expr命令全解

expr（expression 的缩写）是 Linux/Unix 系统中一款经典的命令行工具，主要用于整数运算、字符串处理和逻辑判断。它通过命令行参数接收表达式，计算并输出结果，常被用于 shell 脚本中处理简单的数值和字符串操作。本文将从基础语法到高级用法，全面解析 expr 命令的功能与实践。

一、expr 基本语法与特性

1. 语法格式

expr 的核心语法非常简单，通过空格分隔表达式的各个元素：

expr 表达式

 

其中，“表达式” 可以是整数运算（如 1 + 2）、字符串操作（如 length "hello"）或逻辑判断（如 5 > 3）。

2. 核心特性

• 无交互模式：所有操作通过命令行参数完成，无交互式输入；
• 返回值规则：
  • 计算成功时，输出表达式结果（整数或字符串）；
  • 计算失败时（如语法错误、运算不成立），输出空值，且返回状态码非 0（可通过 $? 查看）；
• 适用场景：shell 脚本中处理简单运算、字符串长度计算、模式匹配等轻量任务。

二、整数运算：最常用的核心功能

expr 支持基本的整数算术运算，包括加、减、乘、除、取余，运算符号前后必须有空格（否则会被视为字符串）。

1. 加法（+）

expr 10 + 5  # 输出：15
expr 2 + -3  # 支持负数，输出：-1

 

2. 减法（-）

expr 10 - 5  # 输出：5
expr 5 - 10  # 输出：-5

 

3. 乘法（*）

注意：* 在 shell 中是通配符，必须用反斜杠 \ 转义：

expr 10 \* 5  # 输出：50
expr 3 \* -2  # 输出：-6

 

4. 除法（/）

仅支持整数除法，结果向下取整（截断小数部分）：

expr 10 / 3   # 输出：3（10÷3=3.333，截断为3）
expr 7 / 2    # 输出：3
expr -10 / 3  # 输出：-3（向下取整）

 

5. 取余（%）

返回除法的余数（结果符号与被除数一致）：

expr 10 % 3   # 输出：1（10 = 3×3 + 1）
expr 7 % 2    # 输出：1
expr -10 % 3  # 输出：-1（-10 = 3×(-4) + (-1)）

 

三、字符串操作：处理文本的实用功能

expr 提供了简单的字符串处理能力，包括计算长度、查找字符位置、模式匹配等，适合轻量文本处理场景。

1. 计算字符串长度（length）

expr length "hello"        # 输出：5（"hello"有5个字符）
expr length "hello world"  # 输出：11（包含空格）

 

2. 查找字符在字符串中首次出现的位置（index）

expr index "字符串" "字符集"：返回 “字符集” 中任意字符在 “字符串” 中首次出现的位置（从 1 开始计数，无匹配则返回 0）。

expr index "hello" "l"     # 输出：3（"l"在"hello"中首次出现在第3位）
expr index "hello" "aeiou" # 输出：2（元音字母"e"在第2位）
expr index "hello" "xyz"   # 输出：0（无匹配字符）

 

注意：index 匹配的是 “字符集中的任意单个字符”，而非字符串整体。

3. 字符串模式匹配（match 或 :）

用于判断字符串是否匹配指定模式（支持基础正则表达式），返回匹配的长度（无匹配则返回 0）。两种语法等价：

expr match "字符串" "模式"
expr "字符串" : "模式"

 

常用示例：

# 匹配以"he"开头的字符串，返回匹配长度
expr match "hello" "he"       # 输出：2
expr "hello" : "he"           # 输出：2

# 匹配数字开头的字符串（正则 \([0-9]\+\) 捕获数字）
expr "123abc" : "\([0-9]\+\)" # 输出：3（匹配"123"，长度3）
expr "abc123" : "\([0-9]\+\)" # 输出：0（非数字开头，无匹配）

# 匹配任意字符（. 表示任意单字符，* 表示前面字符出现0次或多次）
expr "test.txt" : "test.*"    # 输出：8（"test.txt"整体匹配，长度8）

 

说明：模式中的 \(` 和 `\) 用于捕获匹配的子串（仅返回捕获部分的长度），无捕获时返回整个匹配的长度。

4. 提取子字符串（substr）

expr substr "字符串" 起始位置 长度：从 “起始位置”（从 1 开始）提取指定 “长度” 的子串。

expr substr "hello world" 1 5   # 输出：hello（从第1位开始，取5个字符）
expr substr "hello world" 7 5   # 输出：world（从第7位开始，取5个字符）
expr substr "hello" 3 2         # 输出：ll（从第3位开始，取2个字符）

 

四、逻辑判断：比较与条件验证

expr 可进行整数或字符串的比较运算，返回1（真） 或0（假），常与 shell 条件语句（如 if）结合使用。

1. 整数比较

运算符	含义	示例（返回 1 为真，0 为假）
=	等于	expr 5 = 5 → 1；expr 5 = 3 → 0
!=	不等于	expr 5 != 3 → 1；expr 5 !=5→0
>	大于	expr 5 > 3 → 1；expr 3 >5→0
<	小于	expr 3 < 5 → 1；expr 5 <3→0
>=	大于等于	expr 5 >=5 →1；expr 3 >=5→0
<=	小于等于	expr 3 <=5 →1；expr 5 <=3→0

注意：< 和 > 在 shell 中是重定向符号，必须用反斜杠 \ 转义：

expr 5 \> 3  # 输出：1（5>3为真）
expr 3 \< 5  # 输出：1（3<5为真）

 

2. 字符串比较

字符串比较仅支持 =（等于）和 !=（不等于），按字符 ASCII 码逐位比较：

expr "abc" = "abc"   # 输出：1（相等）
expr "abc" = "abd"   # 输出：0（不相等）
expr "abc" != "def"  # 输出：1（不相等）

 

3. 在 shell 脚本中结合条件判断

#!/bin/bash
a=10
b=5

# 判断 a 是否大于 b
if [ $(expr $a \> $b) -eq 1 ]; then
  echo "$a 大于 $b"
else
  echo "$a 不大于 $b"
fi
# 输出：10 大于 5

 

五、实战场景：expr 命令的典型用法

1. 脚本中简单的数值计算

#!/bin/bash
# 计算两个数的和、差、积、商
read -p "输入第一个数：" num1
read -p "输入第二个数：" num2

sum=$(expr $num1 + $num2)
diff=$(expr $num1 - $num2)
prod=$(expr $num1 \* $num2)
quotient=$(expr $num1 / $num2)

echo "和：$sum"
echo "差：$diff"
echo "积：$prod"
echo "商：$quotient"

 

2. 验证输入是否为纯数字

利用模式匹配判断字符串是否全为数字：

#!/bin/bash
read -p "请输入一个数字：" input

# 匹配纯数字（^ 表示开头，$ 表示结尾，[0-9]\+ 表示1个以上数字）
if [ $(expr "$input" : "^[0-9]\+$") -gt 0 ]; then
  echo "输入是纯数字"
else
  echo "输入不是纯数字"
fi

 

3. 提取文件名与扩展名

#!/bin/bash
file="document.txt"

# 提取文件名（不包含扩展名）
filename=$(expr "$file" : "\(.*\)\.")
# 提取扩展名
extension=$(expr "$file" : ".*\(\..*\)")

echo "文件名：$filename"   # 输出：document
echo "扩展名：$extension" # 输出：.txt

 

六、注意事项与局限性

1. 必须注意的语法细节

• 运算符前后必须有空格：expr 1+2 会被视为字符串 “1+2”，返回错误；正确写法是 expr 1 + 2。
• 特殊字符需转义：*、(、)、<、> 等在 shell 中有特殊含义，必须用 \ 转义（如 \*、\<）。
• 字符串含空格需加引号：如 expr length "hello world"，不加引号会被解析为多个参数，导致错误。

2. 局限性

• 不支持浮点数运算：expr 仅能处理整数，浮点数计算需用 bc 或 awk（如 echo "2.5 + 3.5" | bc）。
• 正则表达式支持有限：仅支持基础正则（如 *、+、[]），不支持扩展正则（如 ?、() 分组）。
• 性能较低：复杂运算或大量数据处理时，效率远低于 awk 或 Python 脚本。