面试题：Bash脚本嵌套函数中的错误捕获与传播优化

Question

设计一个Bash脚本，包含多个嵌套函数。最外层函数调用内层函数，内层函数又调用更内层的函数。每个函数都可能因为不同原因（如文件操作失败、命令执行错误等）产生错误。要求实现一套完整的错误捕获机制，使得内层函数的错误能准确传递到外层函数进行统一处理，同时避免错误处理过程中的资源泄漏（如打开的文件未关闭等）。请详细阐述你的设计思路，并给出核心代码片段以及对错误传播和恢复机制的说明。

Answer 1

设计思路

1. 函数定义与嵌套：定义多个嵌套的函数，每个函数执行特定的任务，如文件操作或命令执行。
2. 错误捕获：在每个函数内部，使用set -e或手动检查命令的返回值来捕获错误。如果发生错误，通过return语句将错误代码传递给调用者。
3. 错误传播：外层函数捕获内层函数返回的错误代码，并根据需要进行处理。这样可以实现错误从内层到外层的准确传递。
4. 资源管理：在函数内部，确保所有资源（如文件描述符）在函数结束时正确关闭，以避免资源泄漏。可以使用trap命令在函数退出时执行清理操作。

核心代码片段

#!/bin/bash

# 最内层函数：尝试打开文件
open_file() {
    local file="$1"
    # 打开文件描述符3
    exec 3<> "$file"
    if [ $? -ne 0 ]; then
        echo "无法打开文件: $file"
        return 1
    fi
    # 设置退出时关闭文件描述符3
    trap 'exec 3>&-' EXIT
    # 模拟文件操作
    echo "文件 $file 已打开，执行操作..."
    return 0
}

# 中间层函数：调用open_file并执行命令
execute_command() {
    local file="$1"
    open_file "$file"
    if [ $? -ne 0 ]; then
        return 1
    fi
    # 模拟命令执行
    command_output=$(ls /nonexistent_directory 2>&1)
    if [ $? -ne 0 ]; then
        echo "命令执行错误: $command_output"
        return 1
    fi
    return 0
}

# 最外层函数：调用execute_command并处理错误
main() {
    local file="$1"
    execute_command "$file"
    local result=$?
    if [ $result -ne 0 ]; then
        echo "发生错误，错误代码: $result"
        # 可以在这里进行更多的错误处理，如记录日志等
    else
        echo "所有操作成功完成"
    fi
    return $result
}

# 调用最外层函数
main "test.txt"

错误传播和恢复机制说明

1. 错误传播：
   • 最内层函数open_file如果无法打开文件，会返回错误代码1。
   • 中间层函数execute_command调用open_file，并检查其返回值。如果open_file返回错误，execute_command也返回错误代码1。
   • 最外层函数main调用execute_command，并捕获其返回值。根据返回值判断是否发生错误，并进行相应处理。
2. 恢复机制：
   • 在open_file函数中，使用exec打开文件描述符，并通过trap命令在函数退出时关闭文件描述符，确保文件操作完成后资源被正确释放，避免资源泄漏。
   • 对于命令执行错误，如ls /nonexistent_directory，函数返回错误代码，并输出错误信息，外层函数可以根据这些信息进行处理。