shell 脚本编程之算术运算符

痛定思痛。 2022-06-11 06:51 231阅读 0赞

### 基本算术运算符 ###

shell 的算术运算符只支持整数，浮点数的运算结果会被转换成整数。算术运算符包括 ***+ - \* \\ % \*\*(幂运算) += -= \*= \\= %= ++ – <<(位左移) >>(位右移) &(按位与) |(按位或) ^(按位异或) ~(按位非)***。使用 let “expression” 的方式将运算的结果保存到变量中，如果直接写 `var=var1+var2` 这种赋值方式，则得到的结果是字符串。

[ljx@localhost ~]$ num=1+2
    [ljx@localhost ~]$ echo $num
    1+2
    [ljx@localhost ~]$ let "num=1+2"
    [ljx@localhost ~]$ echo $num
    3

下面写一个脚本，测试一下各种算术运算符

#learn_opeartor.sh
    #!/bin/bash
    num1=10
    num2=4
    let "num3=$num1+$num2"
    echo $num1+$num2=$num3
    let "num3=num1-num2"
    echo $num1-$num2=$num3
    let "num3=num1/num2"
    echo $num1/$num2=$num3
    let "num3=num1%num2"
    echo $num1%$num2=$num3
    let "num3=num1**2"
    echo $num1**2=$num3
    let "num3+=num1"
    echo +=: $num3
    let "num3-=num2"
    echo -=: $num3
    let "num3%=num2"
    echo %=: $num3
    let "num3=num1++"
    echo num1++: $num3
    let "num3=++num1"
    echo ++num1: $num3
    
    let "num3=num1<<1"
    echo 左移一位 $num3
    let "num3=num1>>2"
    echo 右移两位 $num3
    let "num3=~num1"
    echo 按位取反 $num3
    let "num3=num1&num2"
    echo 按位与 $num3
    let "num3=num1|num2"
    echo 按位或 $num3
    let "num3=num1^num2"
    echo 按位异或 $num3

执行结果

10+4=14
    10-4=6
    10/4=2
    10%4=2
    10**2=100
    +=: 110
    -=: 106
    %=: 2
    num1++: 10
    ++num1: 12
    左移一位 24
    右移两位 3
    按位取反 -13
    按位与 4
    按位或 12
    按位异或 8

在 let 字符串中的变量加不加 $ 符号都可以。前面的几个运算很简单，主要看看后面几个。自增符号 ++ 和自减符号 – 要区分前缀和后缀，像例子中 num1 原来的值为 10，num3=num1++ 为后缀表达式，先赋值再自增，因此 num3 的值为 10，这时 num1 的值为 11；然后 num3=++num1 为前缀表达式，先自减再赋值，此时 num1 的值为 12，num3 的值也为 12。  
接下来是位运算符

取反那里比较难理解，00001100 取反之后的结果是 11110011，这个结果是补码，计算机保存的是补码，大多数语言也是用补码来表示数值的。根据这个补码结果，可以推导出原码，再根据原码计算它的十进制数值。首先，反码转补码是最后一位加一，那么补码转反码就是最后一位减一，因此根据补码 11110011 得到反码 11110010；然后原码转反码是符号位保持不变，其它位全部取反，反码转原码也一样，因此根据反码 11110010 得到原码 10001101，根据这个原码得到十进制数 -(8+4+1)=-13。

### 算术扩展 ###

前面讲到，要做算术运算，必须使用 let 关键字，然后在一个字符串中作运算并把运算结果保存到变量中。下面讲几种算术扩展的方式，可以直接作运算并赋值，还可以在 shell 中直接输出运算结果而不需要保存到变量中。  
\* 使用 $\[\] 作运算，可以对直接量或变量进行算术运算操作

[ljx@localhost ~]$ echo $[10**3]
    1000
    [ljx@localhost ~]$ num=$[8>>1]
    [ljx@localhost ~]$ echo $num
    4
    [ljx@localhost ~]$ echo $[num+2]
    6
    [ljx@localhost ~]$ echo $[$num*3]
    12

*  使用 $(()) 作运算，可以对直接量和变量进行算术运算操作，和 $\[\] 作用一样

[ljx@localhost ~]$ num=18
    [ljx@localhost ~]$ echo $((num**2))
    324
    [ljx@localhost ~]$ echo $(($num/18))
    1
    [ljx@localhost ~]$ echo $((18**2))
    324

*  使用 expr 作运算，用于在 shell 中交互作算术运算，运算符与操作数之间要用空格隔开，特殊算术运算符必须转义，另外这种方式处理不了位运算

[ljx@localhost ~]$ expr 1+2
    1+2
    [ljx@localhost ~]$ expr 1 + 2
    3
    [ljx@localhost ~]$ expr 2 * 3
    expr: syntax error
    [ljx@localhost ~]$ expr 2 \* 3
    6
    [ljx@localhost ~]$ num=expr 1 + 2
    bash: 1: command not found

*  使用 declare 内建命令定义变量，可以显式地把变量定义成“整数”，这样就可以直接将算术运算的结果赋给变量了，这种方式同样处理不了位运算

[ljx@localhost ~]$ declare -i var
    [ljx@localhost ~]$ var=10/3
    [ljx@localhost ~]$ echo $var
    3
    [ljx@localhost ~]$ var=var+5
    [ljx@localhost ~]$ echo $var
    8
    [ljx@localhost ~]$ var=$var-10
    [ljx@localhost ~]$ echo $var
    -2