Shell 运算符

1. Shell 运算符概述

1.1 Shell 运算符是什么

与其他语言一样，Shell 也有运算符，在 Shell 中其根据类型不同也有不少运算符分类，那么什么是运算符呢？例如大家都知道在算术运算中的加减乘除，+ 就是我们 Shell 中的算术运算符的一种，当然还有很多其他的功能各异的运算符，作为条件判断与算术操作等重要功能，构成了 Shell 中的基本元素。

1.2 为什么要用运算符

当我们对数值进行算术运算，当我们需要对文件进行判断，当我们需要多逻辑进行判断的时候，这些情况都需要使用不同类型的运算符，使得我们脚本更为灵活便捷。

2. Shell 运算符分类

我们知道了 shell 中运算符是什么及其功能，接下来让我们看一下 Shell 脚本运算符的分类及每种运算符的基本操作。

2.1 算术运算符

算术运算符顾名思义，其就是进行加减乘除数值运算，在 shell 中，bash 不支持原生的数学运算，需要利用第三方工具来如 let，expr 等来实现。

运算符	说明	举例
+	加法	expr $a + $b 结果为 30。
-	减法	expr $a - $b 结果为 -10。
*	乘法	expr $a \* $b 结果为 200。
/	除法	expr $b / $a 结果为 2。
%	取余	expr $b % $a 结果为 0。
=	赋值	a=$b 将把变量 b 的值赋给 a。
==	相等	用于比较两个数字，相同则返回 true。 [$a == $b] 返回 false。
!=	不相等	用于比较两个数字，不相同则返回 true。 [$a != $b] 返回 true。

2.1.1 let

可以利用 let 对数值进行运算，let C=$A+$B, 例如：

[root@master ~]# A=1
[root@master ~]# B=2
[root@master ~]# let C=${A}+${B}
[root@master ~]# echo $C
3

注意：let 运算后需要将其赋值给一个变量。

2.1.2 expr

可以利用 expr 对数组进行运算，C=$(expr $A+$B)，例如：

[root@master ~]# C=`expr $A + $B`
[root@master ~]# echo $C
3

注意 + 号两边需要有空格，不然会将其当作字符串连接

2.1.3 []

可以利用 [] 来对数值进行运算，C=[A+B]，例如：

[root@master ~]# C=$[$A+$B]
[root@master ~]# echo $C
3

2.1.4 (())

利用 (()) 来对数值进行运算，C=$(($A+$B))，例如：

[root@master ~]# C=$(($A+$B))
[root@master ~]# echo $C
3

2.2 关系运算符

了解了算术运算，接下来让我们学习关系运算。

比较符	描述	示例
-eq，equal	等于	[1 -eq 1] 为 true
-ne，not equal	不等于	[1 -ne 1] 为 false
-gt，greater than	大于	[2 -gt 1] 为 true
-lt，lesser than	小于	[2 -lt 1] 为 false
-ge，greater or equal	大于或等于	[2 -ge 1] 为 true
-le，lesser or equal	小于或等于	[2 -le 1] 为 false

关系运算顾名思义就是比较数字的大小，注意关系运算符作用的为数字，不能用其来比较字符串。

#!/bin/bash

num1=1
num2=2
echo "num1 为：${num1}"
echo "num2 为：${num2}"


if [ $num1 -eq $num2 ]
then
   echo "$num1 -eq $num2 : num1 等于 num2"
else
   echo "$num1 -eq $num2: num1 不等于 num2"
fi
if [ $num1 -ne $num2 ]
then
   echo "$num1 -ne $num2: num1 不等于 num2"
else
   echo "$num1 -ne $num2 : num1 等于 num2"
fi
if [ $num1 -gt $num2 ]
then
   echo "$num1 -gt $num2: num1 大于 num2"
else
   echo "$num1 -gt $num2: num1 不大于 num2"
fi
if [ $num1 -lt $num2 ]
then
   echo "$num1 -lt $num2: num1 小于 num2"
else
   echo "$num1 -lt $num2: num1 不小于 num2"
fi
if [ $num1 -ge $num2 ]
then
   echo "$num1 -ge $num2: num1 大于或等于 num2"
else
   echo "$num1 -ge $num2: num1 小于 num2"
fi
if [ $num1 -le $num2 ]
then
   echo "$num1 -le $num2: num1 小于或等于 num2"
else
   echo "$num1 -le $num2: num1 大于 num2"
fi

运行结果为：

num1 为：1
num2 为：2
1 -eq 2: num1 不等于 num2
1 -ne 2: num1 不等于 num2
1 -gt 2: num1 不大于 num2
1 -lt 2: num1 小于 num2
1 -ge 2: num1 小于 num2
1 -le 2: num1 小于或等于 num2

2.3 布尔运算符

布尔运算符也就是我们常说的与或非

运算符	说明	举例
-a	与运算，两个表达式都为 true 才返回 true。	[1 -lt 2 -a 10 -gt 2] 返回 true。
-o	或运算，有一个表达式为 true 则返回 true。	[1 -lt 2 -o 2 -gt 10] 返回 true。
!	非运算，表达式为 true 则返回 false，否则返回 true。	[! false] 返回 true。

例如：

#!/bin/bash
num1=10
num2=20

echo "num1 为： ${num1}"
echo "num2 为： ${num2}"
if [ $num1 -lt 40 -a $num2 -gt 15 ];then
   echo "$num1 小于 40 且 $num2 大于 15 : 返回 true"
else
   echo "$num1 小于 40 且 $num2 大于 15 : 返回 fnum1lse"
fi
echo "或运算"
if [ $num1 -lt 40 -o $num2 -gt 40 ];then
   echo "$num1 小于 40 或 $num2 大于 40 : 返回 true"
else
   echo "$num1 小于 40 或 $num2 大于 40 : 返回 fnum1lse"
fi

echo "非运算"
if [ $num1 != $num2 ];then
   echo "$num1 != $num2 : num1 不等于 num2"
else
   echo "$num1 != $num2: num1 等于 num2"
fi

返回结果为：

num1 为： 10
num2 为： 20
10 小于 40 且 20 大于 15 : 返回 true
或运算
10 小于 40 或 20 大于 40 : 返回 true
非运算
10 != 20 : num1 不等于 num2
[root@master scripts]# vim 2.sh 
[root@master scripts]# bash 2.sh 
num1 为： 10
num2 为： 20
10 小于 40 且 20 大于 15 : 返回 true
或运算
10 小于 40 或 20 大于 40 : 返回 true
非运算
10 != 20 : num1 不等于 num2        

2.4 逻辑运算符

逻辑运算符为，以下介绍 Shell 的逻辑运算符，假定变量 A 为 1，变量 b 为 2：

运算符	说明	举例
&&	逻辑的 AND	[[ $A -lt 10 && $B -gt 100 ]] 返回 false

例如：

#!/bin/bash

num1=1
num2=2

echo "num1 为:${num1}"
echo "num2 为:${num2}"

if [[ $num1 -lt 5 && $num2 -gt 5 ]];then
   echo "返回 true"
else
   echo "返回 false"
fi

if [[ $num1 -lt 5 || $num2 -gt 5 ]];then
   echo "返回 true"
else
   echo "返回 false"
fi

返回：

num1 为:1
num2 为:2
返回 false
返回 true

2.5 字符串运算符

对于字符串进行一些判断操作，假定变量 a 为 “linux”，变量 b 为 “shell”：

运算符	说明	举例
=	检测两个字符串是否相等，相等返回 true。	[$a = $b] 返回 false。
!=	检测两个字符串是否相等，不相等返回 true。	[$a != $b] 返回 true。
-z	检测字符串长度是否为 0，为 0 返回 true。	[-z $a] 返回 false。
-n	检测字符串长度是否为 0，不为 0 返回 true。	[-n “$a” ] 返回 true。
$	检测字符串是否为空，不为空返回 true。	[$a] 返回 true。

例如：

#!/bin/bash


str1="linux"
str2="shell"

echo "str1 为：${str1}"
echo "str2 为：${str2}"

if [ $str1 = $str2 ];then
   echo "$str1 = $str2 : str1 等于 str2"
else
   echo "$str1 = $str2: str1 不等于 str2"
fi
if [ $str1 != $str2 ];then
   echo "$str1 != $str2 : str1 不等于 str2"
else
   echo "$str1 != $str2: str1 等于 str2"
fi
if [ -z $str1 ];then
   echo "-z $str1 : 字符串长度为 0"
else
   echo "-z $str1 : 字符串长度不为 0"
fi
if [ -n "$str1" ];then
   echo "-n $str1 : 字符串长度不为 0"
else
   echo "-n $str1 : 字符串长度为 0"
fi
if [ ${str1} ];then
   echo "str1 : 字符串不为空"
else
   echo "str1 : 字符串为空"
fi

返回为：

str1 为：linux
str2 为：shell
linux = shell: str1 不等于 str2
linux != shell : str1 不等于 str2
-z linux : 字符串长度不为 0
-n linux : 字符串长度不为 0
str1 : 字符串不为空   

2.6 文件测试运算符

文件测试在我们编写 shell 中与文件操作非常常用，熟练掌握文件操作可以在后续的 shell 编写中得心应手，例如 file 变量为:

操作符	说明	举例
-d	file 检测文件是否是目录，如果是，则返回 true。	[-d $file] 返回 false。
-f	file 检测文件是否是普通文件（既不是目录，也不是设备文件），如果是，则返回 true。	[-f $file] 返回 true。
-c	file 检测文件是否是字符设备文件，如果是，则返回 true。	[-c $file] 返回 false。
-b	file 检测文件是否是块设备文件，如果是，则返回 true。	[-b $file] 返回 false。
-g	file 检测文件是否设置了 SGID 位，如果是，则返回 true。	[-g $file] 返回 false。
-u	file 检测文件是否设置了 SUID 位，如果是，则返回 true。	[-u $file] 返回 false。
-k	file 检测文件是否设置了粘着位 (Sticky Bit)，如果是，则返回 true。	[-k $file] 返回 false。
-p	file 检测文件是否是有名管道，如果是，则返回 true。	[-p $file] 返回 false。
-r	file 检测文件是否可读，如果是，则返回 true。	[-r $file] 返回 true。
-w	file 检测文件是否可写，如果是，则返回 true。	[-w $file] 返回 true。
-x	file 检测文件是否可执行，如果是，则返回 true。	[-x $file] 返回 true。
-s	file 检测文件是否为空（文件大小是否大于 0），不为空返回 true。	[-s $file] 返回 true。
-e	file 检测文件（包括目录）是否存在，如果是，则返回 true。	[-e $file] 返回 true。

例如：

#!/bin/bash

TEST_FILE="/etc/fstab"
echo "检测的文件为:${TEST_FILE}"
echo "文件信息为:$(ls -l ${TEST_FILE})"


if [ -r $TEST_FILE ]
then
   echo "文件可读"
else
   echo "文件不可读"
fi
if [ -w $TEST_FILE ]
then
   echo "文件可写"
else
   echo "文件不可写"
fi
if [ -x $TEST_FILE ]
then
   echo "文件可执行"
else
   echo "文件不可执行"
fi
if [ -f $TEST_FILE ]
then
   echo "文件为普通文件"
else
   echo "文件为特殊文件"
fi
if [ -d $TEST_FILE ]
then
   echo "文件是个目录"
else
   echo "文件不是个目录"
fi
if [ -s $TEST_FILE ]
then
   echo "文件不为空"
else
   echo "文件为空"
fi
if [ -e $TEST_FILE ]
then
   echo "文件存在"
else
   echo "文件不存在"
fi

返回为：

检测的文件为:/etc/fstab
文件信息为:-rw-r--r--. 1 root root 500 Jan 17 14:23 /etc/fstab
文件可读
文件可写
文件不可执行
文件为普通文件
文件不是个目录
文件不为空
文件存在

3. 实例

3.1 需求

编写一个脚本，传入一个 linux 文件系统的路径，判断其下面文件及目录的数量。

3.2 思路

可以利用文件测试运算符来判断输出的目录是否正确，之后利用算术运算符配合数组对文件或目录进行统计。

3.3 实现

#!/bin/bash
# Description: count file scripts
# Auth: kaliarch
# Email: kaliarch@163.com
# function: count file
# Date: 2020-03-08 14:00
# Version: 1.0

# 判断输入参数
[ $# -ne 1 ] && echo "输入参数错误，${0} check\_dir" && exit 1

# 判断输入的是否为存在的目录,不存在则退出
CHECK_DIR=$1

[ ! -d ${CHECK\_DIR} ] && echo "检测系统不存在目录：${CHECK\_DIR}, 请输入正确的目录" && exit 1

# 对目录下的文件进行统计
DIR_NUM=0
FILE_NUM=0
OTHER_NUM=0


for item in ${CHECK\_DIR}/*
do
        if [ -d ${item} ];then
                # 如果为目录，则目录总数加一
                DIR_NUM=$((${DIR\_NUM}+1))
        elif [ -f ${item} ];then
                FILE_NUM=$((${FILE\_NUM}+1))
        else
                OTHER_NUM=$((${OTHER\_NUM}+1))
        fi
done

echo "检测目录为：${CHECK\_DIR}"
echo "文件类型数量为：${FILE\_NUM}"
echo "目录类型数量为：${DIR\_NUM}"
echo "其他类型数量为：${OTHER\_NUM}"


[root@master scripts]# bash count\_file.sh 
输入参数错误，count_file.sh check_dir
[root@master scripts]# bash count\_file.sh aaaa
检测系统不存在目录：aaaa, 请输入正确的目录
[root@master scripts]# bash count\_file.sh /tmptmptmp
检测系统不存在目录：/tmptmptmp, 请输入正确的目录
[root@master scripts]# bash count\_file.sh /
检测目录为：/
文件类型数量为：0
目录类型数量为：23
其他类型数量为：0
[root@master scripts]# bash count\_file.sh /root
检测目录为：/root
文件类型数量为：8
目录类型数量为：5
其他类型数量为：0
[root@master scripts]# bash count\_file.sh /dev/
检测目录为：/dev/
文件类型数量为：1
目录类型数量为：19
其他类型数量为：139

当我们不输入任何参数的时候，提示需要输入一个路径参数，输入了文件名称或不存在的路径时，文件测试运算符判断输入异常，不是一个有效的文件目录。

当我们输入正常的目录时，即可获得正确的目录或文件数。

4. 注意事项

• 对于算术运算，大家可以根据具体场景和环境来选择，例如系统内没有计算工具等，可以优先选择 [] 和 (()) 来进行，也可以根据自己喜好选择；
• 对于关系运算，比较的数字，不是字符串，一定要牢记这个注意点，对于字符串判断可以用字符串运算符；
• 对于布尔运算和逻辑运算其实是一个东西，只不过布尔运算符有一个非运算，可以进行灵活运用；
• 文件测试符常用与判断 linux 系统文件的操作，在后期 shell 编程可谓举足轻重，牢记每个文件运算符会使得后期编程得心应手。

5. 小结

运算符可谓 Shell 脚本的灵魂，后期我们的循环和判断里面的条件都是这些运算符构成，它是流程框架的基础，熟练掌握运算符的分类及每个的用法，通过动手实践区分其特征，举一反三灵活运用。