7.变量的数值计算实践

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7. 变量的数值计算实践

Shell 中的算术运算符概述

在 Shell 脚本中进行数学计算时，会使用多种算术运算符。与大多数编程语言相似，Shell 提供了丰富的操作符来支持整数和逻辑运算。

常见的 Shell 算术运算符包括：

• +、-：作为一元操作符时表示正号或负号；作为二元操作符时表示加法和减法。
• *、/、%：分别代表乘法、除法以及取余（即取模）运算。
• **：用于幂运算，例如 2**3 表示 2 的 3 次方。
• ++、--：自增与自减操作符，可以前置或后置在变量上。
• !、&&、||：逻辑非、逻辑与、逻辑或，常用于条件判断。
• <、<=、>、>=：比较操作符，表示小于、小于等于、大于、大于等于。
• ==、!=、=：用于数值相等或不相等的比较，其中 = 也可用于字符串匹配判断。
• <<、>>：位移操作符，向左移位和向右移位。
• ~、|、&、^：按位取反、按位或、按位与、按位异或。
• =、+=、-=、*=、/=、%=：赋值及复合赋值操作符。例如：
  

  a+=1

  相当于

  a=a+1

  ，
  

  a-=1

  相当于

  a=a-1

  。

常用的 Shell 算术运算命令

除了基本的操作符外，Shell 还提供了多个可用于执行算术运算的命令工具：

• (())：双小括号结构，专用于整数运算和比较，执行效率高，是运维场景中的常用方式。
• let：用于整数运算，功能类似于 (( )) 结构。
  

  (())

• expr：可处理整数运算，同时也支持字符串长度计算、模式匹配等额外功能。
• bc：Linux 下的功能强大计算器程序，支持浮点数运算，适合复杂精度要求的计算任务。
• $[]：早期用于整数运算的形式（现已较少使用），部分系统仍兼容。
• awk：不仅可以做整数运算，也支持小数运算，常用于脚本中需要格式化输出的场合。
• declare：用于声明变量及其属性，使用 -i 参数可定义整型变量并自动启用算术运算能力。

双小括号 (( )) 数值运算详解

(( )) 是 Shell 中高效的数值运算方法，适用于变量计算和条件测试，语法灵活且性能优异，广泛应用于自动化脚本中。

基础语法说明

• ((i = i + 1))：将表达式 i+1 的结果重新赋值给变量 i，属于“先运算后赋值”类型。
• 注意：不能通过 echo $[i+1] 输出表达式的值，而应使用 echo $((i+1)) 来直接显示结果。
  

  echo ((i=i+l))

  
  

  echo $((i=i+l))

• 可在 ((i+1)) 前添加 i= 实现赋值，即：
  i=$((i+1)) 或 ((i=i+1))。
• (( 8 > 7 && 5 == 5 ))：支持逻辑组合的比较判断，可用于 if 语句等流程控制中。
• 若要直接输出表达式结果，如 echo $((2+1))，则可在 (()) 外层加上 $() 进行扩展求值。
  

  let 表达式

  
  

  ((表达式))

实际操作示例

[root@server bin 15:52:25]# echo $((i=i+1))
1
[root@server bin 16:06:00]# i=1
[root@server bin 16:06:06]# echo $((i=i+1))
2

let 命令的应用

let 命令专门用于整数运算，其语法格式如下：

let "表达式"

其作用等同于使用双小括号形式：

((表达式))

错误示例（未使用 let）：

[root@server bin 16:06:08]# i=i+8
[root@server bin 16:06:40]# echo $i
i+8

正确用法：

[root@server bin 16:06:49]# i=1
[root@server bin 16:06:53]# let i=i+8
[root@server bin 16:07:00]# echo $i
9

expr 命令的使用技巧

expr 不仅能完成整数计算，还可用于字符串相关操作，如获取长度、查找子串位置等。

示例：获取字符串长度

[root@server bin 16:07:05]# str="abc123abc123"
[root@server bin 16:07:29]# expr length "$str"
12

使用 expr 时需注意以下规则：

• 运算符两侧必须至少有一个空格，否则会导致语法错误。
• 当使用乘法符号 * 时，必须使用反斜杠转义，即 \*，以避免 Shell 将其解释为通配符。
  

  expr(evaluate(求值）expressions(表达式））

  
  

  expr

bc 命令：高精度计算工具

bc 是 UNIX/Linux 系统下的任意精度计算器程序，既可交互运行，也可通过管道传递表达式，特别适合涉及小数或高精度需求的运算。

交互模式示例：

[root@server bin 16:07:40]# bc
bc 1.06.95
Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006 Free Software Foundation, Inc.
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type `warranty'.
scale=3
4/3
1.333
^C
(interrupt) Exiting bc.

非交互式调用方式：

[root@server bin 16:08:05]# echo 'scale=3;4/3' | bc

其中 scale=3 设置了小数点后保留三位。

bc

在命令行中进行数值计算时，awk 命令表现出色，尤其适用于整数和小数的运算。其优势在于处理浮点数时精度高，使用起来非常方便。

[root@server bin 16:08:31]# echo 1.1 2.2 |awk '{$1+$2}'

[root@server bin 16:09:53]# echo 1.1 2.2 |awk '{print $1+$2}'

3.3

此外，也可以使用 $[] 符号来进行简单的算术操作。这种方式常用于整型变量的增减或基本数学计算。

[root@server bin 16:11:53]# count=1;echo $[--count] |echo $count

1

[root@server bin 16:12:45]# count=1;echo $[count--] |echo $count

1

[root@server bin 16:13:08]# count=1;echo $[--count]

[root@server bin 16:13:35]# count=1;echo $[count--]

1

[root@server bin 16:13:40]# count=1;echo $[count--] ;echo $count

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关键词：数值计算 expressions Absolutely Expression foundation