Bash数组管道循环修改后外部无法读取问题求助

问题现象 #

以下脚本中，Bash数组pid_arr在while read循环内可以正常打印新增的PID元素，但循环结束后，数组仅保留了循环前的初始值，新增的PID元素丢失：

原脚本 #

pid_arr=()
pid=10
pid_arr+=($pid)
pid_arr+=(29)

ls -1 | head -2 | while read file
do
    ls -1 1>/dev/null 2>/dev/null &
    pid=$!
    echo "Pid: $pid"
    pid_arr+=("${pid}")

    echo "Within loop"
    echo "${pid_arr[@]}"
done

echo "${pid_arr[@]}"

for pid in "${pid_arr[@]}"
do
   echo "Checking pid: $pid"
done

实际输出 #

Pid: 10817
Within loop
10 29 10817
Pid: 10818
Within loop
10 29 10817 10818
10 29
Checking pid: 10
Checking pid: 29

原本期望循环外能看到数组的全部4个元素（10、29、10817、10818），但仅显示初始的两个值。

核心原因 #

管道|会创建子shell，脚本中的while read循环是在管道的最后一个子shell进程中执行的。子shell会复制父shell的变量（包括数组）作为副本，子shell内对数组的修改仅作用于这个副本，不会同步回父shell。当子shell结束后，副本被销毁，父shell的数组完全没被修改，所以循环外看不到新增元素。

解决方法 #

方法1：使用进程替换（推荐） #

用进程替换< <(command)代替管道，让while循环在当前shell进程中执行：

pid_arr=()
pid=10
pid_arr+=($pid)
pid_arr+=(29)

while read file
do
    ls -1 1>/dev/null 2>/dev/null &
    pid=$!
    echo "Pid: $pid"
    pid_arr+=("${pid}")

    echo "Within loop"
    echo "${pid_arr[@]}"
done < <(ls -1 | head -2)  # 改用进程替换

echo "${pid_arr[@]}"

for pid in "${pid_arr[@]}"
do
   echo "Checking pid: $pid"
done

方法2：使用临时文件中转输出 #

先把命令输出写入临时文件，再通过重定向读取临时文件，避免管道创建子shell：

pid_arr=()
pid=10
pid_arr+=($pid)
pid_arr+=(29)

# 先把输出写入临时文件
ls -1 | head -2 > temp_file.txt

while read file
do
    ls -1 1>/dev/null 2>/dev/null &
    pid=$!
    echo "Pid: $pid"
    pid_arr+=("${pid}")

    echo "Within loop"
    echo "${pid_arr[@]}"
done < temp_file.txt  # 从临时文件读取

# 清理临时文件
rm temp_file.txt

echo "${pid_arr[@]}"

for pid in "${pid_arr[@]}"
do
   echo "Checking pid: $pid"
done

方法3：启用lastpipe选项（Bash 4.2+适用） #

在脚本开头添加shopt -s lastpipe，让管道的最后一个命令在当前shell进程执行：

shopt -s lastpipe  # 开启lastpipe选项
pid_arr=()
pid=10
pid_arr+=($pid)
pid_arr+=(29)

ls -1 | head -2 | while read file
do
    ls -1 1>/dev/null 2>/dev/null &
    pid=$!
    echo "Pid: $pid"
    pid_arr+=("${pid}")

    echo "Within loop"
    echo "${pid_arr[@]}"
done

echo "${pid_arr[@]}"

for pid in "${pid_arr[@]}"
do
   echo "Checking pid: $pid"
done

以上三种方法都能让循环内对数组的修改保留到循环外，输出会包含全部4个元素。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者madmatrix