シェルスクリプト実践 - 関数・配列・ファイル操作の応用テクニック
この記事でできるようになること
- 関数・ローカル変数・配列を使って処理を分割し、再利用できるスクリプトを書ける
- `set -euo pipefail` と `trap` でエラー時に止まるスクリプトを書ける
- バックアップ・ログ監視・ファイル整理のスクリプトを、破壊事故を避けて実行できる
前提知識(先に読むと理解しやすい記事)
シェルスクリプトの基礎をマスターしたら、次は実践的な高度技術です。この記事では関数・配列・ファイル操作・エラー処理を扱います。最後に、業務でそのまま使える実用例を 3 本紹介します。
用語の整理(この記事で使う言葉を先に定義します)
- 関数: 処理に名前を付けてまとめたものです。同じ処理を何度も書かずに済みます
- ローカル変数: 関数の中だけで有効な変数です。
localを付けて宣言します。付けないとスクリプト全体で共有されるグローバル変数になります - 配列: 複数の値を 1 つの変数にまとめたものです。
${arr[0]}のように番号で取り出します - 連想配列: 番号ではなく文字列をキーにする配列です。「ハッシュ」「辞書」も同じものを指します。Bash 4.0 以降で使えます
- 終了コード: コマンドが終わるときに返す数値です。
0が成功、それ以外が失敗を意味します。「終了ステータス」「exit status」も同じものです - 厳格モード:
set -euo pipefailのことです。失敗を見逃さずスクリプトを止めるための設定です trap: 特定の出来事(エラー発生、スクリプト終了など)が起きたときに実行する処理を登録する仕組みです- サブシェル: 親のシェルから分岐して作られる別プロセスのシェルです。中で変数を変えても親側には戻りません
この記事でわかること
function_name() {}による関数定義とlocalを使ったスコープ管理- 配列の定義・要素アクセス・全展開・連想配列の使い方
- ファイルの行単位読み込み・書き込み・CSV 処理の実装方法
set -euo pipefailとtrapを使った堅牢なエラー処理- バックアップ・ログ監視・ファイル整理の実践スクリプト例
関数
結論: function_name() {}で関数を定義しlocalでスコープを限定、echoの結果を$(func)でキャプチャして返す。
関数の定義と呼び出し
基本的な関数
$1 は関数に渡された 1 つめの引数です。$2 なら 2 つめになります。
#!/bin/bash
greet() {
echo "こんにちは、$1さん!"
}
greet "太郎"
greet "花子"こんにちは、太郎さん! こんにちは、花子さん!
戻り値のある関数
シェルの関数は、他の言語のように値を return できません。return で返せるのは 0〜255 の終了コードだけです。値を返したいときは echo で出力し、呼び出し側で $(関数名) を使って受け取ります。
#!/bin/bash
square() {
local num=$1
local result=$((num * num))
echo $result
}
number=5
result=$(square $number)
echo "$number の平方は $result です"複数引数の関数
#!/bin/bash
file_info() {
local filepath=$1
if [ -f "$filepath" ]; then
echo "ファイル: $filepath"
echo "サイズ: $(wc -c < "$filepath") bytes"
echo "行数: $(wc -l < "$filepath") lines"
echo "最終更新: $(stat -c %y "$filepath")"
else
echo "ファイル $filepath が存在しません"
return 1
fi
}
file_info "/etc/passwd"
file_info "nonexistent.txt"高度な関数
ローカル変数とグローバル変数
#!/bin/bash
global_var="グローバル"
demo_scope() {
local local_var="ローカル"
global_var="変更されたグローバル"
echo "関数内: local_var = $local_var"
echo "関数内: global_var = $global_var"
}
echo "関数呼び出し前: global_var = $global_var"
demo_scope
echo "関数呼び出し後: global_var = $global_var"
echo "関数外: local_var = $local_var" # 空になる再帰関数
#!/bin/bash
factorial() {
local n=$1
if [ $n -le 1 ]; then
echo 1
else
local prev=$(factorial $((n - 1)))
echo $((n * prev))
fi
}
for i in {1..5}; do
result=$(factorial $i)
echo "$i! = $result"
doneエラーハンドリング付き関数
#!/bin/bash
safe_mkdir() {
local dir_path=$1
if [ -z "$dir_path" ]; then
echo "エラー: ディレクトリパスが指定されていません" >&2
return 1
fi
if [ -d "$dir_path" ]; then
echo "ディレクトリ $dir_path は既に存在します"
return 0
fi
if mkdir -p "$dir_path" 2>/dev/null; then
echo "ディレクトリ $dir_path を作成しました"
return 0
else
echo "エラー: ディレクトリ $dir_path の作成に失敗しました" >&2
return 1
fi
}
safe_mkdir "/tmp/test_dir"
safe_mkdir "/root/forbidden" # 権限エラーの例配列
結論: arr=()で配列定義し${arr[0]}で要素取得、${arr[@]}で全展開、${#arr[@]}で要素数を取得できる。
配列の基本操作
配列の作成と要素アクセス
#!/bin/bash
fruits=("apple" "banana" "orange" "grape")
numbers=(1 2 3 4 5)
echo "最初の果物: ${fruits[0]}"
echo "3番目の数字: ${numbers[2]}"
echo "全ての果物: ${fruits[@]}"
echo "果物の数: ${#fruits[@]}"配列への要素追加と削除
#!/bin/bash
colors=("red" "green" "blue")
echo "初期配列: ${colors[@]}"
colors+=("yellow")
echo "追加後: ${colors[@]}"
unset 'colors[1]' # "green"を削除(クォートしないとファイル名として展開されることがある)
echo "削除後: ${colors[@]}"
echo "インデックス: ${!colors[@]}"初期配列: red green blue 追加後: red green blue yellow 削除後: red blue yellow インデックス: 0 2 3
unset した後は添字が飛びます(1 が欠番)。${#colors[@]} は 3 になりますが、${colors[1]} は空です。番号で回すと欠番で取りこぼすため、"${colors[@]}" か "${!colors[@]}" を使ってください。
連想配列(Bash 4.0以降)
#!/bin/bash
declare -A person
person["name"]="田中太郎"
person["age"]="30"
person["city"]="東京"
echo "名前: ${person["name"]}"
echo "年齢: ${person["age"]}"
echo "全キー: ${!person[@]}"名前: 田中太郎 年齢: 30 全キー: city age name
連想配列のキーの並び順は保証されません。定義した順とは無関係な順序で返ります。順序が必要な場合は、キーの配列を別に持つか sort を通してください。
配列の実践的な使用例
#!/bin/bash
log_patterns=("/var/log/*.log" "/tmp/*.log" "$HOME/*.log")
for pattern in "${log_patterns[@]}"; do
echo "パターン: $pattern"
files=($pattern)
if [ ${#files[@]} -gt 0 ] && [ -f "${files[0]}" ]; then
for file in "${files[@]}"; do
if [ -f "$file" ]; then
size=$(wc -c < "$file")
echo " - $file ($size bytes)"
fi
done
else
echo " - マッチするファイルなし"
fi
doneファイル操作
結論: while IFS= read -r lineでファイル行単位読み込み、ヒアドキュメントやmapfileで効率的に書き込める。
ファイルの読み書き
ファイル読み込みの様々な方法
#!/bin/bash
filename="data.txt"
# 方法1: while read を使用
while IFS= read -r line || [ -n "$line" ]; do
echo "行: $line"
done < "$filename"
# 方法2: 配列への読み込み
mapfile -t lines < "$filename"
for i in "${!lines[@]}"; do
echo "行 $((i+1)): ${lines[i]}"
doneファイル書き込み
#!/bin/bash output_file="output.txt" echo "新しいファイル内容" > "$output_file" echo "追加の行1" >> "$output_file" cat << EOF >> "$output_file" 複数行のテキスト 2行目 3行目 EOF cat "$output_file"
CSVファイルの処理
#!/bin/bash
csv_file="employees.csv"
cat << EOF > "$csv_file"
名前,年齢,部署
田中,30,開発部
佐藤,25,営業部
鈴木,35,管理部
EOF
tail -n +2 "$csv_file" | while IFS=',' read -r name age dept; do
echo "社員: $name (${age}歳) - $dept"
done社員: 田中 (30歳) - 開発部 社員: 佐藤 (25歳) - 営業部 社員: 鈴木 (35歳) - 管理部
この例はパイプの右側で変数を書き換えないため、サブシェルの問題は起きません。集計値を外に持ち出す場合はリダイレクトに変えてください。
ファイル操作の高度な例
#!/bin/bash
source_dir="/path/to/source"
backup_dir="/path/to/backup"
backup_files() {
local src="$1"
local dest="$2"
if [ ! -d "$src" ]; then
echo "エラー: ソースディレクトリが存在しません: $src"
return 1
fi
mkdir -p "$dest"
rsync -av --delete "$src/" "$dest/"
echo "バックアップ完了: $src -> $dest"
}
log_file="/tmp/backup.log"
{
echo "バックアップ開始: $(date)"
backup_files "$source_dir" "$backup_dir"
echo "バックアップ終了: $(date)"
} >> "$log_file" 2>&1rsync --delete は転送先のファイルを消す
--delete は「転送元に無いファイルを転送先から削除する」オプションです。転送元のパスを間違えると、転送先にあったデータが消えます。特に、空のディレクトリを転送元に指定すると転送先が空になります。
さらに rsync は末尾のスラッシュで意味が変わります。rsync -a src/ dest/ は src の中身を dest に置きます。rsync -a src dest/ は dest の中に src ディレクトリごと置きます。
安全なやり方
- 先に
--dry-runを付けて実行し、何が削除されるかを確認する(rsync -av --delete --dry-run "$src/" "$dest/") - 転送元のディレクトリが存在し、空でないことを確認してから本実行する
- 世代を残したい場合は
--deleteではなく--backup --backup-dir=を使う
エラー処理
結論: set -euo pipefailで即座エラー終了・未定義変数エラーを有効化し、trapでエラー行番号を記録する。
エラー処理のベストプラクティス
set オプションによる厳密なエラー処理
set -euo pipefail は 3 つの設定をまとめて有効にします。どれも「失敗に気づかないまま処理を続ける」事故を防ぐためのものです。
#!/bin/bash set -euo pipefail # set -e: コマンドが失敗したら即座に終了 # set -u: 未定義変数を使用したらエラー # set -o pipefail: パイプラインで一つでも失敗したらエラー trap 'echo "エラーが発生しました: 行番号 $LINENO" >&2' ERR echo "正常処理1"
手動エラーチェック
#!/bin/bash
process_file() {
local filename="$1"
if [ ! -f "$filename" ]; then
echo "エラー: ファイル '$filename' が見つかりません" >&2
return 1
fi
if [ ! -r "$filename" ]; then
echo "エラー: ファイル '$filename' の読み取り権限がありません" >&2
return 1
fi
local line_count
if ! line_count=$(wc -l < "$filename" 2>/dev/null); then
echo "エラー: 行数カウントに失敗しました" >&2
return 1
fi
echo "ファイル '$filename' の行数: $line_count"
return 0
}
if process_file "test.txt"; then
echo "処理が正常に完了しました"
else
echo "処理が失敗しました"
exit 1
fiログ記録付きエラー処理
#!/bin/bash
LOG_FILE="/tmp/script.log"
log() {
local level="$1"
shift
local message="$*"
local timestamp=$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')
echo "[$timestamp] [$level] $message" | tee -a "$LOG_FILE"
}
handle_error() {
local exit_code=$?
local line_no=$1
log "ERROR" "スクリプトがエラーで終了しました (終了コード: $exit_code, 行: $line_no)"
exit $exit_code
}
trap 'handle_error $LINENO' ERR
log "INFO" "スクリプト開始"
log "INFO" "スクリプト終了"実践的なスクリプト例
結論: バックアップ・ログ監視・ファイル整理の3つの実践例でset -euo pipefail・trap・配列の実戦活用を学べる。
例1: システムバックアップスクリプト
#!/bin/bash
set -euo pipefail
BACKUP_ROOT="/backup"
LOG_FILE="/var/log/backup.log"
RETENTION_DAYS=7
DATE=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
BACKUP_DIRS=(
"/etc"
"/home"
"/var/www"
"/usr/local/bin"
)
log() {
echo "[$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')] $*" | tee -a "$LOG_FILE"
}
cleanup() {
log "古いバックアップの削除を開始"
find "$BACKUP_ROOT" -type f -name "backup_*.tar.gz" -mtime +$RETENTION_DAYS -delete
log "古いバックアップの削除完了"
}
main_backup() {
local backup_file="$BACKUP_ROOT/backup_$DATE.tar.gz"
log "バックアップ開始: $backup_file"
mkdir -p "$BACKUP_ROOT"
if tar -czf "$backup_file" "${BACKUP_DIRS[@]}" 2>/dev/null; then
local size=$(du -h "$backup_file" | cut -f1)
log "バックアップ成功: $backup_file (サイズ: $size)"
else
log "エラー: バックアップの作成に失敗しました"
exit 1
fi
}
if [ "$(id -u)" -ne 0 ]; then
echo "このスクリプトはroot権限で実行してください"
exit 1
fi
log "システムバックアップ処理開始"
main_backup
cleanup
log "システムバックアップ処理完了"削除を含むスクリプトは、まず削除なしで動かす
cleanup() の find ... -delete は確認なしにファイルを消します。BACKUP_ROOT の値を間違えたまま実行すると、無関係なディレクトリのファイルが消えます。
安全な導入手順
-deleteを-printに置き換えて実行し、対象一覧を目で確認する- 一覧が意図どおりだと確認できてから
-deleteに戻す -name "backup_*.tar.gz"の絞り込みを外さない。外すと対象が一気に広がる- 初回は
RETENTION_DAYSを長め(例: 90)に設定し、動作を確認してから短くする
find の式は左から順に評価されます。-delete を条件より前に書くと、条件が効かないまま起点ディレクトリ配下がすべて削除されます。-name などの条件は必ず -delete の前に書いてください。
例2: ログ監視スクリプト
#!/bin/bash
set -euo pipefail
LOG_FILE="/var/log/syslog"
ALERT_PATTERNS=("ERROR" "CRITICAL" "FAILED")
CHECK_INTERVAL=10
LAST_CHECK_FILE="$HOME/.log_monitor_last_check" # 固定の /tmp よりホームディレクトリが安全
send_alert() {
local message="$1"
local timestamp=$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')
echo "[$timestamp] ALERT: $message" >> "/var/log/alerts.log"
logger "LOG_MONITOR_ALERT: $message"
}
monitor_logs() {
local last_position=0
if [ -f "$LAST_CHECK_FILE" ]; then
last_position=$(cat "$LAST_CHECK_FILE")
fi
local current_size=$(wc -c < "$LOG_FILE")
if [ "$current_size" -gt "$last_position" ]; then
local new_lines=$(tail -c +$((last_position + 1)) "$LOG_FILE")
for pattern in "${ALERT_PATTERNS[@]}"; do
if echo "$new_lines" | grep -q "$pattern"; then
local matches=$(echo "$new_lines" | grep "$pattern")
send_alert "検出されたパターン '$pattern': $matches"
fi
done
echo "$current_size" > "$LAST_CHECK_FILE"
fi
}
echo "ログ監視開始: $LOG_FILE"
while true; do
monitor_logs
sleep "$CHECK_INTERVAL"
done例3: ファイル整理スクリプト
#!/bin/bash
set -euo pipefail
SOURCE_DIR="$HOME/Downloads"
ORGANIZE_ROOT="$HOME/Organized"
LOG_FILE="/tmp/file_organizer.log"
declare -A FILE_TYPES=(
["pdf"]="Documents/PDF"
["doc,docx"]="Documents/Word"
["jpg,jpeg,png,gif"]="Images"
["mp4,avi,mov"]="Videos"
["zip,rar,7z,tar,gz"]="Archives"
)
log() {
echo "[$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')] $*" | tee -a "$LOG_FILE"
}
get_file_type() {
local filename="$1"
local extension="${filename##*.}"
extension=$(echo "$extension" | tr '[:upper:]' '[:lower:]')
for types in "${!FILE_TYPES[@]}"; do
if [[ ",$types," == *",$extension,"* ]]; then
echo "${FILE_TYPES[$types]}"
return 0
fi
done
echo "Others"
}
organize_files() {
log "ファイル整理開始: $SOURCE_DIR"
if [ ! -d "$SOURCE_DIR" ]; then
log "エラー: ソースディレクトリが存在しません: $SOURCE_DIR"
exit 1
fi
local file_count=0
while IFS= read -r -d '' file; do
if [ -f "$file" ]; then
local file_type=$(get_file_type "$(basename "$file")")
local dest_dir="$ORGANIZE_ROOT/$file_type"
mkdir -p "$dest_dir"
if [ -e "$dest_dir/$(basename "$file")" ]; then
log "スキップ(同名ファイルあり): $(basename "$file")"
continue
fi
mv "$file" "$dest_dir/"
log "移動完了: $(basename "$file") -> $file_type/"
file_count=$((file_count + 1))
fi
done < <(find "$SOURCE_DIR" -maxdepth 1 -type f -print0)
log "ファイル整理完了: $file_count 個のファイルを処理しました"
}
organize_filesmv は同名ファイルを黙って上書きする
移動先に同じ名前のファイルがあると、mv は確認せずに上書きします。上のスクリプトでは移動前に [ -e ... ] で存在を確認し、あればスキップしてログに残しています。
mv -n(--no-clobber)でも上書きは防げますが、スクリプトに組み込む場合は注意が必要です。新しい GNU coreutils(9.x)はスキップ時に終了コード 1 を返すため、set -e と併用すると同名ファイルが 1 件あった時点でスクリプト全体が止まります。上書きせずに両方残したい場合は、-n を外して mv --backup=numbered を使ってください(--backup と -n は同時に指定できません)。
初回実行時は mv を echo mv に置き換えて実行し、どのファイルがどこへ動くかを先に確認することを勧めます。ファイル整理は一度実行すると元の配置に戻すのが困難です。
よくある間違いと落とし穴
結論: 配列展開は"${arr[@]}"・スコープはlocal・パイプ変数はリダイレクト・エラー連鎖防止が実践の落とし穴。
間違い1: 配列の誤った使用
NG(スペースで分割される)
files=("file1.txt" "file 2.txt" "file3.txt")
for file in $files; do # スペース区切りで分割される
echo $file
doneOK(正しい展開)
files=("file1.txt" "file 2.txt" "file3.txt")
for file in "${files[@]}"; do # 配列として正しく展開
echo "$file"
done"${array[@]}" で配列全体を安全に展開する。
間違い2: 関数のスコープ理解不足
NG(グローバル変数が意図せず変更される)
counter=0
increment() {
counter=$((counter + 1)) # グローバル変数を変更
local result=$counter
echo $result
}
increment
echo "Global counter: $counter" # 意図しない変更OK(適切なスコープ管理)
global_counter=0
increment() {
local local_counter=$1
local_counter=$((local_counter + 1))
echo $local_counter
}
result=$(increment $global_counter)
global_counter=$result間違い3: パイプラインでの変数変更の罠
NG(変数変更が反映されない)
パイプの右側はサブシェル(別プロセス)で実行されます。そこで変えた変数は、パイプを抜けると元に戻ります。
count=0
cat file.txt | while IFS= read -r line; do
count=$((count + 1))
done
echo "Lines: $count" # 0のまま(サブシェルで実行されるため)OK(リダイレクションを使用)
count=0
while IFS= read -r line; do
count=$((count + 1))
done < file.txt
echo "Lines: $count" # 正しくカウントされる
# または
count=$(wc -l < file.txt)間違い4: エラー処理の不備
NG(エラーが連鎖する)
cp source.txt backup.txt rm source.txt # コピーが失敗していても削除 curl -o data.json http://api.example.com/data process_data data.json # ダウンロード失敗でも処理続行
OK(堅牢なエラー処理)
set -euo pipefail
if cp source.txt backup.txt; then
echo "バックアップ成功"
rm source.txt
else
echo "エラー: バックアップに失敗しました" >&2
exit 1
fi間違い5: セキュリティを考慮しない実装
NG(セキュリティ上の問題)
eval は渡された文字列をそのままコマンドとして実行します。利用者が rm -rf ~ と入力すれば、そのとおりに実行されます。予測できる名前の一時ファイルは、他の利用者に先回りして作られる余地を残します(シンボリックリンク攻撃)。コマンドラインに書いたパスワードは ps や履歴に残ります。
read -p "コマンドを入力: " user_command eval $user_command # 任意のコマンド実行(危険) temp_file="/tmp/script_data.txt" # 予測可能なファイル名 echo "sensitive data" > $temp_file mysql -u user -p'password123' -e "SELECT * FROM users" # ps の出力とシェル履歴に残る
OK(セキュアな実装)
# 入力値の検証
read -p "ファイル名を入力: " filename
if [[ "$filename" =~ ^[a-zA-Z0-9._-]+$ ]]; then
echo "処理: $filename"
else
echo "エラー: 無効なファイル名" >&2
exit 1
fi
# 安全な一時ファイル作成
temp_file=$(mktemp)
trap 'rm -f "$temp_file"' EXIT
# 認証情報は設定ファイルに置き、コマンドラインには出さない
# ~/.my.cnf(chmod 600 で保護)
# [client]
# user=appuser
# password=...
mysql --defaults-extra-file="$HOME/.my.cnf" -e "SELECT * FROM users"間違い6: パフォーマンスを考慮しない実装
NG(非効率な処理)
for file in /path/to/large/directory/*; do
wc -l "$file" # ファイルごとにプロセス起動
done
for i in {1..1000}; do
current_time=$(date +%s) # 毎回dateコマンド実行
echo "Processing $i at $current_time"
doneOK(効率的な実装)
# バッチ処理で効率化
find /path/to/large/directory -name "*" -type f -exec wc -l {} +
# 一度だけ取得して再利用
start_time=$(date +%s)
for i in {1..1000}; do
current_time=$((start_time + i))
echo "Processing $i at $current_time"
doneベストプラクティス
結論: 変数名の明確化・mktemp一時ファイル・入力値バリデーション・set -xデバッグが堅牢なスクリプトの基本。
コーディング規約
- 変数名は意味のある名前を使います
- 関数は 1 つの責任に絞ります
- コメントには「なぜそうするか」を書きます
- インデントを統一します(2 スペース推奨)
セキュリティ
- 入力値の検証を必ず実施します
- 一時ファイルは
mktempで作ります。名前が予測されないため、他者に先回りされません - 権限は最小限に設定します
- パスワードやトークンをスクリプトに直接書きません
デバッグ
set -xを付けると、実行したコマンドが 1 行ずつ表示されます- 適切なログ出力を実装します
- 段階的にテストしながら開発します
- ShellCheck などの静的解析ツールを使います。引用符の付け忘れなど、事故につながる書き方を実行前に検出できます
まとめ
シェルスクリプトの実践技術を身につけると、効率的で信頼性の高い自動化が実現できます。破壊的な操作を含むスクリプトは、必ず --dry-run や -print で対象を確認してから本実行してください。
- 関数 でコードの再利用性と保守性を向上
- 配列 で複雑なデータ処理を効率化
- 適切なエラー処理 で堅牢なスクリプトを作成
- 実践例 を参考に業務に応用