2.2 运算符、测试操作符以及if语句_高性能Linux服务器运维实战：shell编程、监控告警、性能优化与实战案例-QQ阅读男生历史网

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2.2 运算符、测试操作符以及if语句

2.2.1 算数运算符

在Linux shell中，算术运算符包括：+（加运算）、-（减运算）、*（乘运算）、/（除运算）、%（取余运算）和**（幂运算），这些算术运算符的举例及其结果见表2-8。

表2-8 算数运算符与含义

1．算术运算扩展

算术运算扩展可以对算术表达式求值并替换成所求得的值。它的格式是：

需要注意的是，算术运算扩展中的运算数只能是整数，算术运算扩展不能对浮点数进行算术运算，注意上面两种方式的写法，下面给几个例子，以加深理解，先定义一个变量num1：

从输出可知，num1执行了中括号中的算数表达式，接着，再来看一个变量定义方式：

这个定义方式是算数表达式中有变量，由于表达式中$num1变量为5，所以这个表达式的结果应该为5*2-3=7：

继续看下面这个算数表达式定义方式：

由此可知，双小括号中还可以是一个完整的算数表达式，下面这个写法也是可以的：

还有下面这个写法：

在$(( ))中的变量名称，也可在其前面加$符号来替换，也可以不用，例如：

由此可知，echo $(( $a+$b*$c))和echo $(( a+b*c ))的结果是一样的。在用$[???]、$((???)) 进行整数运算时，括号内变量前的$符号可以省略也可加上。最后，单纯用 (( )) 也可重定义变量值，例如：

则$a重定义为6

则a=4

会得到0 (true) 的返回值。

注意，在使用 ${???}、$(???)、$[???]和$((???)) 时它们之间的区别和不同用法。${???}用来定义变量，而$(???)用作命令替换，$[???]和$((???))用作整数运算。

2．算术运算指令expr

expr命令可以实现数值运算、数值或字符串比较、字符串匹配、字符串提取、字符串长度计算等功能。它还具有几个特殊功能，判断变量或参数是否为整数、是否为空、是否为0等。这里重点看expr的整数运算方式，举例如下：

上面例子中，如果有乘法符号，则乘法符号必须被转义，如果有括号，则括号必须被转义，另外，表达式中参数与操作符必须以空格分开。

3．算术运算指令let

let命令是Bash的内部命令，它同样可以用于算术表达式的求值。let命令按照从左到右的顺序将提供给它的每一个参数进行算术运算。当最后一个参数的求值结果为真时，let命令返回退出码0，否则返回1。

let命令的功能与算术运算扩展基本相同。但是let语句要求默认情况下在任何操作符的两边不能含有空格，即所有算术表达式要连接在一起。如要在算术表达式中使用空格，就必须使用双引号将表达式括起来。

看下面几个例子，操作过程如下：

注意，赋值符号和运算符两边不能留空格。如果将字符串赋值给一个整型变量时，则变量的值为0，如果变量的值是字符串，则进行算术运算时设为0。再看一个例子，操作过程如下：

如果算数表达式中有空格，需要用引号忽略空格的特殊含义，在用let命令进行算术运算时，最好加双引号。

4．自增自减运算符

自增自减操作符主要包括前置自增（++variable）、前置自减（--variable）、后置自增（variable++）和后置自减（variable--）。

前置操作首先改变变量的值（++用于给变量加1，--用于给变量减1），然后再将改变的变量值交给表达式使用。后置操作则是在表达式使用后再改变变量的值。

要特别注意自增自减操作符的操作元只能是变量，不能是常数或表达式，且该变量值必须为整数型，例如，++1、（num+2）++都是不合法的。

2.2.2 条件测试与条件测试操作符

1．条件测试

条件测试可以根据某个特定条件是否满足，来选择执行相应的任务。Bash中允许测试两种类型的条件：命令成功或失败、表达式为真或假。

任何一种测试中，都要有退出状态（返回值），退出状态为0表示命令成功或表达式为真，非0则表示命令失败或表达式为假。状态变量$?中保存了命令退出状态的值，例如：

第1个grep命令，查看当前用户是否在 /etc/passwd文件中，执行后有输出结果，说明命令执行成功，所以状态变量返回0。第2个grep查询hello字符是否在 /etc/passwd文件中，命令执行完成后，没有输出，所以状态变量返回1。

2．test与条件测试语句

test命令在shell中主要用于条件测试，如果条件为真，则返回一个0值。如果表达式不为真，则返回一个大于0的值，也可以将其称为假值。test命令支持测试的范围包括：字符串比较、算术比较、文件是否存在、文件属性和类型判断等。例如，判断文件是否为空、文件是否存在、是否是目录、变量是否大于3、字符串是否等于iivey、字符串是否为空等。

在shell中，几乎所有的判断都使用test命令实现。但是，实际shell编程中，使用test命令并不多，更多使用的是单中括号[ ]和双中括号[[ ]]，因此，shell中条件测试的语法格式常用的有如下三个。

➢ 格式1：test<测试表达式>。

➢ 格式2：[<测试表达式>]。

➢ 格式3：[[<测试表达式>]]（bash 2.x版本以上）。

其中：

格式1和格式2是等价的，也就是说[ ]完全等价于test，只是写法不同。格式3是扩展的test命令。双中括号[[ ]]基本等价于[ ]，但它支持更多的条件表达式，例如，双中括号内可以使用逻辑运算符&&、||、!和()，但在[ ]中不能使用，此外，单中括号[ ]无法实现正则表达式匹配，而[[ ]]却可以实现正则表达式匹配。

需要特别注意的是，[和[[之后的字符必须为空格，]和]]之前的字符必须为空格，也就是说单、双中括号内左右两边必须有空格。

要对整数进行关系运算还可以使用(())进行测试。但是需要注意双小括号和双中括号在使用上的区别。

条件测试表达式中可用的操作符有很多，常用的有以下几种。

➢ 字符串测试操作符。

➢ 整数比较操作符。

➢ 逻辑运算符。

➢ 文件测试操作符。

下面先看看内置测试命令test的基本用法，举例说明。

（1）用test命令来测试表达式的值

（2）用方括号代替test命令

注意，方括号前后都要留空格，不然shell会报错，这不是书写建议，而是强制要求的格式。

3．方括号测试表达式

[[ ]]基本等价于[ ]，但有些功能写法更简洁，且[[ ]]提供了[ ]所不具备的正则表达式匹配功能。所以，[[ ]]的功能可以认为是[ ]和expr命令的相加。

语法格式：

2.x版本以上的Bash中可以用双方括号来测试表达式的值，此时可以使用通配符进行模式匹配，例如：

这个测试状态返回1，表示结果为假，这是因为在单中括号中，不支持通配符，继续看下面这个测试过程：

从这个输出可以看出，单中括号改为双中括号后，这个表达式匹配成功，返回结果为真。

4．字符串测试操作符

字符串测试操作符的作用有：比较两个字符串是否相同、字符串的长度是否为零、字符串是否为NULL等。

常用的字符串测试操作符见表2-9。

表2-9 字符串测试操作符与含义

单、双中括号操作符两边必须留空格！字符串大小比较是按从左到右对应字符的ASCII码进行比较。

看下面这个例子：

上面这个例子判断$name字符串长度是否为0，显然不为0，那么状态码返回1是正确的，继续看下面的例子：

上面这个例子定义了name2变量，判断name1是否等于name2，显然不相等，所以状态码返回1是正确的，继续下面的操作：

上面这个例子重新赋值name为"Tom sql"，注意，这个字符串中有空格，然后再次进行字符串长度是否为0的判断时，出错了，原因就是字符串中含有空格，如何解决呢？操作如下：

上面这个例子将变量$name加上了双引号，命令执行就恢复正常了，输出结果也正确了。继续看下面操作：

上面这个命令是新增了一个变量name2，并赋值，注意name2的值也包含空格，接着进行name和name2是否相等的判断，结果又出错了，解决方法如下：

从上面两个修改后的指令可以看出，将变量都加上双引号后，就恢复正常了，可见，双引号在变量引用进行条件判断的时候非常重要。

最后，总结一下注意事项。首先，字符串或字符串变量比较都要加双引号之后再比较。其次，字符串或字符串变量的比较，比较符号两端最好都有空格。最后，=比较两个字符串是否相同，与==等价，如["$a"="$b"]，其中$a这样的变量最好用双引号引起来，因为如果中间有空格、星号等特殊符号时就可能会出错，更好的办法就是["${a}"="${b}"]。

shell中很多情况下需要对字符串是否为空值进行检查，检查方式有如下几种。

➢ ["$name"=""]。

➢ [-z"$name"]。

➢ [ !"$name"]。

➢ ["X${name}"="X"]。

上面4种方式都可以来检查变量name是否为空值，其中第2种方式使用比较多。当然，也有检查变量是否为非空值的场景，检查方式有如下几种。

➢ ["$name"!=""]。

➢ [-n"$name"]。

➢ ["$name"]。

➢ ["X${name}"!="X"]。

在具体的shell编写中可灵活使用，其中第三种使用最多。

5．逻辑测试操作符

逻辑测试操作符主要包括逻辑非、逻辑与、逻辑或，具体描述见表2-10。

表2-10 逻辑测试操作符与含义

注意在逻辑测试中，-a、-o的含义，一个是逻辑与，一个是逻辑或。下面来看几个例子，操作如下：

这个中括号中的表达式是测试变量x是否等于1，同时，字符串变量name长度是否非空，两个条件同时满足，那么结果为真，返回0，否则返回非0。继续看下面这个例子：

这个逻辑测试无法执行，原因是不能在中括号中随意添加小括号。另外，还可以使用匹配模式的逻辑测试操作符，见表2-11。

表2-11 匹配模式的逻辑测试操作符与含义

注意，匹配模式的逻辑测试操作符只能在双中括号中，而不能在单中括号，来看个例子，操作如下：

可以看出，第2个逻辑测试出错了，因为单中括号不支持模式匹配。而在第1个逻辑测试表达式中，使用了通配符？，并且执行结果正常。

6．整数测试操作符

整数测试，即比较大小，这个很好理解，在shell编程中也使用最多。首先看一下常用的整数测试操作符，见表2-12。

表2-12 整数测试操作符与含义

（续）

这里用到了整数测试的几个操作符，分别是eq、ne、gt、ge、le和lt，注意它们各自代表的含义，另外注意，整数测试操作符中，单、双中括号对应的操作符两边也必须留空格，看下面这个例子：

上面这个例子是对变量x是否等于1进行判断，所以返回结果为真。再看下面例子：

这个返回结果为假，原因在于变量x的值为字符串，将eq用于字符串和整数的比较，肯定是错误的，因此上面这个例子的写法是错误的，必须将变量x赋值为整数，不能是字符串。

除了使用单、双中括号进行整数的测试，还可以使用双小括号进行整数的测试。双小括号常用的整数测试操作符见表2-13。

表2-13 双小括号的整数测试操作符与含义

这里双小括号中整数测试操作符使用了==、!=、>、>=、<、<=等操作符，这些操作符只能用于整数测试，注意与单、双中括号中使用的操作符不同。另外，双小括号操作符两边的空格可省略。其实，==、!=、>、<操作符也可以用在单、双中括号中，只不过>和<的符号在[]中使用需要转义，对于数据不转义的结果未必会报错，但是结果可能会出错，看下面这个例子：

从上面两个命令可以看出，=和！=在[ ]和[[ ]]中使用不需要转义，继续看下面例子：

上面这个例子中，执行没有报错，但是结果是错误的，因为a明显是小于b的，但结果为真，因此这种写法有问题，继续看下面的例子：

上面这个例子中，在>前加上了转义字符，可以看到结果正确了。

同理，上面这个例子中，在<前加上转义字符，可以看到结果也是正确的。

7．文件测试操作符

文件测试操作符用来测试文件是否存在、文件属性、访问权限等场景，常用文件测试操作符见表2-14。

表2-14 文件测试操作符与含义

下来来看几个例子，操作如下：

8．条件测试举例

下面通过几个例子来综合掌握一些添加测试的使用环境和注意事项。首先看第1个例子，操作如下：

这是对逻辑与的功能测试，需要左右两边两个条件同时满足，才能返回真。

继续看第2个例子，操作如下：

从上面操作过程可知，(())中不能使用模式匹配，要使用[[ ]]，可以通过上面最后一个命令实现，注意，最后一个命令中的&&并非逻辑运算符，而是命令聚合符号。

然后看第3个例子，这个例子是字符串测试，操作如下：

第1个命令中，是判断name变量长度是否为0，从给出的赋值可知name变量不为0，所以结果为假，返回1。第2个命令是判断name和name2两个字符串是否相等，很显然，两个字符串变量不相等，所以结果为假，返回1。

这里需要注意，如果是字符串变量做比较，变量最好用双中引号括起来。还需要注意的是，方括号前后要留空格，[ ]内不能使用通配符。

继续看第4个例子，操作过程如下：

上面两个命令是字符串测试，通过单、双中括号判断变量a不等于b，显然结果为真，接着看第5个例子，操作过程如下：

上面两个命令是整数测试，通过单、双中括号判断变量n是否大于变量m，显然，n小于m，结果为假。继续看下面操作：

上面两个命令也是整数测试，通过双小括号判断变量n是否大于变量m，结果都返回正确，这里重点讲解的是双小括号中可以加上变量前缀$，也可以省略$，对执行结果不影响。再看看双中括号中省略$的执行结果，操作如下：

去掉$后，变成了字符串测试大小，因此这里比较的是n和m对应字符的ASCII码的大小，显然n大于m，所以结果为真。

最后，再来看第6个例子，紧接着上面的操作，再来看下面这组操作：

这个操作中主要看&&和||两个操作符，如果前面的条件测试操作返回真，那么结果就返回T，否则，结果返回F。注意&&和||两个操作符的用法。

2.2.3 if/else判断结构

if判断是shell编程中使用频率最高的语法结构。下面看看shell中if判断的几种常用结构和执行的逻辑。

1．简单if结构

最简单的if执行结构如下所示：

在使用这种简单if结构时，要特别注意测试条件后如果没有；，则then语句要换行，否则会产生不必要的错误。如果if和then处于同一行，则必须用；，来看下面这个脚本：

在这个脚本中，if的条件判断部分使用了扩展的test语句[[…]]，[[ ]]中可以使用正则表达式进行条件匹配，脚本功能是读取输入内容，如果输入为Y、y、Maybe或maybe，那么if条件成立，将执行echo "Glad to hear it."，也就是返回Glad to hear it.信息。

执行这个shell脚本，结果如下：

可以看出，脚本就是按照预期执行的，当输入的内容不满足if条件的时候，直接退出脚本，不执行任何操作。

2．if/else结构

if/else结构也是经常使用的，这个结构是双向选择语句，当用户执行脚本时如果不满足if后的表达式，就会执行else后的命令，所以有很好的交互性。其结构为：

来看下面这个脚本onlineuser.sh，内容如下：

这个脚本是读取输入参数，输入参数是Linux的某个用户，如果给出了用户，那么将执行嵌套的那个if/else语句，否则，返回信息Usage:onlineuser.sh<username>。

注意，这个脚本中嵌套了一个if/else语句，也就是满足[ $# -eq 1 ]条件后，就会执行里面的if/else嵌套语句（注意，$#代表输入参数的个数）。这个嵌套语句中仍是通过if判断who|grep^$1>/dev/null这个命令的执行结果状态，也就是echo$?，如果返回0，则满足要求，就显示$1 is active.，这里面的$1会替换成执行脚本时给出的参数；否则，将返回$1 is not active.信息，$1仍然会被替换为执行脚本时给出的参数。

执行这个shell脚本，结果如下：