Bash 2 变量操作

1. 空值判断
2. 变量运算
3. 字符串操作
4. 命令
- 4.1. let
- 4.2. expr

1 空值判断

Bash 提供四个特殊语法，跟变量的值有关，目的是保证变量不为空。

${varname:-word}

如果变量 varname 存在且不为空，则返回它的值，否则返回 word 。它的目的是 返回一个默认值，并保留原始值 ( 空值 ) 。比如 ${count:-0} 表示变量 count 不存在时返回默认值 0。

${varname:=word}

如果变量 varname 存在且不为空，则返回它的值，否则将它设为 word ，并且返回 word 。它的目的是 设置变量的默认值，并将其返回 。比如 ${count:=0} 表示变量 count 不存在时返回 0，且将 count 值设为 0。

${varname:+word}

如果变量 varname 存在且不为空，则返回 word ，否则返回空值。它的目的是 测试变量是否存在 。比如 ${count:+1} 表示变量 count 存在时返回 1 ( 表示 true )，否则返回空值。

${varname:?message}

如果变量 varname 存在且不为空，则返回它的值，否则打印出 varname: message ，并中断脚本的执行。如果省略 message ，则输出默认的信息 parameter null or not set. 。它的目的是 防止变量未定义 。比如 ${count:?"undefined!"} 表示变量 count 未定义时就中断执行，抛出错误，返回给定的报错信息 undefined! 。

上面四种语法如果用在脚本中，变量名的部分可以用数字1到9，表示脚本的参数。比如:

# 1 表示脚本的第一个参数。如果该参数不存在，就退出脚本并报错。
filename=${1:?"filename missing."}

2 变量运算

number: 没有任何特殊表示法的数字是十进制数。
0number: 八进制数。
0xnumber: 十六进制数。
base#number: base进制的数。

不论运算结果是否符合逻辑，只要运算结果为 0 即为运算命令执行失败。

((1-1)) 最后执行的是算数减法。运算结果为 0 即运算失败。

((var=1-1)) 最后执行的是赋值运算，即 ((var=0)) 。赋值运算总是能执行成功。

赋值语句返回等号右边的值，即赋 0 值可以正常执行，但赋 0 值的返回值为 0。比如 if ((var=0)) 等于 if [[ 0 ]] ，为 false。

2.1 整数运算

2.1.1 ((...)) 语法

((...)) 会自动忽略内部的空格，进行 整数算术运算 。它支持:

+: 加法。
-: 减法。
*: 乘法。
/: 除法 ( 整除 )。除法运算符的返回结果总是整数，比如 5 除以 2 得 2，不是 2.5。
%: 余数。
**: 指数。
++: 自增运算 ( 前缀或后缀 )。
--: 自减运算 ( 前缀或后缀 )。

++ 和 -- 这两个运算符有前缀和后缀的区别。作为前缀，先运算后返回值。作为后缀，先返回值后运算。

赋值必须发生在 ((...)) 内部。

$ ((foo=5+5))
$ echo $foo
10

((...)) 内部可以用圆括号改变运算顺序，也可以嵌套。

$ (( var1 = (2 + 3) * 4 ))
$ echo var1
20
$ (( var2 = ((2 + 3)) * 4 ))
$ echo var2
20

((...)) 内的字符串按变量名处理。如果变量不存在，按空值 ( 数字 0 ) 处理，不报错。但如果字符串是数字，按数字字面量处理。

$ (( var1 = "hello" + 2))
$ echo $var1
2

$ (( var2 = "hello" * 2))
$ echo $var2
0

$ ((var3 = "22" + 2))
$ echo $var3
24

$ ((var4 = "22" * 2))
$ echo $var4
44

2.1.2 $((...)) 语法

如果 ((...)) 内有变量或赋值发生在 ((...)) 外，需写成 $((...))。

$ foo=$((5+5))
$ echo $foo
10
$ bar=$((foo+5))
$ echo $bar
15

$((...)) 内部可以用圆括号改变运算顺序，也可以嵌套。

$ echo $(( (2 + 3) * 4 ))
20
$ echo $(( $((2 + 3)) * 4))
20

2.2 浮点运算

很可惜，Bash 莫得浮点运算。 echo $((5/2)) 最后得 2。

讲道理，真有这个需要，用 Python 去吧。

要非得用， sudo apt install bc 装个计算器凑合用。

value=`bc<<EOF  # 在反引号中使用here string的方式
scale=3
r=3
3.14159*r*r
EOF`

area=`echo "scale=2;r=3;3.14159*r*r"|bc`

但这个姿势用起来有点痛苦。

2.3 逻辑运算

$((...)) 支持以下的逻辑运算符。

<: 小于。
>: 大于。
<=: 小于或相等。
>=: 大于或相等。
==: 相等。
!=: 不相等。
&&: 逻辑与。
||: 逻辑或。
!: 逻辑否。
expr1?expr2:expr3: 三元条件运算语法。若 expr1 的计算结果为非零值（算术真），则执行 expr2 ，否则执行 expr3 。

如果逻辑表达式为真，返回 1，否则返回 0。

$ echo $((3 < 2))
0
$ echo $((3 > 2))
1
$ echo $(( (3 > 2) || (4 <= 1) ))
1

三元运算符执行一个单独的逻辑测试。它用起来类似于 if/then/else 语句。

$ a=0
$ echo $((a<1 ? 1 : 0))
1
$ echo $((a>1 ? 1 : 0))
0

2.4 位运算

$((...)) 支持以下的二进制位运算符:

<<: 位左移运算，数字的所有位向左移动指定的位。
>>: 位右移运算，数字的所有位向右移动指定的位。
&: 位的与运算，对两个数字的所有位执行 AND 操作。
|: 位的或运算，对两个数字的所有位执行 OR 操作。
~: 位的否运算，对一个数字的所有位取反。
^: 位的异或运算 ( exclusive or )，对两个数字的所有位执行异或操作。

下面是右移运算符 >> 的例子:

$ echo $((16>>2))
4

下面是左移运算符 << 的例子:

$ echo $((16<<2))
64

下面是 17 ( 二进制 10001 ) 和 3 ( 二进制 11 ) 的各种二进制运算的结果。

$ echo $((17&3))
1
$ echo $((17|3))
19
$ echo $((17^3))
18

2.5 赋值运算

将值赋给变量的运算，如 $((a=1)) 即为赋值运算。返回值为等号右边的值。

((...)) 支持的赋值运算符有:

parameter = value: 简单赋值。
parameter += value: 等价于 parameter = parameter + value
parameter -= value: 等价于 parameter = parameter – value
parameter *= value: 等价于 parameter = parameter * value
parameter /= value: 等价于 parameter = parameter / value
parameter %= value: 等价于 parameter = parameter % value
parameter <<= value: 等价于 parameter = parameter << value
parameter >>= value: 等价于 parameter = parameter >> value
parameter &= value: 等价于 parameter = parameter & value
parameter |= value: 等价于 parameter = parameter | value
parameter ^= value: 等价于 parameter = parameter ^ value

2.6 求值运算

逗号 , 在 $((...)) 内部是求值运算符，执行前后两个表达式，并返回后一个表达式的值。

$ echo ((foo = 1 + 2, 3 * 4))
12
$ echo $foo
3

上面例子中，逗号前后两个表达式都会执行，然后返回后一个表达式的值 12。

3 字符串操作

3.1 截取子串

返回变量 $varname 的子字符串，从位置 offset 开始 ( 从 0 开始计算 )，长度为 length 。

${varname:offset:length}

$ count=frogfootman
$ echo ${count:4:4}
foot

这种语法不能直接操作字符串，只能通过变量来读取字符串，并且不会改变原始字符串。

# 报错，"hello" 不是变量名
echo ${"hello":2:3}

如果省略 length 则从位置 offset 开始，一直返回到字符串的结尾。

$ count=frogfootman
$ echo ${count:4}
footman

offset 为负值表示从字符串的末尾开始算起。负数前面必须有一个空格，以防止与 ${variable:-word} 设置变量默认值的语法混淆。这时指定的 length 可以是是负值，表示排除从字符串末尾开始的 length 个字符。

$ foo="This string is long."
$ echo ${foo: -5}
long.
$ echo ${foo: -5:2}
lo
$ echo ${foo: -5:-2}
lon

3.2 搜索和替换

不论结果如何，原变量不变。

匹配成功后删除匹配到的部分:

${variable/pattern} 匹配整个串。非贪婪匹配。
${variable//pattern} 匹配整个串。贪婪匹配。
${variable#pattern} 从头部开始匹配。非贪婪匹配。
${variable##pattern} 从头部开始匹配。贪婪匹配。
${variable%pattern} 从尾部开始匹配。非贪婪匹配。
${variable%%pattern} 从尾部开始匹配。贪婪匹配。

匹配成功后替换匹配到的部分 ( 指定开始位置的替换模式没有贪婪匹配 ):

${variable/pattern/string} 匹配整个串。非贪婪匹配。
${variable//pattern/string} 匹配整个串。贪婪匹配。
${variable/#pattern/string} 从头部开始匹配。非贪婪匹配。
${variable/%pattern/string} 从尾部开始匹配。非贪婪匹配。

匹配模式 pattern 可以使用 * ? [] 等通配符。

$ myPath=/home/cam/book/long.file.name

$ echo ${myPath#/*/}
cam/book/long.file.name

$ echo ${myPath##/*/}
long.file.name

下面写法可以删除文件路径的目录部分，只留下文件名。

$ path=/home/cam/book/long.file.name

$ echo ${path##*/}
long.file.name

3.3 改变大小写

# 转为大写
${varname^^}

# 转为小写
${varname,,}

下面是一个例子。

$ foo=heLLo
$ echo ${foo^^}
HELLO
$ echo ${foo,,}
hello

3.4 Here document

Here 文档 ( Here document ) 是一种输入多行字符串的方法。格式如下:

<< token
text
token

它由开始标记 << token~、结束标记 ~token 和文本正文组成。开始标记是 << 后接 Here 文档的名称，名称可以随意取，后面必须是一个换行符。结束标记是单独一行、顶格写的 Here 文档名称，如果不是顶格，结束标记不起作用。

给个例子:

$ cat << _EOF_
<html>
<head>
    <title>
    The title of your page
    </title>
</head>

<body>
    Your page content goes here.
</body>
</html>
_EOF_

Here 文档内部:

会发生变量替换。
支持反斜杠转义。
不支持通配符扩展。
单双引号失去语法作用，变成了普通字符。

$ foo='hello world'
$ cat << _example_
$foo
"$foo"
'$foo'
_example_

hello world
"hello world"
'hello world'

如果不希望发生变量替换，可以把开始标记放在单引号之中:

$ foo='hello world'
$ cat << '_example_'
$foo
"$foo"
'$foo'
_example_

Here 文档的本质是重定向，它将字符串重定向输出给某个命令，相当于包含了 echo 命令。

command << token
  string
token

# 等同于

echo string | command

所以，Here 文档只适合接受标准输入作为参数的命令，对于其他命令无效。比如 echo 不能用 Here 文档作为参数。

此外，Here 文档也不能作为变量的值，只能用于命令的参数。

给两个例子:

重定向并覆盖 output_file.txt 文件的内容。

cat <<EOF > output_file.txt
mesg1
msg2
msg3
$var on $foo
EOF

定向并追加到 output_file.txt 文件的末尾。

cat <<EOF >> output_file.txt
mesg1
msg2
msg3
$var on $foo
EOF

3.5 Here string

Here 字符串 ( Here string )，作用与 Here 文档相同，都是将字符串通过标准输入，传递给命令。使用 <<< 表示。

<<< string

有些命令处理直接给定的参数，与通过标准输入接受的参数，产生的结果是不一样。所以才有了这个语法。使得将字符串通过标准输入传递给命令更方便。比如 cat 命令只接受标准输入传入的字符串。

$ cat <<< 'hi there'
# 等同于
$ echo 'hi there' | cat

md5sum 命令只能接受标准输入作为参数，直接将放在命令后面的字符串会被当作文件名，即 md5sum ddd 中的 ddd 会被解释成文件名。这时就可以用 Here 字符串，将字符串传给 md5sum 命令。

$ md5sum <<< 'ddd'
# 等同于
$ echo 'ddd' | md5sum

4 命令

4.1 let

let 命令用于将算术运算的结果赋予变量。可以同时对多个变量赋值。

$ let x=2+3
$ echo $x
5

let命令的参数表达式如果包含空格，就需要使用引号。

$ let "v1 = 1" "v2 = v1++"
$ echo $v1,$v2
2,1

4.2 expr

expr 命令可以执行算术运算，可以不使用 ((...)) 语法，且支持变量替换。但不支持非整数参数。

$ foo=3
$ expr $foo + 2
5