Bash命令替换创建子shell无法修改父shell数组问题咨询

Bash中命令替换$(...)、管道派生的执行环境属于独立子shell，拥有完全隔离的变量作用域，子shell内部对数组、普通变量的所有修改都会随子shell退出被销毁，无法自动同步到父shell，即使用nameref（local -n）也无法跨作用域修改父shell变量。

方案1：逻辑留在当前shell执行，单独捕获输出（性能最优） #

不要把修改数组的逻辑放在子shell中运行，通过文件描述符重定向、临时文件的方式单独捕获函数输出，数组修改逻辑直接在父shell上下文执行。
适配初始测试代码的实现示例：

#!/usr/bin/env bash
lst=()

fun(){
   match=0
   string="$1"
   for x in "${lst[@]}"; do
      if [[ "$x" = "$string" ]]; then
         match=1
         break
      fi
   done
   if [[ $match -eq 0 ]]; then
      lst+=("$string $2")
      echo "$1" >&3
   else
      echo "$string already called" >&3
   fi   
}

echo ================================= TEST 2.1 =================================
# 开启文件描述符3用于接收函数输出
exec 3>&1
echo "${lst[@]}"
res="$( fun "test" "1" 3>&1 )"
echo "$res - 预期输出: test"
echo "${lst[@]}"

res="$( fun "test" "**2**" 3>&1 )"
echo "$res - 预期输出: test"
echo "${lst[@]}"

res="$( fun "test" "**2**" 3>&1 )"
echo "$res - 预期输出: test already called"
echo "${lst[@]}"
# 关闭临时文件描述符
exec 3>&-

如果觉得文件描述符写法复杂，也可以用临时文件存输出：

tmp_file=$(mktemp)
fun "test" "1" > "$tmp_file"
res=$(<"$tmp_file")
rm -f "$tmp_file"

方案2：序列化数组回传父shell（兼容必须用子shell的场景） #

如果因为场景限制必须在子shell中执行逻辑，可以在子shell逻辑末尾用declare -p输出数组的完整定义，父shell拿到输出后通过eval重建数组，实现修改的同步。
适配第二个测试用例的实现示例：

#!/usr/bin/env bash
fun() {
   local str=$2
   echo 'done'
   # 输出数组的序列化定义，供父shell解析
   declare -a "lst=([0]=\"$str\")"
}

printf -- '-------\n子shell回传数组测试:\n'
lst=( 'something' )
declare -p lst
# 分离普通输出和数组定义：普通输出存到rec，最后一行的数组定义传给eval
rec=$( fun lst 'foo' | tee /dev/stderr | tail -n 1 )
eval "$rec"
declare -p lst

注意：该方案需要严格控制传入eval的内容，避免不可信输入触发命令注入。

方案3：拆分返回值规则 #

约定函数的输出规则：正常业务返回内容走标准输出，需要同步到父shell的数组元素、状态码通过单独的输出通道（比如固定后缀行、专用文件描述符）传递，父shell调用后按规则解析内容，手动更新本地数组即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者emal