shell 运算符、控制结构和函数

shell运算符

• 原始 bash 不支持简单的数学运算符，但可以通过 awk 或 expr 实现，expr 命令常用，也可使用 bc（需安装）

val=`expr 2 + 2` # 运算符要和表达式间要有空格，不能是 expr 2+2，写在 (()) 中不受此限制
# 假设 a=10，b=20
`expr $a + $b` # 30
`expr $a - $b` # -10
`expr $a \* $b` # 200
`expr $a / $b` # 2
`expr $a % $b` # 取余 0
a=$b # 把b的值赋给a
[ $a == $b ] # 数值比较 false
[ $a != $b ] # true

echo "2 + 3" | bc # 输出 5
echo "10 / 3" | bc # 输出: 3 除法默认只返回整数部分
echo "scale=4; 22 / 7" | bc # 输出: 3.1428  scale控制精度
# 进制转换，ibase：输入数字的进制，obase：输出数字的进制
echo "ibase=16; FF" | bc # 输出：255

条件表达式要放在方括号中，并且要有空格，[$a==$b]是错误的

• 关系、布尔、逻辑运算符

[ $a -eq $b ] # a==b equal
[ $a -ne $b ] # a!=b not equal
[ $a -ge $b ] # a≥b great equal
[ $a -le $b ] # a≤b less equal
[ $a -gt $b ] # a＞b great than
[ $a -lt $b ] # a＜b less than

[ ! false ] # ! 非运算
[ $a -lt $b -a $b -gt $a ] # -a 与运算 and
[ $a -lt $b -o $b -gt $a ] # -o 或运算 or
# 优先级：! > -a > -o

[ $a -lt $b && $b -gt $a ] # && 逻辑的and
[ $a -lt $b || $b -gt $a ] # || 逻辑的or

• 字符串运算符

# a="abc", b="efg"
[ $a = $b ] # a==b 
[ $a != $b ] # a!=b
[ -z $a ] # 字符串长度为0返回true，a.size()==0
[ -n $a ] # 字符串长度不为0返回true，a.size()!=0
[ $a ] # 字符串不为空返回true a.isNotEmpty()

• 文件测试运算符

[ -b $file ] # file是块设备文件返回true
[ -c $file ] # file是字符设备文件返回true
[ -d $file ] # file是目录返回true
[ -f $file ] # file是普通文件返回true（既不是目录也不是设备文件）
[ -g $file ] # file设置了SGID位返回true
[ -k $file ] # file设置了粘着位（Sticky Bit）返回true
[ -p $file ] # file是有名管道返回true
[ -u $file ] # file设置了SUID位返回true
[ -r $file ] # file可读返回true
[ -w $file ] # file可写返回true
[ -x $file ] # file可执行返回true
[ -s $file ] # file为不为空返回true（文件大小大于0）
[ -e $file ] # file存在返回true（包括目录）
[ -S $file ] # file是socket文件返回true
[ -L $file ] # file存在并且是一个符号连接返回true
[ -t $fd   ] # 检查文件描述符 fd 是否连接到一个终端
[ -v $var  ] # 检查变量 var 是否设置（Bash 4.2+）

• echo 命令（会自动换行）

  • 显示普通字符：echo "It is a test"，可省略双引号 echo It is a test
  • 显示转义字符：echo "\"It is a test\""
  • 显示变量：echo "$var_name It is a test"
  • 显示换行：echo -e "OK! \n It is a test" # -e 开启转义
  • 显示不换行：echo -n "OK! \n It is a test" # -n 不换行
  • 显示结果定向至文件：echo "It is a test" > myfile
  • 显示命令执行结果：echo `date`

• printf 命令（不自动换行）：printf format-string [args...]

printf "%-10s %-8s %-4s\n" 姓名 性别 体重kg  
printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭靖 男 66.1234
printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 杨过 男 48.6543
printf "%-10s %-8s %-4.2f\n" 郭芙 女 47.9876

%-10s：字符串，宽度为10个字符，-表示左对齐，没有则右对齐
%d：十进制整数
%-4.2f：浮点数，.2 表示保留两位小数
%c：字符
%x：十六进制数
%o：八进制数
%b：二进制数
%e：科学计数法表示的浮点数

• test 命令：用于检查某个条件是否成立，对数值、字符和文件进行检测

a=100
b=200
if test $[a] -eq $[b]
then 
    echo '两数相等！'
else
    echo '两数不相等！'
fi
# 输出：两数不相等！ []执行基本的算数运算：res=$[a+b] res为300

控制流

if 语句

• 一个条件后就要跟一个 then，以 fi 结束（if 的倒序）
  • 条件写在 [] 中用 -gt，-lt，-eq，例如：[ $a -gt $b ]
  • 条件写在 (()) 中可直接用 >，<，=，例如：(( $a > $b ))

# 多行写法
if condition; then
     command1
else
     commandN
fi
# 一行写法
if [ $(ps -ef | grep -c "ssh") -gt 1 ]; then echo 'true'; fi

if [ $a -gt $b ]
then
    echo 'a > b'
elif [ $a -eq $b ]
then
    echo 'a = b'
else
    echo 'a < b'
fi

• 其中 condition 的“真/假”由命令的退出状态码（exit status）决定：退出码为 0 → 条件为真（true）；退出码非 0 → 条件为假（false）

if 语句的几种形式

• if [ ... ]：POSIX 兼容的测试命令（等价于 test）
  • [ 实际上是 test 命令（/usr/bin/[ 或内置命令），前后必须有空格。] 不是独立命令，它是 [ 命令的语法要求：最后一个参数必须是 ]
  • 不支持逻辑运算符 &&、|| 在 [ ] 内部直接使用（需用 -a、-o，但已过时）
  • 变量建议加双引号，防止空值或含空格时报错。
  • 字符串比较使用 =, !=，没有 <, >, =~ 等运算符，数值使用 -eq, -ne 等，逻辑运算：-a, -o, !
• if [[ ... ]]：Bash/Zsh 的增强测试（推荐在 Bash 中使用），是 Bash 内置语法，不是命令，更安全、功能更强。支持：
  • 通配符匹配：== 可用于模式匹配，如 if [[ $var == file*.txt ]]; if [[ $var == $pattern ]]，file*.txt, $pattern 不能加双引号，会阻止通配符展开
  • 正则表达式：[[ $str =~ ^[0-9]+$ ]]
  • 逻辑运算符：&&、||、!
  • 无需对变量加双引号（但仍建议加）
  • 不会因分词或路径展开出错
  • 不兼容 POSIX（/bin/sh 在 Debian/Ubuntu 下是 dash，不支持）
  • 对于字符串的比较使用 ==/=, !=, >, <, =~，数值比较使用 -ne, -eq, -ge 等，逻辑运算：!, &&, ||
• if (( ... ))：整数算术条件判断
  • 专门用于整数的运算和比较
  • 变量无需加 $（当然加了也可以）
  • 支持 ==、!=、<、<=、>、>=、&&、||、!、位运算等
  • 表达式结果非 0 → true；结果为 0 → false
  • 仅适用于 Bash、Zsh 等，非 POSIX
• if command; then：以命令的退出状态作为条件
  • 任何命令都可以作为条件！
  • if command：命令成功（exit 0）
  • if ! command：命令失败（exit ≠ 0）
  • if command1 && command2：两个都成功
  • if command1 || command2：至少一个成功
  • 这是 if 最本质的用法，其他 [ ]、[[ ]]、(( )) 都是特例。

for 循环

# 多行写法
for var in item1 item2 ... itemN
do
    command1
    command2
    ...
done

# 一行写法
for var in item1 item2 ... itemN; do command1; command2; ...; done

while、until 循环

while [until] [ $a -gt $b ] # : 冒号用于无限循环，也可使用 true，for (( ; ; ))
do 
    command
done

while read FILM # read 读取键盘信息，按<Ctrl-D>结束
do
    echo "FILM = $FILM"
done

case 语句

• 每个 case 分支以 ) 开始，用 ;; 表示 break，执行结束，esac 作为结束标记（case 的倒序）

case $var in 
var1|var2|var3|...)
    command1
    ...
    ;;
varN)
    command2
    ...
    ;;
*) # 以上未匹配时捕获
    command3
    ...
    ;;
esac

• 跳出循环
  • break：跳出所有循环（终止执行后面的所有循环）
  • continue：跳出当前循环

shell 函数

# 函数定义
# 通过 $1 $2 ... $n 获取参数，当 n>=10 时，需使用 ${n} 获取参数
[ function ] fun (){
    action;
    [return int;]
}

# 函数调用 只需用函数名 fun
fun arg1 agr2 ... agrN

• function关键字是可选的
• 不加return则以最后一条命令的运行结果作为返回值
• 显示加return返回值只能是数值，介于(0-255)
• 如果return值超出255，直接使用echo输出而不是用return
• 函数返回值在调用函数后通过$?来获得
• 函数必须在使用前定义，一般放于脚本开始部分

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