Bash基本表达式（二）简单命令、列表和条件表达式（模式匹配）

所谓没有if else就不算编程，哈，接下来我们正式进入Bash的编程世界。

简单命令

简单命令(Bash手册关键字Simple Commands)是Bash脚本最基本的语句，我们在上一节中使用的echo XXX，就是一个简单命令。不过如果我们仔细去剖析“简单命令”的内部，你可能会注意到其实它并不简单。

基本结构

简单命令的基本结构为

[变量赋值1 变量赋值2...] 命令字 [参数1 参数2...]

其中的变量赋值和参数部分为可选，所以我们用中括号包起来。举个栗子

[ken ~]$A=3
[ken ~]$B=4
[ken ~]$C=5 D=6 echo $A, $B, $C, $D
3, 4, ,

我们首先给变量A和B赋值，之后是一个简单命令——先给C和D赋值，再执行一个稍长点的echo语句。其中echo是命令字，也是所谓第零个参数，$A, $B, $C和$D分别是简单命令的第一、第二、第三和第四个参数，参数与参数之间用空格分隔。打印结果可能并非如你所想，因为C和D的打印值为空。你可能想问，我们为什么要给C和D赋值呢？唔，这个问题其实并不太容易回答，因为它涉及到环境的概念。简单来讲，就是这里的变量C和D会作为echo命令执行时的环境而暂时存在，并非在当前的Bash中真正定义了这两个变量。如果你一时觉得不好理解，没有关系，等到后面"Bash环境"一节，我们再来详细探讨它。

printf

接下来让我们再举一个栗子，printf也是Bash的内置命令之一，使用方式跟C语言的printf类似

printf "This is digit %d, which is %s" 3 three
This is a digit 3, which is three

套用上面简单命令的结构，printf是命令字，"This is digit %d, it is %s"是第一个参数（格式化字符串，如果你用过C语言或Python的话应该不陌生），3和three分别是第二和第三个参数。

命令的返回状态

讲到这里，还必须提一下命令执行的返回状态(Bash手册关键字return status，也叫exit status)。之所以说是返回状态而不是返回值，是因为Bash脚本中其实并没有严格意义上的返回值这一说，而只有返回状态。任何一个命令在执行完之后，都有一个表示成功与否的返回状态，它是一个大于等于0的整数，0表示成功，大于0表示失败。这个返回状态可以通过一个特别的Bash变量?来查看（这类特别的变量在Bash手册中称作special parameter）。

[ken@Desktop]$ls a.txt
a.txt
[ken@Desktop]$echo $?
0
[ken@Desktop]$rm a.txt
[ken@Desktop]$echo $?
0
[ken@Desktop]$ls a.txt
ls: a.txt: No such file or directory
[ken@Desktop]$echo $?
1
[ken@Desktop]$rm a.txt
rm: a.txt: No such file or directory
[ken@Desktop]$echo $?
1

上面例子中我们假设Desktop目录下有一个叫做a.txt的文件。我们先查看它，之后用rm命令删除掉，再一次查看和删除它。每一个命令执行过后，我们都用echo $?检查上一步的命令返回状态。不难注意到，当a.txt被删除后，ls命令的返回状态为1失败，删除rm同样也返回了失败。
知道了命令返回状态，我们继续看一下简单命令的组合——（命令）列表

（命令）列表

（命令）列表（Lists）简称为列表,它是一个或多个简单的命令组合，在简单命令之间用分号；、&&或||分隔，按照从左到右的顺序执行。下面让我们一个个来看下

分号

分号";"的作用仅仅是，单纯的分隔命令而已，比如

echo hello; echo world
hello
world

&&和||

它们的作用更微妙一些，非常类似于C语言中逻辑运算符&&(and)和||(or)。如下面例子所示，假如当前目录下有一个文件叫a.txt

[ken@Desktop]$ls a.txt && echo "a.txt exists" && rm a.txt
a.txt
a.txt exists
[ken@Desktop]$ls a.txt && echo "a.txt exists"
ls: a.txt: No such file or directory
[ken@Desktop]$ls a.txt || echo "a.txt does not exist"
ls: a.txt: No such file or directory
a.txt does not exist

从上面的示例中不难看出，&&的作用是，如果上一步命令返回状态为0（成功）则继续执行后面的命令，否则终止执行；||的作用刚好反过来，如果上一步命令返回状态为非0（失败），则继续执行下去。这种用法有时又叫做“短路”，因为后一步命令是否会执行，依赖于前一步命令的执行结果。我们再举一个更绕一点的例子，假设一开始non_exist文件不存在

[ken ~]$ls non_exist || touch non_exist && echo file non_exist created
ls: 无法访问 'non_exist': 没有那个文件或目录
file non_exist created
[ken ~]$ls non_exist || touch non_exist && echo file non_exist created
non_exist
file non_exist created

因为non_exist文件不存在，ls命令返回了失败。紧接着是||，所以会继续执行第二步——创建该文件。再接下来是&&，因为上一步创建命令成功，所以继续执行并打印file non_exist created。
第二个命令，这时候文件已存在，所以ls命令会返回成功。紧接着是||，因为上一步成功了所以这一步不会执行。再后面的&&还会执行吗？从上面例子的打印结果中可以知道，这一步打印仍然会被执行。因此，&&和||的“短路”效应只会对紧挨着的下一个命令生效，后续命令仍然会（根据返回状态）继续执行下去。

（命令）列表的返回状态

列表的返回状态(return status)，是其中（被运行的）最后一条命令的返回状态，比如说

[ken ~]$pwd; cd not_exist_dir; echo Yes
/home/ken
-bash: cd: not_exist_dir: No such file or directory
Yes
[ken ~]$echo $?
0

上面列表的三条简单命令中，第一句为打印当前所在目录，第二句为切换当前目录cd命令。尽管中间的那一条cd命令失败了，整个列表的最后返回状态依然为0（成功）。
再举一个有点“脑抽筋”的例子

[ken ~]$rm non_exist_file 2>/dev/null; echo $?
1
[ken ~]$echo $?
0

列表的第一句（简单）命令尝试删除一个不存在的文件（2>/dev/null意思是不要在屏幕上打印错误，是后面才会介绍的Shell重定向功能），第二句查看上一句命令的返回状态，结果为1（失败）。接下来我们查看整个列表的命令返回状态，发现为0（成功），这是因为列表的最后一句命令为“打印上一步的命令返回状态”，这一句命令确实成功打印了，返回状态为0^_^

条件结构与条件表达式

条件结构

基本结构（A)

if 列表; then
    列表
else
    列表
fi

基本结构（B)

if 列表; then
    列表
elif 列表...
    列表
elif 列表...
    列表
fi

列表就是我们上面刚刚讨论过的命令列表，不过我们现在把注意力放在if 列表这里。if成立的条件是它后面列表的返回成功，也就是返回状态为0。举个不太现实的例子示范一下

if ls file_a &>/dev/null; then
    echo file_a exists
elif ls file_b &>/dev/null; then
    echo file_b exists
else
    echo none exists
fi
none exists

这里我们再次使用了重定向，避免ls命令把错误信息打印到屏幕上，读者可暂时忽略。因为file_a和file_b两个文件都不存在，所以最后打印了none exists。不知道有没有觉得这样子去做判断看起来很别扭，或者说很丑陋？事实上Bash脚本中很少会把列表直接当作if的条件，更多的时候我们使用条件表达式

条件表达式

条件表达式(Bash手册关键字CONDITIONAL EXPRESSIONS)的三种使用形式为

[[ expression ]]或[ expression ] 或 test expression
后面两个之所以放一起，是因为它们是Bash内置命令，并且[]完全可以看成test的别名。这里我们只详细介绍第一种使用方式[[ expression ]]，它是Bash的关键字(Reserved words)，使用方式更自然，且更不容易出错。感兴趣的读者可以参考这篇文章shell中(),[]和[[]]的区别。
条件表达式的主要使用场景就是与if结构搭配，它把条件的真假转换为了命令的返回状态。具体而言，若条件为真则命令返回状态为0（成功），为假则返回非0（失败），由此一来我们就可以非常方便而自然地编写if语句了。光说不练非君子，让我们用条件表达式改造一下前面判断文件是否存在的例子

if [[ -e file_a ]]; then
    echo file_a exists
elif [[ -e file_b ]]; then
    echo file_b exists
else
    echo none exists
fi

这里-e的意思是假如文件存在则为真，否则为假。其他的判断条件有

-v varname
True if the shell variable varname is set (has been assigned a value).
-z string
True if the length of string is zero.

-v可用于检查某个变量是否有过赋值，-z判断字符串长度是否为0。变量赋值过与否，与长度是否为0是两码事，读者可以自行验证哈。条件表达式提供了其他非常多的选项，读者可以在Bash手册中搜素关键字CONDITIONAL EXPRESSIONS进行查阅。注意，在上面的例子中[[的后边，以及]]的前边都有一个空格，这个空格一方面是为了可读性和美观，另一方面是，唔，因为必须这么做，否则Bash会认不出来这是个条件表达式[[ ]]符号，而会理解为[[-e命令或者file_a]]变量之类的东西。另外，这个例子里其实漏掉了一种情况，就是假如file_a和file_b同时都存在，我们只会打印出file_a exists而不会打印file_b exists，所以接下来我们用逻辑操作符与&&和或||，把上面的例子改写为更“高端”的样子

if [[ -e file_a && -e file_b ]]; then
    echo both exist
elif [[ -e file_a ]]; then
    echo file_a exists
elif [[ -e file_b ]]; then
    echo file_b exists
else
   echo none exists
fi

除了&&和||，还有一个非!，不过注意在使用!时务必在后面也保留有空格，所以要写! -e而不是!-e，否则bash会报错说不认识!-e是啥（我知道你在想什么，Bash有时确实有点笨，哈）。

字符串比较

接下来演示下字符串比较（按照字典序）

a=aaa
b=bbb
if [[ $a > "$b" ]]; then
    echo $a is after $b
elif [[ $a == "$b" ]]; then
    echo $a is the same as $b
else
    echo $a is before $b
fi
aaa is before bbb

输出结果复合预期。稍微提一句，在条件表达式中==与=等同，可以互相替换。上面在比较a和b的变量值时，特意加了个双引号把$b包起来。为什么要这么做呢？其实可不必，但是最好养成加的习惯，因为万一==右边的内容包含某些特殊字符的话，比较结果可能出乎你的意料，比如

if [[ "name" == * ]];then
    echo match
fi
match

这个例子的比较结果为真，因为Bash中有一些特殊字符(*, ?和[])，如果不用双引号包起来，会被理解为模式匹配。

模式匹配

Bash支持下面三种通配符

• *匹配任意数量的字符
• ?匹配任意一个字符
• [...] 匹配字符集合中的任意一个字符

话不多说，上示例。

name=a.txt
if [[ $name == ?.txt ]];then
    echo $name is a TXT file
fi
a.txt is a TXT file

if [[ $name == a.* ]];then
    echo $name 去掉后缀名为a
fi
a.txt 去掉后缀名为a

?和*比较简单直观，至于[]会稍微复杂点。

if [[ $name == [abc].* ]];then
    echo $name starts with a, b or c
fi
a.txt starts with a, b or c

[]支持范围，比如数字[1-5],字母[h-k]，所以上面的例子还可以再次改写为if [[ $name == [a-c].* ]]。
[]还支持取反的符号!和^，它让Bash匹配除[]中字符集合之外的任意一个字符，比如我们再次改写下上例为

if [[ $name == [!d-z].* ]];then
    echo $name starts with a, b or c
fi
a.txt starts with a, b or c

[]还支持字符类（class），形式为[[:class:]]，比如小写字母集合可写为[[:alpha:]]，数字集合可写为[[:digit:]]，空白字符（如空格，Tab）可写为[[:space:]]，所以上例我们再改写一次如下

if [[ $name == [[:lower:]].txt ]];then
    echo $name starts with a lowercase letter
fi
a.txt starts with a lowercase letter

假如我们希望多次匹配一个字符集合，该怎么写呢？比如需要匹配后缀名为三个英文字母的情况，是不是应该写为if [[ $name == *.[a-z][a-z][a-z] ]]，这样看起来很挫呢。没错，所以一般对于复杂的匹配我们会考虑正则表达式。

正则表达式匹配

正则表达式我相信很多同学都有过接触，不了解的也没关系，因为严格来说它并不属于Bash的内容。关于正则表达式的规则不再赘述，大家可以自行搜索文档，这里推荐下菜鸟教程 正则表达式 - 语法。
Bash的条件表达式提供了一个二元运算符=~，专门用于正则匹配，上面匹配三个英文字母的例子可以写为

if [[ $name =~ \.[a-z]{3}$ ]];then
    echo $name has three-letter suffix
fi
a.txt has three-letter suffix

至于正则匹配中的捕获，保存在Bash变量BASH_REMATCH中，更多内容可以参考Bash手册中的Compound Commands部分

数字大小比较

最后我们看下关于数字的条件表达式例子。假如我们希望比较两个数字的大小，不能直接用==和!=号，而是要用-eq(等于, equal), -ne(不等于), -gt(大于，greater than), -ge(猜下是什么意思), -lt(less than，小于), -le(猜)

if [[ 1 -lt 2 ]]; then
    echo 我发现，原来1小于2
fi
我发现，原来1小于2

于是我们知道，Bash在内部对于字符串和整数是完全区别对待的。