 2
    команда n
done

Слово массив выше обозначает любой объект, по которому цикл может совершать итерации (обходить объект) и который представляет собой массив (строки и/или числа) либо последовательность (только числа) или указывает его расположение:

Цикл while 

Цикл while требует, чтобы указанный код продолжал выполняться, пока условие истинно. 

В общем виде синтаксис цикла while выглядит так: 

while [ условие ]; do
    команда 1
    команда 2
done

Вот пример использования цикла while для работы таймера:

#!/bin/bash
echo "Введите количество секунд для отсчёта: "
read duration
while [ $duration -gt 0 ]; do
    echo -ne "Осталось секунд: $duration\r"
    sleep 1
    ((duration--))
done
echo -e "\nВремя вышло!"

Скрипт выполняет следующие действия:

1. Пользователю предлагают ввести значение переменной duration — число секунд для отсчёта.
2. Пользователь вводит значение, и цикл запускается.
3. Согласно условию [ $duration -gt 0 ], пока переменная duration больше нуля, на экране отображается надпись: 

Осталось секунд: <текущее значение переменной duration>

Затем курсор перемещается в начало этой же строки (\r — литерал (сочетание спецсимволов) для возврата к началу  строки).

4. Команда sleep 1 вызывает бездействие оболочки на одну секунду.
5. Количество секунд уменьшается на единицу.
6. При новом проходе цикла надпись с изменённым количеством секунд отображается на той же строке.
7. Когда переменная duration становится равна нулю, на новой строке (\n — литерал новой строки) отображается надпись: 

Время вышло!

Цикл until 

Цикл until продолжает работу, пока условие ложно.

В общем виде синтаксис цикла until выглядит так: 

until [ условие ]; do
    команда 1
    команда 2
done

Вот версия таймера с использованием этого вида цикла:

#!/bin/bash
echo "Введите количество секунд для отсчёта:"
read duration
until [ $duration -eq 0 ]; do
    echo -ne "Осталось секунд: $duration\r"
    sleep 1
    ((duration--))
done
echo -e "\nВремя вышло!"

Скрипт работает почти так же, как в примере для цикла while. Различие — в­ пункте­ 3: согласно условию [ $duration -eq 0 ], пока переменная duration не станет равна нулю, на экране отображается надпись: 

Осталось <текущее значение переменной duration> секунд.

Затем курсор перемещается в начало этой же строки.

Управление ходом выполнения цикла

Команды break и continue позволяют менять ход цикла: 

• break прерывает цикл;
• continue позволяет прервать текущую итерацию и начать следующую.

Команда break

Команда break используется для выхода из любых циклов. Для первых трёх типов цикла этот приём можно применять, когда нельзя предсказать, сколько раз будет выполняться цикл — например, если число итераций зависит от введённого пользователем значения. 

Если команда break не имеет аргументов, она прерывает выполнение того цикла, в котором присутствует. Если ей передать аргумент:

break [n]

будет прерван цикл, расположенный на n-1 уровней выше текущего, так как n текущего уровня — 1.

Следует помнить, что break завершает цикл, а не скрипт. Это можно проверить, добавив в конец скрипта команду echo. 

Общий вид синтаксиса:

for [ условие ]; do 
    команда 1
    команда 2
    if [ condition ]; then
      break
    fi
    команда3
done

Команда continue

Команда continue позволяет прервать текущую итерацию цикла: эту команду включают в цикл после условия, при выполнении которого текущая итерация цикла завершается и начинается следующая. Эта команда работает во всех типах циклов.

Общий вид синтаксиса:

for [ условие ]; do
   if [ условие 2 ]
       then
       continue
   fi
   команда
done

Как правило, предварительная фильтрация данных вне цикла и последующая их обработка в цикле выполняются быстрее, чем проверка условия внутри цикла и прерывание итерации при помощи continue. 

Но в некоторых случаях вариант с применением continue разумнее — например, если в скрипте используется файл, уже открытый другим процессом. Если в файл в данный момент ведётся запись, его обработка может привести к возникновению ошибок сжатия.

В следующем скрипте цикл сначала проверяет, закрыт ли файл резервной копии (дампа) базы данных, и если закрыт, то архивирует его и перемещает в каталог с архивами.

#!/bin/bash

backup_dir="/opt/mysql/backups"
archive_dir="/opt/mysql/backup-archives"
mkdir -p "$backup_dir" "$archive_dir"

for dump in "$backup_dir"/*.dump "$backup_dir"/*.sql; do
    lsof "$dump" &>/dev/null && continue
    gzip "$dump"
    mv "$dump.gz" "$archive_dir"
done

Скрипт выполняет следующие действия:

1. В переменную backup_dir записывается путь к каталогу c дампами БД, в переменную archive_dir — путь к каталогу с архивами.
2. Если указанные каталоги не существуют, они создаются командой mkdir.
3. Цикл for обходит в каталоге, обозначенном переменной backup_dir, все файлы с именем, заканчивающимся на .sql или .dump. Обработка каждого элемента обозначается итерацией с именем dump.

В ходе каждой итерации совершаются следующие действия:

3.1. Команда lsof проверяет, находится ли файл в списке открытых. Если файл открыт, то итерация с ним прерывается и цикл переходит к обработке следующего файла  с именем, заканчивающимся на .sql  или .dump.

3.2. Если файла нет в списке открытых, то он архивируется командой gzip, и к исходному имени добавляется расширение .gz. Исходный файл дампа удаляется.

3.3. Команда mv перемещает созданный архив в каталог, обозначенный переменной archive_dir.

4. Цикл завершается.

Вложенные циклы

Вложенные циклы используют для повторения набора действий с элементами на нескольких уровнях структур данных или последовательностей. Путём обращения к элементам массивов и древовидных структур, таких как каталоги или json-файлы среднего размера, можно вести поиск, фильтрацию и сортировку этих элементов. 

Для работы с большими файлами или несколькими уровнями вложенности лучше использовать специализированные инструменты — например, Python и его библиотеки simplejson, ujson, pandas. 

Вложенные циклы могут быть любых типов — for, while или until. Чаще всего встречаются вложенные циклы for.

Во вложенном цикле for внешний цикл управляет обходом первого массива данных, а внутренний цикл для каждого элемента массива во внешнем цикле обходит второй массив данных.

Общий вид синтаксиса цикла for:

for [ условие 1 ]; do
   for[ условие 2 ]; do
       команда 1
   done
   команда 2
done

Мы рассмотрели типы циклов bash: for, while и until, а также способы управления циклами — команды break и continue.

Циклы — одна из основных управляющих конструкций в программировании. При автоматизации повторяющихся задач без них часто не обойтись. Важно знать, для каких целей лучше подходят разные виды циклов.

Автор статьи: Клара Суботэ