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

2025-01-11 読了時間: 約20分難易度: 中級〜上級

シェルスクリプトの基礎をマスターしたら、実践的な高度技術を身につけよう。関数、配列、ファイル操作、エラー処理から実際の業務で使える実用例まで、プロフェッショナルなスクリプト作成技術を解説する。

関数

関数の定義と呼び出し

基本的な関数

#!/bin/bash

greet() {
    echo "こんにちは、$1さん！"
}

greet "太郎"
greet "花子"

戻り値のある関数

#!/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

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
echo "削除後: ${colors[@]}"

echo "インデックス: ${!colors[@]}"

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[@]}"

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

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

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>&1

エラー処理

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

#!/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

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"

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 "$dest_dir"
            mv "$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_files

よくある間違いと落とし穴

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
done

OK（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）

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）

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"  # パスワードがログに残る

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

# 設定ファイルからパスワード読み込み（chmod 600 ~/.mysql_config で保護必須）
if [ -f ~/.mysql_config ]; then
    source ~/.mysql_config
    mysql -u "$DB_USER" -p"$DB_PASS" -e "SELECT * FROM users"
fi

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"
done

OK（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

コーディング規約

変数名は意味のある名前を使用
関数は1つの責任に集中
コメントで処理の意図を明確に
インデントを統一（2スペース推奨）

セキュリティ

入力値の検証を必ず実施
一時ファイルは mktemp で安全に作成
権限は最小限に設定
機密情報をハードコードしない

デバッグ

set -x でデバッグモード有効化
適切なログ出力を実装
段階的にテストして開発
ShellCheck などの静的解析ツール活用

まとめ

シェルスクリプトの実践技術をマスターすることで、効率的で信頼性の高い自動化が実現できる。

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

次に読む

シェルスクリプト基礎編 — 変数・条件分岐・ループの基本
プロセス管理（実践編） — ジョブコントロール・pkill・nice
ファイル操作（応用編）