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Subshell

Subshell

Subshell 的定义在一些书本或资料中模糊不清，给出的解释往往和某些例子自相矛盾，让人捉摸不透。 因此，为了避免这种语义与逻辑上的问题，这里不会给出它的定义（建议参考官方 BASH 手册）， 也不会使用 “子 Shell” 这个翻译，仅仅从它的实际表现去理解它的定义。 下面列举的变量和 Subshell 概念有着密切的联系。

Bash Reference Manual

Bash 参考手册

BASH_SUBSHELL

Shell 变量，非环境变量，官方手册解释。

Incremented by one within each subshell or subshell environment when the shell begins executing in that environment. The initial value is 0. If BASH_SUBSHELL is unset, it loses its special properties, even if it is subsequently reset.

也可以使用 man 命令，内容可能会有一点差别。

man bash | grep -A 3 'BASH_SUBSHELL' | head -n 4
echo $BASH_SUBSHELL
0

SHLVL

环境变量，官方手册解释。

Incremented by one each time a new instance of Bash is started. This is intended to be a count of how deeply your Bash shells are nested.

使用 man 命令。

man bash | grep 'SHLVL'

这个值是从 1 开始的。

echo $SHLVL
1

命令分组

全称 Command Grouping，Bash 提供两种方法创建命令分组。

括号：()

该方法会创建一个 Subshell 环境去处理命令分组。

(pwd; echo $BASH_SUBSHELL)
/home/kuga
1
(pwd; (echo $BASH_SUBSHELL))
/home/kuga
2 
(pwd; (echo $SHLVL))
1

可以得出以下结论。

  • BASH_SUBSHELL：每创建一个 Subshell 就加 1。
  • SHLVL：无论创建多少个 Subshell，都不变。

花括号：{}

这种方法不会创建 Subshell，命令分组是在当前 Shell 的上下文中处理的。 在语法上，花括号与命令之间的空格不能省略，每个命令结尾的分号也是必须的。

{ pwd; { echo $BASH_SUBSHELL; } }
/home/kuga
0
{ pwd; { echo $SHLVL; } }
/home/kuga
1

Shell PID

可通过 BASHPID 或 $$ 查看 Shell 的 PID，但它们是有区别的。

BASHPID

Shell 变量，非环境变量，官方解释。

Expands to the process ID of the current Bash process. This differs from $$ under certain circumstances, such as subshells that do not require Bash to be re-initialized. Assignments to BASHPID have no effect. If BASHPID is unset, it loses its special properties, even if it is subsequently reset.
echo $BASHPID
56414

使用 () 查看 BASHPID。

(ps -f --forest; echo $BASHPID)
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
kuga       56414   56412  0 10:11 pts/0    00:00:00 -bash
kuga       57325   56414  0 15:13 pts/0    00:00:00  \_ -bash
kuga       57326   57325  0 15:13 pts/0    00:00:00      \_ ps -f --forest
57325

可以看到，BASHPID 输出了 Subshell 的 PID。

特殊参数 $$

官方解释。

($$) Expands to the process ID of the shell. In a subshell, it expands to the process ID of the invoking shell, not the subshell.

在 Subshell 中，$$ 表示的是 invoking shell 的 PID。

(pwd; (ps -f --forest; echo $$))
/home/kuga
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
kuga       56414   56412  0 10:11 pts/0    00:00:00 -bash
kuga       57347   56414  0 15:20 pts/0    00:00:00  \_ -bash
kuga       57348   57347  0 15:20 pts/0    00:00:00      \_ -bash
kuga       57349   57348  0 15:20 pts/0    00:00:00          \_ ps -f --forest
56414

可以看到，无论有多少个 Subshells，$$ 始终表示顶层 Bash 的 PID。

创建 Bash 实例

在 Bash 中输入 bash 就可以创建一个全新的 Bash 实例。

bash
ps -f --forest
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
kuga       56414   56412  0 10:11 pts/0     00:00:00 -bash
kuga       57359   56414  0 15:29 pts/0     00:00:00  \_ bash
kuga       57402   57359  0 15:30 pts/0     00:00:00      \_ ps -f --forest

这时候再观察一下上面提到的变量。

echo $BASH_SUBSHELL $SHLVL $BASHPID $$
0 2 57359 57359
  • BASH_SUBSHELL：没有变化。
  • SHLVL：从 1 -> 2。
  • BASHPID：新 Bash 实例的 PID。
  • $$：新 Bash 实例的 PID。

如果说这种创建 Bash 的方式也是 Subshell 的话，语义和表现上就会自相矛盾。

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