Bash Arrays - 具有相应值的变量名称的 Zip 数组

Question

在自学 Bash 编程时，我遇到了一个有趣的用例，我想获取环境中存在的变量列表，并将它们放入数组中。然后，我想输出一个变量名称及其值的列表，并将该输出存储在一个数组中，每个变量一个条目。

我只用了大约 2 周的时间以任何“真实”的方式编写 Bash shell 脚本，而且我正在对自己进行数组方面的教育。其他编程语言中的一个常见功能是能够“压缩”两个数组，例如as is done in Python。任何编程语言的另一个共同特征是间接性，例如通过pointer indirection 等。这在很大程度上是学术性的，通过一个有点挑战性的例子来教我自己，但我认为如果除了调试、跟踪整体系统状态等原因之外，这具有广泛的用途。

我想要的是以下输入...：

VAR_ONE="LIGHT RED"
VAR_TWO="DARK GREEN"
VAR_THREE="BLUE"
VARIABLE_ARRAY=(VAR_ONE VAR_TWO VAR_THREE)

...要转换成以下输出（作为一个数组，每行一个元素）：

VAR_ONE: LIGHT RED
VAR_TWO: DARK GREEN
VAR_THREE: BLUE

约束：

• 假设我无法控制所有变量，所以我不能回避问题，例如从一开始就使用关联数组。 （即，请不要建议通过从不使用名为“VAR_ONE”的离散变量来完全避免间接引用查找的需要）。但是将结果存储在关联数组中的解决方案很好。
• 假设变量名永远不会包含空格，但它们的值可能。
• 最终输出应该不包含单独的元素，因为输入变量的值包含空格。

到目前为止我所读到的内容：

• 我读过一些 StackOverflow 的帖子，比如这篇文章，这些帖子处理使用对数组的间接引用它们自己（例如，如果您有三个数组并希望根据“数组选择”变量）：How to iterate over an array using indirect reference?
• 我还发现了一篇文章，它以我所说的方式处理 Bash 中的“压缩”数组，您可以在其中配对，例如array1 和 array2 中的第一个元素，然后将第二个元素配对，等等：Iterate over two arrays simultaneously in bash
• ...但我还没有找到任何可以充分讨论这个独特用例的内容...

问题：

如果给定一个仅包含变量名称列表的数组，我应该如何创建一个包含变量名称列表及其值（以冒号分隔）的数组。我并不是“没有想出任何方法来做到这一点”，但我想在 Bash 中找到“首选”的方法来做到这一点，考虑到性能、安全性和简洁/易于理解。

编辑：我将发布到目前为止我想出的答案作为这篇文章的答案......但不要将其标记为已回答，因为我还想听到一些公正的建议......

Answer 1

OP 开头为：

VAR_ONE="LIGHT RED"
VAR_TWO="DARK GREEN"
VAR_THREE="BLUE"
VARIABLE_ARRAY=(VAR_ONE VAR_TWO VAR_THREE)

OP 提供了 4 组代码的答案：

# first 3 sets of code generate:

$ typeset -p outputValues
declare -a outputValues=([0]="VAR_ONE: LIGHT RED" [1]="VAR_TWO: DARK GREEN" [2]="VAR_THREE: BLUE")

# the 4th set of code generates the following where the data values are truncated at the first space:

$ typeset -p outputValues
declare -a outputValues=([0]="VAR_ONE: LIGHT" [1]="VAR_TWO: DARK" [2]="VAR_THREE: BLUE")

注意事项：

• 我假设第 4 组代码的输出是错误的，所以将忽略这个
• OP 的代码示例涉及我将要使用的几个想法（如下）...nameref 的 (declare -n <variable_name>) 和间接变量引用 (${!<variable_name>})

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为了可读性（和其他人的可维护性），我可能会避免各种eval 和扩展想法，而是选择使用bash namesref's (declare -n)；一个简单的例子：

$ x=5
$ echo "${x}"
5

$ y=x
$ echo "${y}"
x

$ declare -n y="x"          # nameref => y=(value of x)
$ echo "${y}"
5

将其拉入我们得到的原始问题：

unset outputValues
declare -a outputValues                           # optional; declare 'normal' array

for var_name in "${VARIABLE_ARRAY[@]}"
do
    declare -n data_value="${var_name}"
    outputValues+=("${var_name}: ${data_value}")
done

这给了我们：

$ typeset -p outputValues
declare -a outputValues=([0]="VAR_ONE: LIGHT RED" [1]="VAR_TWO: DARK GREEN" [2]="VAR_THREE: BLUE")

虽然这会产生相同的结果（与 OP 的前 3 组代码一样），但（对我来说）这个新数组将如何使用是一个令人烦恼的问题？

如果唯一的目标是将这些预先格式化的数据打印到标准输出……好吧，不过既然可以对当前数组和 nameref 执行相同的操作，为什么还要为新数组烦恼呢？

如果目标是将这个数组作为变量名/值对的集合来访问以进行处理，那么当前的结构将很难（更）使用，例如，每个数组“值”都需要根据分隔符 :<space> 解析/拆分，以便访问实际的变量名称和值。

在这种情况下，我会选择使用关联数组，例如：

unset outputValues
declare -A outputValues                           # required; declare associative array

for var_name in "${VARIABLE_ARRAY[@]}"
do
    declare -n data_value="${var_name}"
    outputValues[${var_name}]="${data_value}"
done

这给了我们：

$ typeset -p outputValues
declare -A outputValues=([VAR_ONE]="LIGHT RED" [VAR_THREE]="BLUE" [VAR_TWO]="DARK GREEN" )

注意事项：

• 同样，既然可以对当前数组和 nameref 进行同样的操作，为什么还要为新数组烦恼？
• 如果变量$data_value 要在后续代码中作为“普通”变量重新使用，则需要删除nameref 属性(unset -n data_value)

使用关联数组（索引=变量名/数组元素=变量值）可以更轻松地引用变量名/值对，例如：

$ myvar=VAR_ONE
$ echo "${myvar}: ${outputValues[${myvar}]}"
VAR_ONE: LIGHT RED

$ for var_name in "${!outputValues[@]}"; do echo "${var_name}: ${outputValues[${var_name}]}"; done
VAR_ONE: LIGHT RED
VAR_THREE: BLUE
VAR_TWO: DARK GREEN

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在旧版本的 bash（nameref 可用之前）和新版本的 bash 中仍然可用，可以选择使用间接变量引用；

$ x=5
$ echo "${x}"
5

$ unset -n y        # make sure 'y' has not been previously defined as a nameref
$ y=x
$ echo "${y}"
x

$ echo "${!y}"
5

将其引入关联数组方法：

unset -n var_name                                 # make sure var_name not previously defined as a nameref
unset outputValues
declare -A outputValues                           # required; declare associative array

for var_name in "${VARIABLE_ARRAY[@]}"
do
    outputValues[${var_name}]="${!var_name}"
done

这给了我们：

$ typeset -p outputValues
declare -A outputValues=([VAR_ONE]="LIGHT RED" [VAR_THREE]="BLUE" [VAR_TWO]="DARK GREEN" )

注意：虽然这需要在for 循环中进行较少的编码，但如果您忘记unset -n 变量（在这种情况下为var_name），那么您最终会出错如果 var_name 先前被定义为 nameref，则结果；也许是一个小问题，但它需要编码人员了解并为这个特定问题编写代码......有点太深奥（我的口味）所以我更喜欢坚持使用 namerefs ... ymmv ...

Answer 2

在过去的几天里，我想出了一些可能的解决方案，每一个都有自己的优缺点。不过，我暂时不会将此标记为答案，因为我有兴趣听取公正的建议。

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到目前为止我的头脑风暴解决方案：

选项 #1 - FOR-LOOP：

alias PrintCommandValues='unset outputValues
for var in ${VARIABLE_ARRAY[@]}
do outputValues+=("${var}: ${!var}")
done; printf "%s\n\n" "${outputValues[@]}"'
PrintCommandValues

专业人士：传统，易于理解

缺点：有点冗长。我不确定 Bash，但我一直在做很多 Mathematica 编程（命令式），其中这样的循环明显较慢。有人知道 Bash 是否是这样吗？

选项 #2 - 评估：

i=0; outputValues=("${VARIABLE_ARRAY[@]}")
eval declare "${VARIABLE_ARRAY[@]/#/outputValues[i++]+=:\\ $}"
printf "%s\n\n" "${outputValues[@]}"

优点：比 for 循环更短，而且仍然易于理解。

缺点：我不是专家，但由于安全问题，我已经阅读了很多警告，尽可能避免使用eval。当我主要为我的个人机器编写“方便实用的目的”脚本时，我可能不会担心太多，但是......

选项 #3 - 带括号的引用声明：

i=0; declare -a outputValues="(${VARIABLE_ARRAY[@]/%/'\:\ "${!VARIABLE_ARRAY[i++]}"'})"
printf "%s\n\n" "${outputValues[@]}"

优点：超级简洁。我只是偶然发现了这种语法——我在网络上的任何地方都没有找到它。显然，在 Bash 中使用 declare（我使用版本 4.4.20(1)），如果（并且仅当）你在等号之后放置数组样式的 (...) 括号，并引用它，您将获得更多“一轮”扩展/取消引用，类似于eval。正好在玩this post，无意中发现了“额外扩展”的部分。

例如，比较这两个测试：

varName=varOne; varOne=something
declare test1=\$$varName
declare -a test2="(\$$varName)"
declare -p test1 test2

输出：

declare -- test1="\$varOne"
declare -a test2=([0]="something")

相当整洁，我认为...

无论如何，这种方法的缺点是……我从来没有在任何地方看到过它的正式或非正式记录，所以……可移植性……？

此选项的替代方案：

i=0; declare -a LABELED_VARIABLE_ARRAY="(${VARIABLE_ARRAY[@]/%/'\:\ \$"${VARIABLE_ARRAY[i++]}"'})"
declare -a outputValues=("${LABELED_VARIABLE_ARRAY[@]@P}")
printf "%s\n\n" "${outputValues[@]}"

只是为了好玩 - 大括号扩展：

unset outputValues; OLDIFS=$IFS; IFS=; i=0; j=0
declare -n nameCursor=outputValues[i++]; declare -n valueCursor=outputValues[j++]
declare {nameCursor+=,valueCursor+=": "$}{VAR_ONE,VAR_TWO,VAR_THREE}
printf "%s\n\n" "${outputValues[@]}"
IFS=$OLDIFS

优点：？？？也许速度？

缺点：相当冗长，不太容易理解

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不管怎样，这些都是我的方法……它们中的任何一个合理吗，或者你会做一些完全不同的事情吗？