shell编程范例之布尔运算

上个礼拜介绍了Shell编程范例之数值运算，对Shell下基本数值运算方法做了简单的介绍，这周将一起探讨布尔运算，即如何操作“真假值”。
    在bash里有这样的常量(实际上是两个内置命令，在这里我们姑且这么认为，后面将介绍)，即true和false，一个表示真，一个表示假。对它们可以 进行与、或、非运算等常规的逻辑运算，在这一节，我们除了讨论这些基本逻辑运算外，还将讨论SHELL编程中的条件测试和命令列表，并介绍它们和布尔运算 的关系。

1. 常规的布尔运算

这里主要介绍bash里头常规的逻辑运算，与、或、非。

1.1 概要示例：在shell下如何进行逻辑运算

Quote:

// 单独测试true和false，可以看出true是真值，false为假 $ if true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO // 与运算 $ if true && true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if true && false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO $ if false && false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO $ if false && true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO // 或运算 $ if true || true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if true || false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if false || true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if false || false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO // 非运算，即取反 $ if ! false;then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if ! true;then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO

可以看出true和false按照我们对逻辑运算的理解进行着，但是为了能够更好的理解shell对逻辑运算的实现，我们还得弄清楚，true和false是怎么工作的？

1.2 范例演示：bash里头的true和false是我们通常认为的1和0么？

回答是：否。

Quote:

// true和false它们本身并非逻辑值，它们是shell内置命令，返回了“逻辑值” $ true $ echo $? 0 $ false $ echo $? 1 // 看看true和false帮助和类型 $ help true false true: true      Return a successful result. false: false      Return an unsuccessful result. $ type true false true is a shell builtin false is a shell builtin

说明：$?是一个特殊的变量，存放有上一个程序的结束状态(退出状态码)。

从 上面的操作不难联想到在C语言程序设计中为什么会强调在main函数前面加上int，并在末尾加上return 0。因为在shell里头，将把0作为程序是否成功结束的标志，这就是shell里头true和false的实质，它们用以反应某个程序是否正确结束，而 并非传统的真假值（1和0），相反的，它们返回的是0和1。不过庆幸的是，我们在做逻辑运算时，无须关心这些。

2. 条件测试

从上一节中，我们已经清楚的了解了shell下的“逻辑值”是什么：是程序结束后的返回值，如果成功返回，则为真，如果不成功返回，则为假。

而条件测试正好使用了test这么一个指令，它用来进行数值测试（各种数值属性测试）、字符串测试（各种字符串属性测试）、文件测试（各种文件属性测试），我们通过判断对应的测试是否成功，从而完成各种常规工作，在加上各种测试的逻辑组合后，将可以完成更复杂的工作。

2.1 概要示例：条件测试基本使用和各种测试的逻辑组合

Quote:

// 数值测试 $ if test 5 -eq 5;then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if test 5 -ne 5;then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO // 字符串测试 $ if test -n "not empty";then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if test -z "not empty";then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO $ if test -z "";then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if test -n "";then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO // 文件测试 $ if test -f /boot/System.map; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if test -d /boot/System.map; then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO // 各种测试的组合 // 如果a,b,c都等于下面对应的值，那么打印YES，这里通过-a进行"与"测试 $ a=5;b=4;c=6; $ if test $a -eq 5 -a $b -eq 4 -a $c -eq 6; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES // 测试某个“东西”是文件或者目录，这里通过-o进行“或”运算 $ if test -f /etc/profile -o -d /etc/profile;then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES // 测试非运算 $ if test ! -f /etc/profile; then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO

上 面仅仅演示了test命令一些非常简单的测试，你可以通过help test获取test的更多使用方法。在这里需要注意的是，test命令内部的逻辑运算和shell的逻辑运算符有一些区别，对应的为-a和& &，-o与||，这两者不能混淆使用。而非运算都是!，下面对它们进行比较。

2.2 范例演示：-a与&&, -o与||，!与!

Quote:

// 要求某个文件有可执行权限并且有内容，用-a和&&分别实现 $ vim test.sh $ cat test.sh #!/bin/bash echo "test" $ chmod +x test.sh $ if test -s test.sh -a -x test.sh; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if test -s test.sh && test -x test.sh; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES // 要求某个字符串要么为空，要么和某个字符串相等 $ str1="test" $ str2="test" $ if test -z "$str2" -o "$str2" == "$str1"; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if test -z "$str2" || test "$str2" == "$str1"; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES // 测试某个数字不满足指定的所有条件 $ i=5 $ if test ! $i -lt 5 -a $i -ne 6; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if ! test $i -lt 5 -a $i -eq 6; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES

很容易找出它们的区别，-a和-o使用在测试命令的内部，作为测试命令的参数，而&&和||是用来运算测试的返回值，!为两者通用。需要关注的是：
1）有时候我们可以不用!运算符，比如-eq和-ne刚好是相反的，用来测试两个数值是否相等；-z与-n也是对应的，用来测试某个字符串是否为空。
2）在bash里，test命令可以用[  ]运算符取代，但是需要注意，[之后与]之前需要加上额外的空格。
3）在测试字符串的时候，所有变量建议用双引号包含起来，以防止变量内容为空的时候出现仅有测试参数，没有测试内容的情况。

下面我们用实例来演示上面三个注意事项：

Quote:

// -ne和-eq对应的，我们有时候可以免去!运算 $ i=5 $ if test $i -eq 5; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if test $i -ne 5; then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO $ if test ! $i -eq 5; then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO // 用[  ]可以取代test，这样看上去会“美观”很多 $ if [ $i -eq 5 ]; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES $ if [ $i -gt 4 ] && [ $i -lt 6 ]; then echo "YES"; else echo "NO"; fi YES // 记得给一些字符串变量加上""，记得[之后与]之前多加一个空格 $ str="" $ if [ "$str" = "test"]; then echo "YES"; else echo "NO"; fi -bash: [: missing `]' NO $ if [ $str = "test" ]; then echo "YES"; else echo "NO"; fi -bash: [: =: unary operator expected NO $ if [ "$str" = "test" ]; then echo "YES"; else echo "NO"; fi NO

到 这里，条件测试就介绍完了，下面我们将介绍“命令列表”，实际上在上面我们似乎已经使用过了，即多个test命令的组合，通过&&，|| 和!组合起来的命令序列。这个命令序列可以有效替换if/then的条件分支结构。这不难想到我们在C语言程序设计中经常做的如下的选择题(很无聊的例 子，但是有意义)：下面是否会打印j，如果打印，将打印什么？



Code:
#include
int main()
{
                int i, j;
                i=5;j=1;
                if ((i==5) && (j=5))  printf("%d\n", j);
                return 0;
}


很 容易知道将打印数字5，因为i==5这个条件成立，而且随后是&&，要判断整个条件是否成立，我们得进行后面的判断，可是这个判断并非常 规的判断，而是先把j修改为5，再转换为真值，所以条件为真，打印出5。因此，这句可以解释为：如果i等于5，那么把j赋值为5，如果j大于1（因为之前 已经为真），那么打印出j的值。这样用&&连结起来的判断语句替代了两个if条件分支语句。

正是基于逻辑运算特有的性质，我们可以通过&&，||来取代if/then等条件分支结构，这样就产生了命令列表。

3. 命令列表

3.1 概要示例：命令列表的执行规律

命令列表的执行规律符合逻辑运算的运算规律，用&&连接起来的命令，如果前者成功返回，将执行后面的命令，反之不然；用||连接起来的命令，如果前者成功返回，将不执行后续命令，反之不然。

Quote:

// 如果ping通www.lzu.edu.cn，那么打印连通信息 $ ping -c 1 www.lzu.edu.cn -W 1 && echo "=======connected=======" // 这种情况下，只执行第一条命令 $ echo "iiii" || echo "jjjj" iiii

非常有趣的问题出来了，即我们上面已经提到的：为什么要让C程序在main函数的最后返回0？如果不这样，把这种程序放入命令列表会有什么样的结果？你自己写个简单的C程序看看，然后放入命令列表看看。

3.2 范例演示：命令列表的作用

在有些时候取代if/then等条件分支结构，这样可以省略一些代码，而且使得程序比较美观、易读，例如：

在脚本里判断程序的参数个数，和参数类型

#!/bin/bash
echo $#
echo $1
if [ $# -eq 1 ] && echo $1 | grep ^[0-9]*$ >/dev/null;then
           echo "YES"
fi


上例要求参数个数为1并且类型为数字。

再加上exit 1，我们将省掉if/then结构


#!/bin/bash
echo $#
echo $1
! ([ $# -eq 1 ] && echo $1 | grep ^[0-9]*$ >/dev/null) && exit 1
echo "YES"



这样处理后，对程序参数的判断仅仅需要简单的一行代码，而且变得更美观。

4. 总结

这一节介绍了shell编程中的逻辑运算，条件测试和命令列表。但是貌似没介绍实用一点的范例，是不是得综合起来写一个，或者分析一个现成的程序呢？

还是写一个吧：获取某个ftp服务器根目录下文件信息？



#!/bin/bash
# ftpls.sh -- get the file info in the root directory of an indicated ftp server
# author: falcon
# update: Fri Nov  9 15:52:26 CST 2007
# check the input arguments
[ $# -lt 1 ] && echo "Usage: basename $0 host [user] [password] [encoding]" && exit 1
[ $(echo "$1" | tr -cd "." | wc -c) -lt 2 ] && echo "please check the format of ftp server host" && exit 1
# check the commands: ftp, awk, iconv
! which ftp >/dev/null || ! which awk > /dev/null || ! which iconv >/dev/null \
&& echo "make sure you have the commands: ftp,awk,iconv" && exit 1
# get the arguments
host=$1
user=$2
[ -z "$user" ] && user="anonymous"
password=$3
[ -z "$password" ] && password="[email protected]"
encoding=$4
[ -z "$encoding" ] && encoding=utf8
# download the list infomation
ftp -niv $host < 8 {printf("%s\n",$9);}' | iconv -f $encoding
user $user $password
ls -l
bye
EOF

说明：

刚开始检查参数个数，至少需要一个，接着检查系统中是否安装有ftp,awk,iconv命令，然后处理参数，最后用ftp命令登录到服务器上下载根目录下的文件信息，最后分离出文件名，并处理编码。关于iconv的用法，请参考man iconv。

演示：

Quote:

$ chmod +x ftpls.sh $ ./ftpls.sh mirror.lzu.edu.cn about.html cldp doc gentoo gnu.org index.html kernel.org knoppix os rfc slackware slind software tldp tmp ubuntu ubuntu-cn welcome.msg $ ./ftpls.sh xxxy.lzu.edu.cn ftp ftp gb2312 incoming pub xxxy.lzu.edu.cn.url 管理员的信箱是[email protected] 近期由于大量非校园网用户连接FTP，导致正常用户无法访问，故暂时关闭外网访问

再 看看上面的代码，对参数的判断没有用到一个条件分支语句，用命令列表就非常简单的实现了。另外，你是不是想到对这个代码进行改写呢？实现ftp匿名站点的 扫描，结合数据库和CGI实现一个简单的ftp搜索引擎？试试看。不过做这些工作实际上还有很多其他潜在的方法呢，比如用专门的扫描工具（比如nmap, hping之类），或者自己用C写一个（参考该blog里头的相关帖子）。

关于SHELL编程之布尔运算就到此结束了，欢迎您指出不足、提出意见。很多后续例子将直接回帖发布。

在下一节中，我们将讨论shell编程中非常有趣的字符串操作。