Bash-4 递归的奇怪结果答案

【问题标题】：Odd results from Bash-4 recursionBash-4 递归的奇怪结果
【发布时间】：2017-04-05 19:21:44
【问题描述】：

我设计了一个简单的测试来查看 Bash 在递归中的表现，但我不明白结果。

测试：

在shell中分配一个全局变量X
创建一个函数f()，分配一个同名的变量local X
分配local X全局X的值，即local X=$X
将此函数递归几次，并检查在每次递归时，它是否使用上一轮函数中的全局X 或local X

我预期以下两种结果之一：

在每次递归时，前一个f() 中的local X 将是新的“全局”X，即下一个作用域中的X，这表明每次递归都会创建一个新作用域在上一个范围之下
在每次递归时，之前的local X 值将被遗忘，每个新的local X=$X 将简单地重新分配我最初分配的全局X 的值。这表明 Bash 创建了相邻的作用域。

我没有得到任何这些。我得到了一些奇怪的东西。以下是终端的复制粘贴。

我在shell中分配了一个全局变量：

user@ubuntu-zesty:~$ X=1

我在创建local X的shell中创建了一个函数f()，将全局X的值分配给它，进入一个while循环，将1加到local X（我假设它是本地的），打印新的local X 值，并调用自身。重复 5 或 6 次。

user@ubuntu-zesty:~$ f() { local X=$X; while [ $X -lt 6 ]; do X=$(( $X + 1 )); echo $X; sleep 1; f; done; }

然后我调用f()，输出就莫名其妙了。

user@ubuntu-zesty:~$ f
2
3
4
5
6
6
5
6
6
4
5
6
6
5
6
6
3
4
5
6
6
5
6
6
4
5
6
6
5
6
6

此时它自行退出。正如预期的那样，全球X 不受影响。

user@ubuntu-zesty:~$ echo $X
1

那么这里发生了什么？有时使用全局X，有时使用local X？如果你知道这里发生了什么，请不要把血淋淋的细节留给我。

最后，只是为了好玩，输出的图表：

 1 ==
 2 ===
 3 ====
 4 =====
 5 ======
 6 ======
 7 =====
 8 ======
 9 ======
10 ====
11 =====
12 ======
13 ======
14 =====
15 ======
16 ======
17 ===
18 ====
19 =====
20 ======
21 ======
22 =====
23 ======
24 ======
25 ====
26 =====
27 ======
28 ======
29 =====
30 ======
31 ======

规格：

Bash-4.4.5(1)-release
x86_64 Ubuntu Zesty
Linux 内核 4.10.0-17-generic
VMware Workstation 12 虚拟机

【问题讨论】：

标签： linux bash shell ubuntu recursion

【解决方案1】：

我认为，正如@chepner 在他的回答中完美解释的那样，可视化 动态范围 的最佳方法是稍微修改您的函数：

function f() { 
  local X="$X"
  while [ "$X" -lt 6 ]; do 
    X=$((X + 1))
    echo "${FUNCNAME[*]}" "$X" # This will print the call stack
    sleep 1
    f
  done
}

并查看值如何增加：如果按照输出列，您可以调试每个级别发生的情况。

$ f
f f f f f 2
f f f f f f 3
f f f f f f f 4
f f f f f f f f 5
f f f f f f f f f 6
f f f f f f f f 6
f f f f f f f 5
f f f f f f f f 6
f f f f f f f 6
f f f f f f 4
f f f f f f f 5
f f f f f f f f 6
...

【讨论】：

【解决方案2】：

bash 是动态作用域的，而不是静态（又名词法）作用域的。这意味着当您执行local X=$X 行时，您不会根据在全局词法范围内分配的值获得$X 的值，而是根据最近的运行时范围内的值，即范围内的值 from其中f 被称为。这意味着 a 局部值不仅在函数调用中可见，而且在从那里进行的任何调用中都可见。

请注意，这并非特定于递归。

$ X=3
$ foo () { local X=5; bar; }
$ bar () { echo $X; }
$ bar
3
$ foo
5
$ echo $X
3

【讨论】：

好吧，这与我的第一个假设最接近，但它如何解释奇怪的输出并不明显。我需要稍后坐下来思考@ikkachu 和你的答案。（也感谢您修复我的帖子）

【解决方案3】：

有 31 条输出线，怀疑与 2⁵-1 相同。似乎发生的是循环的每次迭代都会复制函数，X 的值与当时相同。

因此，函数在每一层都完成循环的剩余部分两次，创建一棵二叉树。视觉上最外面的部分看起来像这样：

4
+--5
|  +--6 
|  +--6
+--5
   +--6 
   +--6

（这不是你的第一个建议吗？我不太确定。）

这会产生相同的结果（使用f 1 运行），但将值作为参数显式传递给较低级别。

f() { 
  local X=$1;
  while [ $X -lt 6 ]; do
     X=$(( $X + 1 ));
     echo $X;
     f $X;
  done; 
}

【讨论】：

很有趣，我需要坐下来继续工作。

【解决方案4】：

让函数变得更加冗长，并且只使用 4 作为限制。
您可以尝试使用 6。

注意出口！！

#!/bin/bash
depth=0
f() {
    echo "depth =======$((++depth))"
    echo "Received     $X"
    local X=$X;
    while (( X < 4 )); do
    (( X++ ));
    echo "Calling with $X";
    #sleep 1;
    f;
    done;
    echo "exit    with $X depth $((depth--))"
}

X=1
f
echo "final depth is $depth"

运行它会准确显示发生了什么：

$ ./script
depth =======1
Received     1
Calling with 2
depth =======2
Received     2
Calling with 3
depth =======3
Received     3
Calling with 4
depth =======4
Received     4
exit    with 4 depth 4
exit    with 4 depth 3
Calling with 4
depth =======3
Received     4
exit    with 4 depth 3
exit    with 4 depth 2
Calling with 3
depth =======2
Received     3
Calling with 4
depth =======3
Received     4
exit    with 4 depth 3
exit    with 4 depth 2
Calling with 4
depth =======2
Received     4
exit    with 4 depth 2
exit    with 4 depth 1
final depth is 0

【讨论】：