13種Shell邏輯與算術，能寫出5種算你贏！

相較于最初的 Bourne shell，現代 bash 版本的最大改進之一體現在算術方面，早期的 shell 版本沒有內建的算術功能，哪怕是給變數加1，也得呼叫單獨的程式來完成，

1、算術方法一： $(( ))

只要都是整數運算，就可以在 $(( )) 的算術運算式內使用所有的標準運算子，還有一個額外的運算子：可以用** 進行冪運算，如下：

COUNT=$((COUNT + 5 + MAX * 2))

或者：

MAX=$((2**8))

$(( )) 運算式內不需要使用空格，不過在運算子和運算元兩邊加上空格也無妨（但 ** 必須寫在一起），但是 = 兩邊絕不能出現空格，這和 bash 變數賦值的規則一樣，如果你按以下方式寫：

COUNT = $((COUNT+5))   # 注意 = 號兩邊多了空格，可不像你想的那樣！

那么，bash 會嘗試運行一個名為 COUNT 的程式，其第一個引數為 =，第二個引數為 $COUNT 與 5 之和，記住，別在賦值號兩邊加空格！

另一個怪異之處是，通常出現在 shell 變數前表示取值的 $ 符號（如 $COUNT 或 $MAX）在雙括號內部是不需要的，例如，我們可以寫：

$((COUNT + 5 + MAX * 2))

shell 變數前并沒有 $ 符號，實際上，外部的 $ 應用于整個運算式，但如果用到了位置引數（如 $2），那么 $ 還是少不了的，因為只有這樣才能區分位置引數與數字常量（如 2），以下是一個示例，

COUNT=$((COUNT + $2 + OFFSET))

也可以用逗號運算子形成級聯賦值，如下圖：

echo $(( X+=5 , Y*=3 ))

該運算式執行兩次賦值操作，然后由 echo 顯示出第二個子運算式的結果（因為逗號運算子回傳其第二個運算元的值），

2、算術方法二：let

除去使用$(())可進行算術運算外，還可以使用let陳述句，如下:

let COUNT=COUNT+5

同$(())一樣，在使用變數時不需要使用$符號，但是，當我們需要使用let進行COUNT=$((COUNT + 5 + MAX * 2))格式的運算時，需要使用到引號‘’,如下：

let COUNT+='5+MAX*2'

let 陳述句和 $(( )) 語法的另一處重要區別在于兩者處理空白字符（空格字符）的方式不同，對 let 陳述句來說，要么添加引號，要么賦值運算子（=）和其他運算子兩邊不能出現空格，必須將運算子和運算元放在一起形成一個單詞，以下兩種寫法都沒問題，

let i=2+2
let "i = 2 + 2"

$(( )) 語法就寬松多了，它允許各種空白字符出現在雙括號內，這種寫法不易出錯，代碼的可讀性也要好得多，是我們執行 bash 整數運算時的首選方式，

3、bash中的賦值運算子

4、條件分支if

條件判斷，邏輯分支是任何一個語言都會遇到的問題，bash中同其他語言類似，都是使用if進行條件判斷，如下：

if [ $# -lt 3 ]
then
 printf "%b" "Error. Not enough arguments.\n"
 printf "%b" "usage: myscript file1 op file2\n"
 exit 1
fi

或者：

if (( $# < 3 ))
then
 printf "%b" "Error. Not enough arguments.\n"
 printf "%b" "usage: myscript file1 op file2\n"
 exit 1
fi

以下是一個帶有 elif（bash 中的 else-if）和 else 子句的完整if 陳述句，如下：

if (( $# < 3 ))
then
 printf "%b" "Error. Not enough arguments.\n"
 printf "%b" "usage: myscript file1 op file2\n"
 exit 1
elif (( $# > 3 ))
then
 printf "%b" "Error. Too many arguments.\n"
 printf "%b" "usage: myscript file1 op file2\n"
 exit 2
else
 printf "%b" "Argument count correct. Proceeding...\n"
fi

關于if，我們有兩個問題需要明白，分別是：

• if 陳述句的基本結構
• if 運算式的不同語法（括號或方括號，運算子或選項）

5、if的基本結構

按照 bash 手冊頁中的描述，if 陳述句的一般形式如下所示，

if list; then list; [ elif list; then list; ] ... [ else list; ]
fi

[ 和 ] 用于劃分陳述句中的可選部分（例如，有些 if 陳述句中就沒有else 子句），我們先來看看不帶任何可選部分的 if 陳述句，

最簡單的 if 陳述句形式如下所示，

if list; then list; fi

在 bash 中，和換行符一樣，分號的作用也是結束某個陳述句，我們可以用分號將解決方案部分中的示例塞進更少的行中，但使用換行符的可讀性更好，then list 的存在看起來是有意義的，其中的陳述句在 if 條件為真的情況下執行（我們也可以從其他編程語言中猜測出來），但是，if list 算是怎么回事？難道不應該是 if expression 嗎？

沒錯，但這是 shell，一個命令處理器，它的主要任務就是執行命令，因此，if 后面的 list 就是放置命令串列的地方，你可能會問，決定分支走向（then 子句或 else 子句）的是什么呢？答案是list 中最后一個命令的回傳值，

我們通過一個有點奇怪的示例來說明這一點，如下：

$ cat trythis.sh // 查看腳本內容，如下所示

if ls; pwd; cd $1; 

then

 echo success

else

 echo failed

fi

// 執行腳本，傳遞一個引數
$ bash ./trythis.sh /tmp

在這個奇怪的腳本中，shell 會在選擇分支前執行 3 個命令（ls、pwd、cd），其中 cd 命令的引數是呼叫該腳本時所提供的第一個命令列引數，如果沒有提供引數，那就只執行 cd，回傳到主目錄中，結果會是怎樣？你可以自己試試，最終是顯示“success”還是“failed”，取決于 cd 命令是否執行成功，在示例中，cd 是 if陳述句命令串列中的最后一個命令，如果 cd 執行失敗，就轉到 else子句；但如果執行成功，則選擇 then 子句，

6、if中的 [] 和 (())

我們一起來看下面的例子：

if test $# -lt 3
then
 echo try again.
fi

前面講到if后面是list是命令串列，雖然此處不是命令串列，但有沒有從中看出起碼類似于單個 shell 命令（內建命令 test 接受引數并比較引數值）的東西？

在本章開頭，我們給出的第一個示例中開頭的 if [ $# -lt 3 ] 看起來很像test 命令，這是因為 [ 其實只是相同命令的不同名稱而已，（出于可讀性和美觀方面的考慮，呼叫 [ 時還要求將 ] 作為最后一個引數，）因此，對于該語法，if 陳述句中的運算式其實就是一個只包含單個命令（test 命令）的串列，

在早期的 Unix 中，test 是一個獨立的可執行檔案，[ 只是指向該檔案的鏈接，現在兩者仍以可執行檔案的形式存在，但bash 也將它們實作為內建命令，

那么 if (( $# < 3 )) 又是什么意思？

雙括號是復合命令的一種，因為它會對其中的算術運算式求值，所以能在 if 陳述句中派上用場，這是一處比較新的 bash 改進 ，專門用于有 if 陳述句的場合，

可用于 if 陳述句的這兩種語法之間的重要區別在于測驗的表達方式及其能夠測驗的物件種類，

雙括號僅限于算術運算式，方括號還可以測驗檔案特性，但后者的算術測驗語法遠不如前者方便，尤其是用括號將運算式劃分成若干子運算式時，

當我們使用 [ ] 時，一定要注意空格是必須存在的，如下圖：

if [ -d "/opt/" ]

7、測驗檔案的特性

為了提高腳本的穩健性，你希望在讀取輸入檔案前先檢查該檔案是否存在；另外，還想在寫入輸出檔案前確認其是否具備寫權限，在用cd 切換目錄前看看到底有沒有這個目錄，這些該如何在 bash 腳本中實作呢？如下所示：

#!/usr/bin/env bash
# 實體檔案：checkfile
#
DIRPLACE=/tmp
INFILE=/home/yucca/amazing.data
OUTFILE=/home/yucca/more.results

if [ -d "$DIRPLACE" ] // 判斷是否目錄
then
    cd $DIRPLACE
    if [ -e "$INFILE" ] // 判斷檔案是否存在
    then
        if [ -w "$OUTFILE" ] // 判斷檔案是否擁有寫權限
        then
        	doscience < "$INFILE" >> "$OUTFILE"
        else
       		echo "cannot write to $OUTFILE"
        fi
    else
    	echo "cannot read from $INFILE"
    fi
else
	echo "cannot cd into $DIRPLACE"
fi

將各種檔案名參考全都放入了引號，以防路徑名中包含空格，在上面的例子，我們使用了測驗檔案是否是目錄(-d)、檔案是否存在(-e)、檔案是否有寫權限(-w),我們也可以測驗一些別的檔案特性，其中有 3 個特性要用到雙目運算子（接受兩個檔案名），

• FILE1 -nt FILE2 是否更新（檢查檔案的修改時間），現有檔案要比不存在的檔案“新”，
• FILE1 -ot FILE2 是否更舊，同樣，不存在的檔案要比現有檔案“舊”，
• FILE1 -ef FILE2 具有相同設備和 inode 編號（即便由不同鏈接所指向，也視為相同的檔案）

前面使用的-e、-d、-w都屬于單目運算子，其形式為 option filename，例如，if [ -e myfile ]

8、測驗多個特性

前面，我們測驗每個特性都是使用單獨一個if陳述句，那么我們測驗多個特性時，必須嵌套if陳述句嗎？

使用 -a（邏輯與）和 -o（邏輯或）運算子將多個測驗條件組合成一個運算式，例如：

if [ -r $FILE -a -w $FILE ]

該 if 陳述句會測驗指定檔案是否可讀并且可寫，

測驗時，為啥不加上-e呢？因為所有的檔案測驗條件都隱含了該檔案存在的測驗，所以測驗檔案可讀性時不用測驗檔案是否存在，如果檔案不存在，自然也就不可讀，這些邏輯運算子（-a 表示 AND，-o 表示 OR）可用于所有的測驗條件，并不局限于檔案測驗，

同一個陳述句中可以出現多個 AND/OR，你可能要用括號來獲得正確的優先級，比如 a and (b or c)，但一定要記得在括號前加上反斜杠或將括號放進引號，以消除其特殊含義，如下：

if [ -r "$FN" -a \( -f "$FN" -o -p "$FN" \) ]

9、測驗字串特性

你希望在使用字串前先檢查一下它們的值，這些字串可以是用戶輸入、讀入的檔案或傳入腳本的環境變數，如何用 bash 腳本實作呢？

你可以在 if 陳述句中使用單方括號形式的 test 命令進行一些簡單的測驗，其中包括檢查變數是否包含文本以及兩個變數中的字串是否相同，如下腳本所示：

# 使用命令列引數
VAR="$1"
#
# if [ "$VAR" ]這種形式通常也管用，但并不是一種好的寫法，加上-n會更清晰

if [ -n "$VAR" ]
then
	echo has text
else
	echo zero length
fi

if [ -z "$VAR" ]
then
	echo zero length
else echo has text
fi

長度為 0 的變數有兩種：設定為空串的變數和不存在的變數，示例中的測驗并不區分這兩種情況，它只關心變數中是否有字符存在，

重要的是要將 $VAR 放進引號，否則測驗會被一些怪異的用戶輸入干擾，如果 $VAR 的值是 x -a 7 -lt 5 且沒有使用引號，那么下列陳述句：

if [ -z $VAR ]

就會變成（在變數擴展之后）：

if [ -z x -a 7 -lt 5 ]

10、測驗等量關系

你想要檢查兩個 shell 變數是否相等，但是存在兩種測驗運算子：-eq 和 =（或 ==），該用哪個呢？

你需要的比較型別決定了該用哪種運算子，

• 如果是進行數值比較，可以使用 -eq 運算子，
• 如果是進行字串比較，則使用 =（或 ==）運算子，

下面，我們通過一個簡單的腳本例子來演示，如下：

#
# 老生常談的字串與數值比較
#

VAR1=" 05 "
VAR2="5"
printf "%s" "do they -eq as equal? "
if [ "$VAR1" -eq "$VAR2" ]
then
	echo YES
else
	echo NO
fi

printf "%s" "do they = as equal? "

if [ "$VAR1" = "$VAR2" ]
then
	echo YES
else
	echo NO
fi

如果，我們運行腳本，則會得到如下結果：

$ ./腳本名
do they -eq as equal? YES
do they = as equal? NO
$

盡管兩個變數的數值相等（5），但從字符角度來看，前導字符 0 和空白字符意味著這兩個字串并不相同，

= 和 == 都可以使用，但 = 符合 POSIX 標準，可移植性更好，

使用if，我們可以在腳本中進行分支判斷，但是對于系統而言，回圈同分支一樣是常見需求，所以Shell一樣支持回圈操作

11、回圈一段時間

對于算術條件，使用 while 回圈：

while (( COUNT < MAX )) // 判斷條件是否成立
do // 語法要求，以do開始
 some stuff
 let COUNT++
done // 語法要求，以done結束

對于檔案系統相關的條件：

while [ -z "$LOCKFILE" ]
do
 some things
done

第一個 while 陳述句中的雙括號界定了算術運算式，這很像 shell 變數賦值中用到的 $(( ))，雙括號內出現的變數名表示取值，也就是說，不需要寫成 $VAR，直接在括號中使用 VAR就行了，

while [ -z"$LOCKFILE" ] 中的方括號和 if 陳述句中的一樣，等同于使用 test 命令，

使用(( )) 時，shell 會對其中的運算式求值，如果結果為非0，那么 (( )) 就回傳 0；如果結果為 0，則回傳 1，這意味著我們可以像 Java 或 C 程式員那些書寫運算式，但 while 陳述句沿用的仍舊是 bash 那一套，視 0 為真，實際上，這意味著我們可以撰寫一個無限回圈：

while (( 1 ))
do

 ...dosomething

done

12、回圈若干次

如果需要回圈夠一定次數，可以使用 while 回圈，在計數時進行測驗，不過編程語言中的 for 回圈正是針對這種情況設計的，那么，如何在 bash 中實作呢？

使用 for 回圈語法的一種特例，看起來和 C 語言中的差不多，但使用的是雙括號，

for (( i=0 ; i < 10 ; i++ )) ; do echo $i ; done

在早期的 shell 版本中，for 回圈只能按照固定的串列項進行迭代，和檔案名之類的打交道時，shell 腳本是面向單詞的，就此而言，這算得上是一個不錯的創新，但如果需要計數，用戶會發現自己可能寫出了如下代碼，

for i in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
do
 echo $i
done

看起來還行，尤其是回圈次數不多時，可是說實話，換成 500 次回圈可就不好使了，

bash 2.04 版開始引入一種 for 回圈的變體，語法與 C 語言類似，其一般形式如下所示，

for (( expr1 ; expr2 ; expr3 )) ; do list ; done

雙括號表明這是算術運算式，在其中參考變數時，不用加 $（但 $1等位置引數除外），只要是 bash 中出現雙括號的地方，均是如此，該運算式是整數運算式，可以使用包括逗號（用于在一個運算式中放入多個操作）在內的大量運算子，

for (( i=0, j=0 ; i+j < 10 ; i++, j++ ))
do
 echo $((i*j))
done

for 回圈先初始化了兩個變數（$i 和 $j），然后在第二個更復雜的子運算式中對 $i 和 $j 求和，接著判斷是否小于 10，第三個子運算式再次用逗號運算子累加這兩個變數，

13、在回圈中使用浮點值

帶有算術運算式的 for 回圈只能執行整數運算，如果是浮點值，該怎么辦呢？

如果系統提供了 seq 命令，則可以用它來生成浮點值，

for fp in $(seq 1.0 .01 1.1)
do
 echo $fp; other stuff too
done

seq 命令會生成一系列浮點值，每行一個，該命令的引數依次是起始值、增量、結束值，$() 在子 shell 中執行命令，回傳結果中的換行符會被空白字符替換，因此，就 for 回圈而言，每個值都是字串，

本文由傳智教育博學谷教研團隊發布，

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