【Linux 命令行与 shell 脚本编程大全】 11 构建基础脚本（数学运算）

导览

1. 可以使用分号在同一行中执行多个命令
2. 在创建 shell 脚本时，必须指定 shell 脚本将要使用的 shell 类型，例如 #! /bin/bash ，表示使用 bash shell 作为 shell 脚本的执行环境
3. 变量的声明不需要添加任何前缀，但变量的使用需要添加 美元符号（ $ ） 作为前缀
4. 变量的声明及赋值时，变量名、等号、变量值之间不能有空格
5. 可以使用 $() 来实现 命令替换 的效果
6. 使用 大于号（ > ） 可以实现 输出重定向 ，也就是将命令结果输出到文件
7. 使用 双大于号（ >> ） 可以在实现 输出重定向 的同时，向已有的文件追加输出结果，而不是替换
8. 使用 小于号（ < ） 可以实现 输入重定向 ，也就是将文件内容输入到命令
9. 使用 双小于号（ << ） 以及自定义的标识，可以实现 内联输入重定向 ，也就是不需要实体文件既可以将内容输入到命令
10. 可是使用 管道连接 将一个命令的结果输出到另一个命令
11. 使用 expr 命令可以实现数学运算，但不是很好用，有些操作符会涉及到 shell 的关键字，需要使用反斜线转义后才能使用
12. 使用 $[] 符号也可以实现数学运算，而且操作符不会涉及到 shell 关键字
13. 使用 expr 命令或 $[] 符号都无法实现浮点运算，但是使用 Linux 内建的 bc 计算器可是实现浮点运算
14. 输入 bc 可以进入计算器模式，其中的 scale 参数可以指定两数相除后的结果精确到小数点后几位
15. shell 中的每个命令执行结束后都会返回一个 0-255 之间的 退出状态码 ，使用 echo $? 命令可以输出上一条命令的 退出状态码
16. 在 exit 命令后追加数字，可以为 shell 脚本指定一个自定义的 退出状态码

11.1 使用多个命令

1. 如果要让两个命令一起运行，可以将其放在同一行，并使用分号分割，如下图
   • 这是在第 5 章学过的 命令列表
   • 只要 同一行执行的命令不超过 255 个字符 就行

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11.2 创建 shell 脚本文件

1. 创建 shell 脚本文件，其实就是创建一个普通文件，在文件中放置需要执行的 shell 脚本
2. 为了表明这个文件是用来执行 shell 脚本的，需要在文件第一行执行其中脚本需要使用的 shell 类型，比如 #! /bin/bash 就表示文件内的脚本需要使用 bash shell 类执行，如下图
   • 在 shell 中，# 号通常被识别为注释的标识，但第一行的 #! 例外
   • shell 会根据命令出现的顺序依次执行，比如在以下脚本中，date 命令会先执行，然后再执行 who 命令

11.3 使用 echo 命令显示消息

1. 在 echo 命令后面添加一个字符串后再执行命令，这个字符串就会被输出在终端

2. 如果输出的字符串中存在引号，则可以使用单引号和双引号配合的方式输出结果，学过 JS 的对这种操作不会陌生，如下图

   • 如果直接输出引号，终端会命令没有结束，所以需要根据实际情况决定是使用单引号还是双引号
   • 需要注意的是，如果需要在引号中引用变量，则需要使用双引号包裹，否则变量不会被识别
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3. 使用 echo -n 命令可以让输出的字符串和下一个命令的输出结果在同一行，如下图

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11.4 使用变量

1. 在 shell 脚本中也可以使用变量
2. 变量的作用是将通过 shell 脚本获取的信息临时的存储在脚本中，当后续脚本需要用到这些信息时，可以通过这些变量进去获取

11.4.1 环境变量

1. 在第 6 章学习过系统环境变量，这些变量在 shell 脚本中也是可以直接引用的，使用 美元符号 （ $ ） 即可，如下图
   • 左侧是 shell 脚本的内容，右侧是执行结果

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2. 那么如果待输出的字符串中希望直接输出美元符号，而不是作为环境变量的获取符，应该如何操作？如下图
   • 可以看到，只需要在美元符号前面加一个 反斜线 （ \ ） 即可
     只要脚本中引号中出现美元符，它就会以为你在引用一个变量，在这个例子中，脚本会尝试显示变量$1（但并未定义），再显示数字5,。
     
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11.4.2 用户变量

1. 真正在 shell 脚本中发挥作用的变量肯定还是用户自定义变量
2. 用户变量可以是由任何字母、数字或下划线组成的文本字符串
   • 单个变量名称的长度 不超过 20 个字符 即可
   • 区分大小写，var 和 Var 不是同一个变量
3. 变量的声明和赋值方式是 variableName=variableValue
   • 变量名、等号、变量值之间不能有空格，否则会报错
4. 变量在声明时不需要指定类型，直接声明即可，shell 脚本会自动决定变量值的数据类型
   • 这一点说起来就像是 JS 的弱类型特点一样，但其实比 JS 还要简单
   • 因为 JS 的变量声明是 var variableName=variableValue
   • 而 shell 的变量声明是 variableName=variableValue ，连前置的弱类型标识都省略了
5. 声明变量时不需要任何前缀，但引用变量时则需要使用 美元符号（ $ ） ，如下图
   • 可以看到，如果不使用美元符号作为前缀，变量根本就不会被获取

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11.4.3 命令替换

1. 如果需要将命令的输出赋予变量，需要使用的特性就是 命令替换

2. 命令替换 在执行时，实际上不是直接执行，而是开启一个子 shell 来执行需要替换的命令，之后再将结果赋予变量

3. 实现 命令替换 的方式两种，如下图

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11.5 重定向输入和输出

11.5.1 输出重定向

1. 将命令的输出通过 大于号（ > ） 发送到指定文件中，就是 输出重定向 ，如下图

2. 如果重定向的目标文件已存在，则会直接用新内容覆盖，如下图

3. 那么如果不想旧内容被覆盖，则可使用 双大于号（ >> ） 进行数据追加，如下图

11.5.2 输入重定向

1. 与 输出重定向 相反，将文件中的内容通过 小于号（ < ） 输出到命令，就是 输入重定向 ，如下图
   • 将 testShell 文件中的内容输出到 sort 命令后，命令执行的结果是对文件中的内容进行了排序后再输出

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11.5.2.1 内联输入重定向

1. 所谓 内联 ，就是不使用文件，直接在终端将内容输入到命令，如下图

   • 可以看到，首先输入符号变成了 双小于号（ << ）

   • 然后 EOF 实际上就是一个起始和结束的标识，两个标识之间被包裹的就是需要被输入到命令的内容

   • 标识的命令是完全自定义的，只需要保证首尾的标识是一致的即可被识别

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11.6 管道

1. 将一个命令的输出重定向到另一个命令，就是 管道连接（ Piping ） ，如下图
   • set 命令会将当前系统的所有环境都输出，如果直接输出，通常会一口气显示很多内容
   • 现在则是通过 more -10 命令表示将结果使用分页显示，并且一页只显示 10 行
   • 而 set 和 more -10 之间的 竖线（ | ） ，就是用于 管道连接 的符号

2. 被管道连接的两个命令，并不是依次执行的，而是同时执行

11.7 执行数学运算

1. 不论是使用 expr 命令进行运算，还是使用 $[] 符号进行运算，shell 脚本原生的运算方式都 只支持整数运算

11.7.1 expr 命令

1. 使用 expr 命令可以实现在命令行进行数学运算，但不是很好用，如下图
   • 两个待运算的值与运算符之间必须使用空格，否则无法被识别
   • 有些运算符还涉及到了关键字，导致使用时必须使用反斜线来进行转义，否则会出现语法错误

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2. 如果在 shell 脚本中使用 expr 命令进行运算的话，还必须使用 命令替换 的格式将 epxr 命令的表达式进行包裹，如下图

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11.7.2 使用方括号

1. 在 shell 脚本中进行数学运算时，可以使用 $[arg1 + arg2] 的方式，如下图
   • 可以看到，这种方式要比使用 expr 命令方便的多，而且也不会出现运算符是关键字的问题

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11.7.3 浮点的解决方案

1. 为了解决 shell 脚本原生的运算方式只支持整数运算的问题，Linux 为 shell 内建了一个名为 bc 的计算器

11.7.3.1 bc 的基本用法

1. 输入 bc 命令可以直接进入计算器模式，如下图
   • 可以看到，在该模式下，输出待计算的公式后按回车即可得到结果
   • 而是是支持浮点运算的
   • 退出方式则是输入 quit 后再按回车

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2. 输入 bc -q 命令可以再进入计算器的同时忽略欢迎信息，如下图

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3. 在计算器模式中，还可以通过 scale 选项设置两数相除后小数点后保留精确度，比如 scale=4 就表示保留小数点后四位，如下图

   • 需要注意的是，只影响除法

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4. 在计算器模式中，不光可以直接进行数学运算，还支持注释、表达式、编程语句以及函数，如下图

   • 在计算器中声明了一个变量，再通过 print 命令将变量值输出

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11.7.3.2 在脚本中使用 bc

1. 实现的方式就是结合上文中学到的知识点，使用 命令替换 、echo 命令以及 管道连接 来获取 bc 的计算结果，如下图

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2. 如果觉得将多个命令及参数都写在同一行不易于理解，还可以结合 内嵌输入重定向 将命令和参数进行换行，如下图

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3. 需要注意的是，在 bc 计算器中使用的变量，和 shell 脚本不是同一个作用域，所以在 bc 中定义的变量无法在 shell 脚本中引用

11.8 退出脚本

1. shell 中运行的每个命令在运行完毕后都会输出一个 退出状态码（ Exit Status ）
2. 退出状态码 是一个 0-255 的整数值，可以在 shell 脚本中捕获命令的退出状态码，从而得知命令的执行结果

11.8.1 查看退出状态码

1. 使用 $? 命令可以查看上一个命令执行结束后的 退出状态码 ，如下图

   • 使用 ls 命令输出当前的目录的内容列表后，再使用 $? 命令得到的 退出状态码 是 0

   • 使用 nano 命令输出的结果是未找到命令（ 因为当前系统没有安装 nano 编辑器 ），再使用 $? 命令得到的 退出状态码 是 127

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2. 下图列出一些常见的 退出状态码

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11.8.2 exit 命令

1. 使用 exit 命令，可以再 shell 脚本结束时指定一个状态码，如下图

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2. exit 命令后的数字还可以使用变量值，如下图

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3. 但是指定的值必须是 0-255 之间的数值，如果超过 255 ，则会使用 指定的值除以 256 之后得到的余数 ，如下图

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