一江春水向東流

您是否為 Bash shell 中大量的測試和比較選項而困惑呢？這個技巧可以幫助您解密不同類型的文件、算術(shù)和字符串測試，這樣您就能夠知道什么時候使用 test、 [?]、 [[?]]、 ((?)) 或 if-then-else 了。

Bash shell 在當(dāng)今的許多 Linux? 和 UNIX? 系統(tǒng)上都可使用，是 Linux 上常見的默認(rèn) shell。Bash 包含強大的編程功能，其中包括豐富的可測試文件類型和屬性的函數(shù)，以及在多數(shù)編程語言中可以使用的算術(shù)和字符串比較函數(shù)。理解不同的測試并認(rèn)識到 shell 還能把一些操作符解釋成 shell 元字符，是成為高級 shell 用戶的重要一步。這篇文章摘自 developerWorks 教程 LPI exam 102 prep: Shells, scripting, programming, and compiling，介紹了如何理解和使用 Bash shell 的測試和比較操作。

這個技巧解釋了 shell 測試和比較函數(shù)，演示了如何向 shell 添加編程功能。您可能已經(jīng)看到過使用 && 和 || 操作符的簡單 shell 邏輯，它允許您根據(jù)前一條命令的退出狀態(tài)（正確退出或伴隨錯誤退出）而執(zhí)行后一條命令。在這個技巧中，將看到如何把這些基本的技術(shù)擴展成更復(fù)雜的 shell 編程。

測試

在任何一種編程語言中，學(xué)習(xí)了如何給變量分配值和傳遞參數(shù)之后，都需要測試這些值和參數(shù)。在 shell 中，測試會設(shè)置返回的狀態(tài)，這與其他命令執(zhí)行的功能相同。實際上，test 是個內(nèi)置命令！

test 和 [

內(nèi)置命令 test 根據(jù)表達(dá)式expr 求值的結(jié)果返回 0（真）或 1（假）。也可以使用方括號：test?expr 和 [ expr ] 是等價的。 可以用 $? 檢查返回值；可以使用 && 和 || 操作返回值；也可以用本技巧后面介紹的各種條件結(jié)構(gòu)測試返回值。

[ian@pinguino ~]$ test 3 -gt 4 && echo True || echo false
false
[ian@pinguino ~]$ [ "abc" != "def" ];echo $?
0
[ian@pinguino ~]$ test -d "$HOME" ;echo $?
0

在清單 1 的第一個示例中，-gt 操作符對兩個字符值之間執(zhí)行算術(shù)比較。在第二個示例中，用 [?] 的形式比較兩個字符串不相等。在最后一個示例中，測試 HOME 變量的值，用單目操作符 -d 檢查它是不是目錄。

可以用 -eq、 -ne、-lt、 -le、 -gt 或 -ge 比較算術(shù)值，它們分別表示等于、不等于、小于、小于等于、大于、大于等于。

可以分別用操作符 =、 !=、< 和 > 比較字符串是否相等、不相等或者第一個字符串的排序在第二個字符串的前面或后面。單目操作符 -z 測試 null 字符串，如果字符串非空 -n 返回 True（或者根本沒有操作符）。

說明：shell 也用 < 和 > 操作符進行重定向，所以必須用 \< 或 \> 加以轉(zhuǎn)義。清單 2 顯示了字符串測試的更多示例。檢查它們是否如您預(yù)期的一樣。

[ian@pinguino ~]$ test "abc" = "def" ;echo $?
1
[ian@pinguino ~]$ [ "abc" != "def" ];echo $?
0
[ian@pinguino ~]$ [ "abc" \< "def" ];echo $?
0
[ian@pinguino ~]$ [ "abc" \> "def" ];echo $?
1
[ian@pinguino ~]$ [ "abc" \<"abc" ];echo $?
1
[ian@pinguino ~]$ [ "abc" \> "abc" ];echo $?
1

表 1 顯示了一些更常見的文件測試。如果被測試的文件存在，而且有指定的特征，則結(jié)果為 True。

除了上面的單目測試，還可以使用表 2 所示的雙目操作符比較兩個文件：

其他一些測試可以用來測試文件許可之類的內(nèi)容。請參閱 bash 手冊獲得更多細(xì)節(jié)或使用 help?test 查看內(nèi)置測試的簡要信息。也可以用 help 命令了解其他內(nèi)置命令。

-o 操作符允許測試?yán)?set?-o?選項 設(shè)置的各種 shell 選項，如果設(shè)置了該選項，則返回 True (0)，否則返回 False (1)，如清單 3 所示。

[ian@pinguino ~]$ set +o nounset
[ian@pinguino ~]$ [ -o nounset ];echo $?
1
[ian@pinguino ~]$ set -u
[ian@pinguino ~]$ test  -o nounset; echo $?
0

最后，-a 和 -o 選項允許使用邏輯運算符 AND 和 OR 將表達(dá)式組合在一起。單目操作符 ! 可以使測試的意義相反。可以用括號把表達(dá)式分組，覆蓋默認(rèn)的優(yōu)先級。請記住 shell 通常要在子 shell 中運行括號中的表達(dá)式，所以需要用 \( 和 \) 轉(zhuǎn)義括號，或者把這些操作符括在單引號或雙引號內(nèi)。清單 4 演示了摩根法則在表達(dá)式上的應(yīng)用。

[ian@pinguino ~]$ test "a" != "$HOME" -a 3 -ge 4 ; echo $?
1
[ian@pinguino ~]$ [ ! \( "a" = "$HOME" -o 3 -lt 4 \) ]; echo $?
1
[ian@pinguino ~]$ [ ! \( "a" = "$HOME" -o '(' 3 -lt 4 ')' ")" ]; echo $?
1

(( 和 [[

test 命令非常強大，但是很難滿足其轉(zhuǎn)義需求以及字符串和算術(shù)比較之間的區(qū)別。幸運的是，bash 提供了其他兩種測試方式，這兩種方式對熟悉 C、C++ 或 Java? 語法的人來說會更自然些。

((?)) 復(fù)合命令 計算算術(shù)表達(dá)式，如果表達(dá)式求值為 0，則設(shè)置退出狀態(tài)為 1；如果求值為非 0 值，則設(shè)置為 0。不需要對 (( 和 )) 之間的操作符轉(zhuǎn)義。算術(shù)只對整數(shù)進行。除 0 會產(chǎn)生錯誤，但不會產(chǎn)生溢出。可以執(zhí)行 C 語言中常見的算術(shù)、邏輯和位操作。 let 命令也能執(zhí)行一個或多個算術(shù)表達(dá)式。它通常用來為算術(shù)變量分配值。

清單 5. 分配和測試算術(shù)表達(dá)式

[ian@pinguino ~]$ let x=2 y=2**3 z=y*3;echo $? $x $y $z
0 2 8 24
[ian@pinguino ~]$ (( w=(y/x) + ( (~ ++x) & 0x0f ) )); echo $? $x $y $w
0 3 8 16
[ian@pinguino ~]$ (( w=(y/x) + ( (~ ++x) & 0x0f ) )); echo $? $x $y $w
0 4 8 13

同使用 ((?)) 一樣，利用復(fù)合命令 [[?]] 可以對文件名和字符串使用更自然的語法。可以用括號和邏輯操作符把 test 命令支持的測試組合起來。

清單 6. 使用 [[ 復(fù)合命令

[ian@pinguino ~]$ [[ ( -d "$HOME" ) && ( -w "$HOME" ) ]] &&  
>  echo "home is a writable directory"
home is a writable directory

在使用 = 或 != 操作符時，復(fù)合命令 [[ 還能在字符串上進行模式匹配。匹配的方式就像清單 7 所示的通配符匹配。

清單 7. 用 [[ 進行通配符測試

[ian@pinguino ~]$ [[ "abc def .d,x--" == a[abc]*\ ?d* ]]; echo $?
0
[ian@pinguino ~]$ [[ "abc def c" == a[abc]*\ ?d* ]]; echo $?
1
[ian@pinguino ~]$ [[ "abc def d,x" == a[abc]*\ ?d* ]]; echo $?
1

甚至還可以在 [[ 復(fù)合命令內(nèi)執(zhí)行算術(shù)測試，但是千萬要小心。除非在 (( 復(fù)合命令內(nèi)，否則 < 和 > 操作符會把操作數(shù)當(dāng)成字符串比較并在當(dāng)前排序序列中測試它們的順序。清單 8 用一些示例演示了這一點。

清單 8. 用 [[ 包含算術(shù)測試

[ian@pinguino ~]$ [[ "abc def d,x" == a[abc]*\ ?d* || (( 3 > 2 )) ]]; echo $?
0
[ian@pinguino ~]$ [[ "abc def d,x" == a[abc]*\ ?d* || 3 -gt 2 ]]; echo $?
0
[ian@pinguino ~]$ [[ "abc def d,x" == a[abc]*\ ?d* || 3 > 2 ]]; echo $?
0
[ian@pinguino ~]$ [[ "abc def d,x" == a[abc]*\ ?d* || a > 2 ]]; echo $?
0
[ian@pinguino ~]$ [[ "abc def d,x" == a[abc]*\ ?d* || a -gt 2 ]]; echo $?
-bash: a: unbound variable

條件測試

雖然使用以上的測試和 &&、 || 控制操作符能實現(xiàn)許多編程，但 bash 還包含了更熟悉的 “if, then, else” 和 case 結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)完這些之后，將學(xué)習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu)，這樣您的工具箱將真正得到擴展。

If、then、else 語句

bash 的 if 命令是個復(fù)合命令，它測試一個測試或命令（$?）的返回值，并根據(jù)返回值為 True（0）或 False（不為 0）進行分支。雖然上面的測試只返回 0 或 1 值，但命令可能返回其他值。請參閱 LPI exam 102 prep: Shells, scripting, programming, and compiling 教程學(xué)習(xí)這方面的更多內(nèi)容。

Bash 中的 if 命令有一個 then 子句，子句中包含測試或命令返回 0 時要執(zhí)行的命令列表，可以有一個或多個可選的 elif 子句，每個子句可執(zhí)行附加的測試和一個 then 子句，子句中又帶有相關(guān)的命令列表，最后是可選的 else 子句及命令列表，在前面的測試或 elif 子句中的所有測試都不為真的時候執(zhí)行，最后使用 fi 標(biāo)記表示該結(jié)構(gòu)結(jié)束。

使用迄今為止學(xué)到的東西，現(xiàn)在能夠構(gòu)建簡單的計算器來計算算術(shù)表達(dá)式，如清單 9 所示：

清單 9. 用 if、then、else 計算表達(dá)式

[ian@pinguino ~]$ function mycalc ()
> {
>   local x
>   if [ $# -lt 1 ]; then
>     echo "This function evaluates arithmetic for you if you give it some"
>   elif (( $* )); then
>     let x="$*"
>     echo "$* = $x"
>   else
>     echo "$* = 0 or is not an arithmetic expression"
>   fi
> }
[ian@pinguino ~]$ mycalc 3 + 4
3 + 4 = 7
[ian@pinguino ~]$ mycalc 3 + 4**3
3 + 4**3 = 67
[ian@pinguino ~]$ mycalc 3 + (4**3 /2)
-bash: syntax error near unexpected token `('
[ian@pinguino ~]$ mycalc 3 + "(4**3 /2)"
3 + (4**3 /2) = 35
[ian@pinguino ~]$ mycalc xyz
xyz = 0 or is not an arithmetic expression
[ian@pinguino ~]$ mycalc xyz + 3 + "(4**3 /2)" + abc
xyz + 3 + (4**3 /2) + abc = 35
        

這個計算器利用 local 語句將 x 聲明為局部變量，只能在 mycalc 函數(shù)的范圍內(nèi)使用。let 函數(shù)具有幾個可用的選項，可以執(zhí)行與它密切關(guān)聯(lián)的 declare 函數(shù)。請參考 bash 手冊或使用 help?let 獲得更多信息。

如清單 9 所示，需要確保在表達(dá)式使用 shell 元字符 —— 例如(、)、*、> 和 < 時 —— 正確地對表達(dá)式轉(zhuǎn)義。無論如何，現(xiàn)在有了一個非常方便的小計算器，可以像 shell 那樣進行算術(shù)計算。

在清單 9 中可能注意到 else 子句和最后的兩個示例。可以看到，把 xyz 傳遞給 mycalc 并沒有錯誤，但計算結(jié)果為 0。這個函數(shù)還不夠靈巧，不能區(qū)分最后使用的示例中的字符值，所以不能警告用戶。可以使用字符串模式匹配測試（例如
[[ ! ("$*" == *[a-zA-Z]* ]]
，或使用適合自己范圍的形式）消除包含字母表字符的表達(dá)式，但是這會妨礙在輸入中使用 16 進制標(biāo)記，因為使用 16 進制標(biāo)記時可能要用 0x0f 表示 15。實際上，shell 允許的基數(shù)最高為 64（使用 base#value 標(biāo)記），所以可以在輸入中加入 _ 和 @ 合法地使用任何字母表字符。8 進制和 16 進制使用常用的標(biāo)記方式，開頭為 0 表示八進制，開頭為 0x 或 0X 表示 16 進制。清單 10 顯示了一些示例。

清單 10. 用不同的基數(shù)進行計算

[ian@pinguino ~]$ mycalc 015
015 = 13
[ian@pinguino ~]$ mycalc 0xff
0xff = 255
[ian@pinguino ~]$ mycalc 29#37
29#37 = 94
[ian@pinguino ~]$ mycalc 64#1az
64#1az = 4771
[ian@pinguino ~]$ mycalc 64#1azA
64#1azA = 305380
[ian@pinguino ~]$ mycalc 64#1azA_@
64#1azA_@ = 1250840574
[ian@pinguino ~]$ mycalc 64#1az*64**3 + 64#A_@
64#1az*64**3 + 64#A_@ = 1250840574

對輸入進行的額外處理超出了本技巧的范圍，所以請小心使用這個計算器。

elif 語句非常方便。它允許簡化縮進，從而有助于腳本編寫。在清單 11 中可能會對 type 命令在 mycalc 函數(shù)中的輸出感到驚訝。

清單 11. Type mycalc

[ian@pinguino ~]$ type mycalc
mycalc is a function
mycalc ()
{
    local x;
    if [ $# -lt 1 ]; then
        echo "This function evaluates arithmetic for you if you give it some";
    else
        if (( $* )); then
            let x="$*";
            echo "$* = $x";
        else
            echo "$* = 0 or is not an arithmetic expression";
        fi;
    fi
}
 

當(dāng)然，也可以只用 $((?表達(dá)式?)) 和 echo 命令進行 shell 算術(shù)運算，如清單 12 所示。這樣就不必學(xué)習(xí)關(guān)于函數(shù)或測試的任何內(nèi)容，但是請注意 shell 不會解釋元字符，例如 *，因此元字符不能在 ((?表達(dá)式?)) 或 [[?表達(dá)式?]] 中那樣正常發(fā)揮作用。

清單 12. 在 shell 中用 echo 和 $(( )) 直接進行計算

[ian@pinguino ~]$  echo $((3 + (4**3 /2)))
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