shell数学运算

如果要执行算术运算（数学计算），就离不开各种运算符号，和其他编程语言类似，Shell 也有很多算术运算符，下面就给大家介绍一下常见的 Shell 算术运算符，如下表所示。

1. Shell 算术运算符

Shell 算术运算符一览表 算术运算符 	说明/含义
+、- 	加法（或正号）、减法（或负号）
*、/、% 	乘法、除法、取余（取模）
** 	幂运算
++、-- 	自增和自减，可以放在变量的前面也可以放在变量的后面
!、&&、|| 	逻辑非（取反）、逻辑与（and）、逻辑或（or）
<、<=、>、>= 	比较符号（小于、小于等于、大于、大于等于）
==、!=、= 	比较符号（相等、不相等；对于字符串，= 也可以表示相当于）
<<、>> 	向左移位、向右移位
~、|、 &、^ 	按位取反、按位或、按位与、按位异或
=、+=、-=、*=、/=、%= 	赋值运算符，例如 a+=1 相当于 a=a+1，a-=1 相当于 a=a-1

但是，Shell 和其它编程语言不同，Shell 不能直接进行算数运算，必须使用数学计算命令，这让初学者感觉很困惑，也让有经验的程序员感觉很奇葩
下面我们先来看一个反面的例子：

[root@server1 mnt]# echo 2+8
2+8
[root@server1 mnt]# a=23
[root@server1 mnt]#  b=$a+55
[root@server1 mnt]# echo $b
23+55
[root@server1 mnt]#  b=90
[root@server1 mnt]#  c=$a+$b
[root@server1 mnt]# echo $c
23+90

（1）从上面的运算结果可以看出，默认情况下，Shell 不会直接进行算术运算，而是把+两边的数据（数值或者变量）当做字符串，把+当做字符串连接符，最终的结果是把两个字符串拼接在一起形成一个新的字符串
（2） 这是因为，在 Bash Shell 中，如果不特别指明，每一个变量的值都是字符串，无论你给变量赋值时有没有使用引号，值都会以字符串的形式存储 换句话说，Bash shell 在默认情况下不会区分变量类型，即使你将整数和小数赋值给变量，它们也会被视为字符串，这一点和大部分的编程语言不同

2. 数学计算命令

要想让数学计算发挥作用，必须使用数学计算命令，Shell 中常用的数学计算命令如下表所示

Shell 中常用的数学计算方式 运算操作符/运算命令 	说明
(( )) 	用于整数运算，效率很高，推荐使用。
let 	用于整数运算，和 (()) 类似。
$[] 	用于整数运算，不如 (()) 灵活。
expr 	可用于整数运算，也可以处理字符串。比较麻烦，需要注意各种细节，不推荐使用。
bc 	Linux下的一个计算器程序，可以处理整数和小数。Shell 本身只支持整数运算，想计算小数就得使用 bc 这个外部的计算器。

如果大家时间有限，只学习 (()) 和 bc 即可，不用学习其它的了：(()) 可以用于整数计算，bc 可以小数计算

3. Shell (( )) 的用法

双小括号 (( )) 的语法格式为：

((表达式))
通俗地讲，就是将数学运算表达式放在((和))之间
表达式可以只有一个，也可以有多个，多个表达式之间以逗号,分隔。对于多个表达式的情况，以最后一个表达式的值作为整个 (( )) 命令的执行结果

可以使用$获取 (( )) 命令的结果，这和使用$获得变量值是类似的

这种写法可以在计算完成后给变量赋值。以 ((b=a-15)) 为例，即将 a-15 的运算结果赋值给变量 c 注意，使用变量时不用加$前缀，(( )) 会自动解析变量名

[root@server1 mnt]# ((a=10+66))
[root@server1 mnt]# ((b=a-15))
[root@server1 mnt]# ((c=a+b))
[root@server1 mnt]# echo $c
137
[root@server1 mnt]# a=10+66
[root@server1 mnt]# echo $a
10+66

可以在 (( )) 前面加上$符号获取 (( )) 命令的执行结果，也即获取整个表达式的值。以 c=$((a+b)) 为例，即将 a+b 这个表达式的运算结果赋值给变量 c
注意，类似 c=((a+b)) 这样的写法是错误的，不加$就不能取得表达式的结果

[root@server1 mnt]# a=$((10+66))
[root@server1 mnt]# b=$((a-15))
[root@server1 mnt]# c=$((a+b))
[root@server1 mnt]# echo $c
137

实例演示：
【实例1】利用 (( )) 进行简单的数值计算

[root@server1 mnt]# echo $((1+1))
2
[root@server1 mnt]# echo $((6-3))
3
[root@server1 mnt]# i=5
[root@server1 mnt]# ((i=i*2)) #可以简写为 ((i*=2))
[root@server1 mnt]#  echo $i  #使用 echo 输出变量结果时要加 $
10

【实例2】用 (( )) 进行稍微复杂一些的综合算术运算

[root@server1 mnt]#  ((a=1+2**3-4%3))
[root@server1 mnt]# echo $a
8
[root@server1 mnt]# b=$((1+2**3-4%3))  #运算后将结果赋值给变量，变量放在了括号的外面
[root@server1 mnt]# echo $b
8
[root@server1 mnt]# echo $((1+2**3-4%3)) #也可以直接将表达式的结果输出，注意不要丢掉 $ 符号
8
[root@server1 mnt]#  a=$((100*(100+1)/2)) #利用公式计算1+2+3+...+100的和
[root@server1 mnt]# echo $a
5050
[root@server1 mnt]# echo $((100*(100+1)/2)) #也可以直接输出表达式的结果
5050

【实例3】利用 (( )) 进行逻辑运算

[root@server1 mnt]#  echo $((3<8)) 
1
[root@server1 mnt]#  echo $((8<3))
0
[root@server1 mnt]# echo $((8==8))
1

【实例4】利用 (( )) 进行自增（++）和自减（–）运算

[root@server1 mnt]# a=10
[root@server1 mnt]#  echo $((a++))  #如果++在a的后面，那么在输出整个表达式时，会输出a的值,因为a为10，所以表达式的值为10
10
[root@server1 mnt]# echo $a #执行上面的表达式后，因为有a++，因此a会自增1，因此输出a的值为11
11
[root@server1 mnt]# echo $((a--))  #如果--在a的后面，那么在输出整个表达式时，会输出a的值，因为a为11，所以表达式的值的为11
11
[root@server1 mnt]#  echo $a #执行上面的表达式后，因为有a--，因此a会自动减1，因此a为10
10
[root@server1 mnt]# a=10
[root@server1 mnt]# echo $((--a))  #如果--在a的前面，那么在输出整个表达式时，先进行自增或自减计算，因为a为10，且要自减，所以表达式的值为9
9
[root@server1 mnt]#  echo $a  #执行上面的表达式后，a自减1,因此a为9
9
[root@server1 mnt]#  echo $((++a))   #如果++在a的前面，输出整个表达式时，先进行自增或自减计算，因为a为9，且要自增1，所以输出10
10
[root@server1 mnt]# echo $a  #执行上面的表达式后，a自增1,因此a为10
10

== 执行 echo $((a++)) 和 echo $((a–)) 命令输出整个表达式时，输出的值即为 a 的值，表达式执行完毕后，会再对 a 进行 ++、-- 的运算；
而执行 echo $((++a)) 和 echo $((–a)) 命令输出整个表达式时，会先对 a 进行 ++、-- 的运算，然后再输出表达式的值，即为 a 运算后的值==

实例5】利用 (( )) 同时对多个表达式进行计算

[root@server1 mnt]# ((a=3+5, b=a+10)) #先计算第一个表达式，再计算第二个表达式
[root@server1 mnt]# echo $a $b
8 18
[root@server1 mnt]#  c=$((4+8, a+b)) #以最后一个表达式的结果作为整个(())命令的执行结果
[root@server1 mnt]#  echo $c
26

4. Shell let命令：对整数进行数学运算

let 命令和双小括号 (( )) 的用法是类似的，它们都是用来对整数进行运算
注意：和双小括号 (( )) 一样，let 命令也只能进行整数运算，不能对小数（浮点数）或者字符串进行运算

Shell let 命令的语法格式为：

let 表达式
或者

let “表达式”
或者

let ‘表达式’

它们都等价于((表达式))

和 (( )) 类似，let 命令也支持一次性计算多个表达式，并且以最后一个表达式的值作为整个 let 命令的执行结果。但是，对于多个表达式之间的分隔符，let 和 (( )) 是有区别的：
let 命令以空格来分隔多个表达式；
(( )) 以逗号,来分隔多个表达式

另外还要注意，对于类似let x+y这样的写法，Shell 虽然计算了 x+y 的值，但却将结果丢弃；若不想这样，可以使用let sum=x+y将 x+y 的结果保存在变量 sum 中

这种情况下 (( )) 显然更加灵活，可以使用$((x+y))来获取 x+y 的结果

[root@server1 mnt]#  a=10 b=20
[root@server1 mnt]# echo $((a+b))
30
[root@server1 mnt]#  echo let a+b
let a+b
[root@server1 mnt]#  echo let c=a+b
let c=a+b
[root@server1 mnt]# a=10 b=20
[root@server1 mnt]# let c=a+b
[root@server1 mnt]# echo $c
30

【实例1】给变量 i 加 8
Shell let 命令实例演示

[root@server1 mnt]# i=2
[root@server1 mnt]#  let i+=8
[root@server1 mnt]#  echo $i
10

let i+=8 等同于 ((i+=8))，但后者效率更高

【实例2】let 后面可以跟多个表达式

[root@server1 mnt]# a=10 b=35
[root@server1 mnt]# let a+=6 c=a+b
[root@server1 mnt]# echo $a $c
16 51

5. expr用于计算

[root@server1 mnt]# expr 2+2
2+2
[root@server1 mnt]# expr 2-2
2-2
[root@server1 mnt]# expr 2*2
2*2
[root@server1 mnt]# expr 2、*2
2、*2
[root@server1 mnt]# expr 2\*2
2*2
[root@server1 mnt]# expr 2/2
2/2

[root@foundation0 day01]# expr 2 + 2
4
[root@foundation0 day01]# expr 2 - 2
0
[root@foundation0 day01]# expr 2 * 2
expr: syntax error
[root@foundation0 day01]# expr 2 、* 2
expr: syntax error
[root@foundation0 day01]# expr 2 \* 2
4
[root@foundation0 day01]# expr 2 / 2
1

注意：在使用expr时
1.运算符及用于计算的数字左右都至少有一个空格，否则会报错
2.使用乘号时，必须用\屏蔽其特定的含义 因为shell可能会误解*的含义

expr配合变量计算
expr在shell中可配合变量进行计算 但需要用反引号将计算表达式括起来

[root@server1 mnt]# i = 5
-bash: i: command not found
[root@server1 mnt]# i = `expr $i + 6`
-bash: i: command not found
[root@server1 mnt]# i=`expr $i + 6`
[root@server1 mnt]# echo $i
16
[root@server1 mnt]# i=5
[root@server1 mnt]# i=`expr $i + 6`
[root@server1 mnt]# echo $i
11

6. bc命令

bc是unix/linux下的计算器，因此 除了可以作为计算器来使用 还可以作为命令行计算工具使用

[root@server1 mnt]# yum whatprovides */bc
Loaded plugins: product-id, search-disabled-repos, subscription-manager
This system is not registered with an entitlement server. You can use subscription-manager to register.
rhel7.5                                                  | 4.3 kB     00:00     
bc-1.06.95-13.el7.x86_64 : GNU's bc (a numeric processing language) and dc (a
                         : calculator)
Repo        : rhel7.5
Matched from:
Filename    : /usr/bin/bc

[root@server1 mnt]# yum install bc-1.06.95-13.el7.x86_64 -y

[root@server1 mnt]# 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'. 
1.1+1.2
2.3

[root@server1 mnt]# echo 3+5|bc
8
[root@server1 mnt]# echo 3.3+5.3|bc
8.6
[root@server1 mnt]# echo 9.9-5.3|bc
4.6
[root@server1 mnt]# echo 9-50|bc
-41
[root@server1 mnt]# echo "scale=2;355/113"|bc #保留两位小数
3.14
[root@server1 mnt]# echo "scale=6;355/113"|bc
3.141592

配合变量使用

[root@server1 mnt]# i=5
[root@server1 mnt]# i=`echo $i+6|bc`
[root@server1 mnt]# echo $i
11

$[]符号的运算式例子

[root@server1 mnt]# i=5
[root@server1 mnt]# i=$[i+6]
[root@server1 mnt]# echo $i
11
[root@server1 mnt]# echo $[2*3]
6
[root@server1 mnt]# echo $[2**3]
8
[root@server1 mnt]# echo $[3/5]
0
[root@server1 mnt]# echo $[3/2]
1
[root@server1 mnt]# echo $[3%2]
1
[root@server1 mnt]# echo $[3%5]
3
[root@server1 mnt]# echo $[ 3 % 5 ]
3
[root@server1 mnt]# echo $[ 3 / 5 ]
0