Linux `expr` 命令详解

Linux expr 命令详解

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🎯 学习目标

1. 掌握 expr 命令的基本语法和常用功能
2. 理解 expr 在 Shell 脚本中进行数学运算、字符串匹配、逻辑判断的使用方法
3. 能够在实际脚本开发中灵活运用 expr 解决问题（如路径提取、条件判断）
4. 了解 expr 与现代 Bash 运算符之间的差异及替代方案

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🔑 核心重点

功能	说明
数值运算	支持加减乘除取模等基本运算
字符串处理	提取子串、匹配正则表达式
逻辑判断	比较大小、是否为整数等
返回值机制	成功返回结果，失败返回非零值
使用限制	表达式中需空格分隔操作符
实际应用场景	Shell 脚本中的动态计算、文本处理、流程控制

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🧠 详细讲解

📌 一、什么是 expr？

expr 是一个 古老的 Unix 工具，用于在命令行或 Shell 脚本中执行 表达式求值。它可以处理：

• 整数运算（+ - * / %）
• 字符串操作（截取、匹配）
• 条件判断（比较大小）

📌 基本语法：

expr 表达式

⚠️ 注意：expr 对格式要求严格，操作符必须用空格隔开！

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📌 二、基础用法示例

✅ 示例 1：数值运算

$ expr 5 + 3
8

$ expr 10 - 4
6

$ expr 7 \* 3
21

📌 注意：乘号 * 需要转义！

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✅ 示例 2：变量运算

a=10
b=5
result=$(expr $a + $b)
echo "结果是: $result"

输出：

结果是: 15

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✅ 示例 3：字符串长度

str="hello world"
len=$(expr length "$str")
echo "字符串长度: $len"

输出：

字符串长度: 11

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✅ 示例 4：字符串截取

str="abcdefg"
sub=$(expr substr "$str" 2 3)
echo "从第2个字符开始取3个字符: $sub"

输出：

从第2个字符开始取3个字符: bcd

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📌 三、高级字符串匹配（正则）

expr 支持通过 : 运算符配合正则表达式进行匹配。

✅ 示例 5：提取数字部分

filename="log20250623.txt"
number=$(expr "$filename" : '.*\([0-9]\+\)\.txt')
echo "文件名中的数字是: $number"

输出：

文件名中的数字是: 20250623

📌 正则解释：

• .* 匹配任意字符直到数字前
• \([0-9]\+\) 提取连续数字作为结果
• \.txt 匹配 .txt 结尾

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📌 四、逻辑判断与返回值

expr 的返回值遵循标准 Linux 约定：

• 成功返回计算结果或匹配内容 → 退出码为 0
• 出错或匹配失败 → 返回非零值

✅ 示例 6：判断是否为纯数字

input="12345"
if expr "$input" : '^[0-9]\+$' > /dev/null; then
    echo "输入是数字"
else
    echo "输入不是数字"
fi

输出：

输入是数字

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📌 五、expr 与 bash 内建运算的区别

特性	expr	$(( )) 或 let
是否需要空格	必须	否
支持浮点数	不支持	不支持（Bash 默认也不支持）
性能	相对较慢（调用外部程序）	更快（内建）
字符串处理	强大（支持正则）	较弱
兼容性	所有 Shell	主要适用于 Bash

✅ 推荐：现代脚本优先使用 $(( ))，但 expr 在字符串匹配方面仍有独特优势。

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📌 六、不同 Linux 发行版上的行为差异

发行版	是否默认安装 expr	版本	备注
Ubuntu 20.04+	是（来自 coreutils）	GNU expr	支持正则匹配
CentOS 7/8	是	GNU expr	同上
EulerOS 2.9+	是	GNU expr	企业级兼容良好
Alpine Linux	是（busybox 实现）	busybox expr	部分正则语法不兼容

🔧 提示：Alpine 上使用 expr 时，某些正则写法可能不被支持，建议测试后再部署。

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📌 七、常见问题与注意事项

• ❗ expr 中所有操作符必须用空格隔开，否则报错
• ⚠️ 不能处理浮点数，需借助 bc 或 Python
• 🔄 若匹配失败，返回空字符串，注意判断方式
• 📁 expr 是外部命令，频繁调用影响性能

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📌 八、实战项目案例

📂 项目背景：日志文件按日期归档脚本

你有一个日志文件 access.log，其中每行开头是日期格式如下：

2025-06-23 12:34:56 ...
2025-06-23 12:35:01 ...
2025-06-22 10:12:03 ...

你想根据日期将日志拆分成多个文件。

✅ 使用 expr 提取日期字段并分类归档：

while read line; do
    date_str=$(expr "$line" : '\([0-9]\{4\}-[0-9]\{2\}-[0-9]\{2\}\)')
    if [ -n "$date_str" ]; then
        echo "$line" >> "logs_$date_str.log"
    fi
done < access.log

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📚 总结

通过本章学习，你应该已经掌握：

• expr 命令的基本语法和参数含义
• 如何在 Shell 脚本中使用 expr 进行数学运算和字符串处理
• 利用正则表达式提取关键信息的方法
• expr 与现代 Bash 内建运算的对比与适用场景
• 实战中如何避免格式错误和性能陷阱

💡 提醒：虽然 expr 是一个老工具，但在字符串模式匹配和旧系统兼容方面仍具有不可替代的价值，尤其是在嵌入式环境或传统运维脚本中。

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