九、Linux Shell脚本：运算符与表达式

作者：IvanCodes
日期：2025年8月10日
专栏：Linux教程

思维导图

一、算术运算符：加减乘除取模

在我们写shell脚本时，做点基本的数学运算还是经常需要的。常用的算术运算符跟我们平时学的一样：

+ : 加
- : 减
* : 乘 (小提示：有时候在某些命令里可能需要写成 \*)
/ : 除 (在 Shell 里通常是取整数部分)
% : 取余数 (求模)

想在 Shell 里算个数，有下面这几种方法：

方法一：用 expr 命令 (比较老资格的方法，语法稍微有点怪)

• 数字和运算符之间必须用空格隔开。
• 乘号 * 很多时候需要转义，写成 \*。

#!/bin/bash
num1=10
num2=3
# 注意空格和乘号的转义
sum_result=$(expr $num1 + $num2)
product_result=$(expr $num1 \* $num2)
echo "expr 计算: $num1 + $num2 = $sum_result"
echo "expr 计算: $num1 * $num2 = $product_result"

方法二：用 let 命令 (比 expr 省事儿一点)

• 可以直接在 let 后面写数学表达式，变量名不用加 $，运算符不用空格，乘号也不用转义。
• 它通常是用来直接改变一个变量的值。

#!/bin/bash
count=5
echo "初始计数: $count"
# 用 let 直接操作变量
let count=count+3
echo "加 3 后的计数: $count"
let count*=2 # 乘 2
echo "再乘 2 后的计数: $count"

方法三：用 $(( )) (强烈推荐！ 最现代、最方便)

• 这是目前最主流也最推荐的整数运算方式。
• 把你的算术表达式整个放进双圆括号 $((...)) 里。
• 括号里面的写法就跟写普通数学题差不多，变量名前的 $ 可加可不加（加上更清晰），运算符不需要特殊转义，空格也不强制要求（但可以有）。
• 它会直接返回计算结果。
• 注意: Bash 的 $(( )) 默认做的是整数运算，结果没有小数部分。

#!/bin/bash
a=15
b=4# 用 $(( )) 做各种运算
sum=$((a + b))
difference=$((a - b))
product=$((a * b))
quotient=$((a / b)) # 整数除法，结果是 3
remainder=$((a % b)) # 取余数，结果是 3echo "$a + $b = $sum"
echo "$a - $b = $difference"
echo "$a * $b = $product"
echo "$a / $b (整除) = $quotient"
echo "$a % $b (取余) = $remainder"# 也可以直接用在 echo 或其他地方
echo "$a 的平方是: $((a * a))"

一句话建议: 做整数计算？用 $(( )) 就对了，省心又好用！

二、关系运算符：比一比，谁大谁小谁相等

光会算还不够，脚本还得能比较。比如比较两个数谁大，或者两个字符串是不是一样。Shell 里比较数字和比较字符串（文本）用的符号不一样，这点要分清楚！

1. 数字大小比较

如果你要比较的是数字，那么在 if 语句的条件判断部分（通常是 [ ... ] 或 [[ ... ]] 里面）要用下面这些：

-eq : 等于 (Equal)
-ne : 不等于 (Not Equal)
-gt : 大于 (Greater Than)
-lt : 小于 (Less Than)
-ge : 大于或等于 (Greater or Equal)
-le : 小于或等于 (Less or Equal)

#!/bin/bash
score=85
pass_mark=60echo "你的得分: $score"
echo "及格分数线: $pass_mark"# 用 [ ... ] 来比较数字
if [ $score -ge $pass_mark ]; then
echo "<font color='green'>恭喜你，通过了！</font>"
else
echo "<font color='red'>呃，还得再加把劲儿。</font>"
fival1=100
val2=100
if [ $val1 -eq $val2 ]; then
echo "这两个数值相等。"
fi

切记: 在单方括号 [ ... ] 里，运算符（像 -ge）和它两边的数字/变量之间必须要有空格隔开！

2. 字符串内容比较

如果要比较的是文本内容，运算符就换一套了。它们也经常出现在 if 语句里，尤其是在双方括号 [[ ... ]] 中用起来更方便（[[ ... ]] 对字符串处理更强大一些）。

= 或 == : 判断字符串内容是否完全相同 (在 [ ] 中建议用 =，在 [[ ]] 中两者都行，== 可能更符合其他语言习惯)
!= : 判断字符串内容是否不同
< : 判断字符串按字典顺序是否小于 (在 [[ ... ]] 中使用)
> : 判断字符串按字典顺序是否大于 (在 [[ ... ]] 中使用)
-z 字符串变量 : 判断这个字符串是不是空的 (Zero length)
-n 字符串变量 : 判断这个字符串是不是非空的 (Non-zero length)

#!/bin/bash
str_a="apple"
str_b="banana"
str_c="apple"
empty_str=""# 用 [[ ... ]] 来比较字符串
if [[ "$str_a" == "$str_c" ]]; then
echo "字符串 '$str_a' 和 '$str_c' 内容一样。"
fiif [[ "$str_a" != "$str_b" ]]; then
echo "字符串 '$str_a' 和 '$str_b' 内容不一样。"
fi# 字典顺序比较 (推荐在 [[ ]] 中用)
if [[ "$str_a" < "$str_b" ]]; then
echo "按字典顺序排，'$str_a' 在 '$str_b' 前面。"
fi# 检查字符串是不是空的
if [[ -z "$empty_str" ]]; then
echo "变量 empty_str 是空的。"
fi# 检查字符串是不是非空
if [[ -n "$str_a" ]]; then
echo "变量 str_a 不是空的。"
fi

几个关键点要记住:

1. 比较字符串时，强烈推荐把变量用双引号 " 包起来 (像 "$variable")！这样就算变量是空的或者里面有空格，脚本也不会出错。
2. 字符串比较用的 > 和 < 是按字典顺序（通常是 ASCII 码顺序）比的，不是比数字大小！要比数字大小，请一定用 -gt, -lt 这些。
3. 在单方括号 [ ... ] 里，> 和 < 有别的意思（是用来做重定向的），所以如果你想比较字符串的字典顺序，最好用双方括号 [[ ... ]]。

三、逻辑运算符：组合拳

有时候一个条件不够用，我们需要判断好几个条件是不是同时满足，或者满足其中一个就行。这时候就轮到逻辑运算符出场了。

• && (逻辑与 AND): 两边都要同时为真，结果才为真。
• || (逻辑或 OR): 两边只要有一个为真，结果就为真。
• ! (逻辑非 NOT): 取反。把真的变假的，假的变真的。

它们最常出现在 if 语句的 [[ ... ]] 条件里，用来把前面说的关系运算（数字比较、字符串比较）组合起来。

#!/bin/bash
age=25
has_driving_license="yes"echo "年龄: $age"
echo "是否有驾照: $has_driving_license"# 逻辑与 && : 必须年满 18 岁 并且 有驾照
if [[ $age -ge 18 && -n "$has_driving_license" ]]; then
echo "<font color='green'>满足开车条件！</font>"
fi# 逻辑或 || 示例:
is_student="yes"
if [[ $age -lt 18 || "$is_student" == "yes" ]]; then
echo "<font color='orange'>是未成年人或是学生。</font>"
fi# 逻辑非 ! : 如果年龄 不是 25
if [[ ! $age -eq 25 ]]; then
echo "你的年龄不是 25 岁。"
else
echo "你的年龄正好是 25 岁。"
fi# 组合复杂条件 (在 [[ ]] 里，括号可以直接用，不用转义)
credits=120
has_graduated="true"
if [[ ($age -gt 22 && $credits -ge 120) || "$has_graduated" == "true" ]]; then
echo "已达到毕业标准或已毕业。"
fi

还有一种巧妙用法: && 和 || 不光能用在 [[ ]] 里，还能直接连接两个命令，实现一种“短路”效果：

• 命令1 && 命令2: 只有当 命令1 成功执行（退出码是 0）了，才会去执行 命令2。
• 命令1 || 命令2: 只有当 命令1 失败了（退出码不是 0），才会去执行 命令2。

# 例子：如果成功创建了新目录，就立马进去
mkdir my_cool_project && cd my_cool_project && echo "成功创建并进入项目目录！"# 例子：尝试 ping 一个可能不存在的主机，如果 ping 不通就提示一下
ping -c 1 a_non_existent_server || echo "<font color='red'>警告：无法连接到服务器！</font>"

---

练习题

题目一：算术运算
用 Shell 脚本计算 100 除以 7 的商和余数。请使用推荐的 $(( )) 方法。

题目二：数值比较
写一个 if 条件判断，检查变量 file_count 的值是否大于等于 5。

题目三：字符串比较
怎么判断一个名叫 user_input 的变量是不是空字符串？请写出使用 [[ ... ]] 的条件判断。

题目四：比较辨析
比较变量 num1=5 和 num2=10，判断 num1 是否小于 num2，应该用 -lt 还是 <？为什么？

题目五：逻辑与
假设要判断变量 score 是否大于等于 60 并且 小于 90。请写出使用 && 的 [[ ... ]] 条件。

题目六：逻辑或与命令
如何用一行命令实现：尝试移动文件 old.log 到 backup/ 目录下，如果移动失败 (比如 backup/ 目录不存在)，就打印一条消息 “移动失败，请检查目录”？

题目七：自增运算
变量 counter 的初始值为 0。请使用 let 命令和 $(( )) 两种方式，分别将其值增加 1。

题目八：字符串字典序比较
比较字符串 version1="1.10.0" 和 version2="1.2.0"，使用 [[ ... ]] 判断哪个版本号在字典序上更大。

题目九：逻辑非与字符串
写一个 if 条件，判断变量 username 的内容不是 "root"。

题目十：组合命令与逻辑判断
写一条命令，先检查 /tmp/lockfile 文件是否存在，如果不存在，则创建该文件。

题目十一：混合条件判断
假设一个脚本需要检查两个条件：变量 mem_free 的值是否小于 1024，或者变量 load_avg (字符串) 是否等于 "high"。请写出 [[ ... ]] 的条件判断。

---

参考答案

答案一：

#!/bin/bash
dividend=100
divisor=7quotient=$((dividend / divisor))
remainder=$((dividend % divisor))echo "$dividend 除以 $divisor 的商是: $quotient"
echo "$dividend 除以 $divisor 的余数是: $remainder"

解析： $((...)) 是进行整数算术运算的标准方式。/ 用于整除求商，% 用于求余数。

答案二：

file_count=8 # 假设变量已有值
if [ $file_count -ge 5 ]; then
echo "文件数量 ($file_count) 达到或超过 5 个。"
fi

或者使用双方括号（更推荐）：

file_count=8
if [[ $file_count -ge 5 ]]; then
echo "文件数量 ($file_count) 达到或超过 5 个。"
fi

解析： -ge 是用于比较数值是否“大于或等于”的运算符。

答案三：

user_input="" # 假设变量是空的
if [[ -z "$user_input" ]]; then
echo "用户输入是空的。"
fi

(别忘了用双引号把变量包起来是个好习惯！)
解析： -z 是专门用来测试字符串长度是否为零（即是否为空）的运算符。

答案四：
应该使用 -lt (Less Than)。
原因: 因为 num1 和 num2 存的是数字，我们要比较的是它们的数值大小，所以必须用数字比较运算符 (-eq, -ne, -gt, -lt, -ge, -le)。符号 < 是用来比较字符串的字典顺序的（主要在 [[ ... ]] 里用），用它来比数字大小是不对的。

答案五：

score=75 # 假设变量已有值
if [[ $score -ge 60 && $score -lt 90 ]]; then
echo "分数 ($score) 在 60 到 90 之间 (含60, 不含90)，良好。"
fi

解析： && (逻辑与) 用于连接两个条件，表示这两个条件必须同时成立。

答案六：
利用逻辑或 || 的短路特性：

mv old.log backup/ || echo "移动失败，请检查目录"

解析： 如果 mv 命令成功执行（退出码为 0），|| 后面的 echo 就不会执行。只有当 mv 命令失败时（比如目录不存在，退出码非 0），|| 后面的 echo 命令才会执行。

答案七：

counter=0
# 使用 let
let counter=counter+1
echo "使用 let 后: $counter"counter=0 # 重置
# 使用 $(( ))
counter=$((counter + 1))
echo "使用 dollar-paren 后: $counter"

解析： let 直接修改变量，而 $(( )) 返回计算结果，需要用赋值操作符 = 将结果赋给变量。两者都能实现自增。

答案八：

version1="1.10.0"
version2="1.2.0"if [[ "$version1" > "$version2" ]]; then
echo "$version1 在字典序上大于 $version2"
else
echo "$version2 在字典序上大于 $version1"
fi

解析： 字符串比较是逐字符进行的。"1.10.0" 的第三个字符是 1，而 "1.2.0" 的第三个字符是 2。因为 "2" 在字典序上大于 "1"，所以 "1.2.0" 字典序上更大。这与我们期望的版本号比较结果 (1.10.0 > 1.2.0) 不符，突显了字符串比较和数值/版本号比较的区别。

答案九：

username="testuser" # 假设变量已有值
if [[ "$username" != "root" ]]; then
echo "用户名不是 'root'。"
fi

解析： 使用 != 操作符来判断字符串内容是否不同。

答案十：

[ -f /tmp/lockfile ] || touch /tmp/lockfile

解析： [ -f /tmp/lockfile ] 是一个 test 命令，用于检查文件是否存在且为普通文件。如果文件存在，命令成功 (退出码0)，|| 后面的 touch 命令不会执行。如果文件不存在，命令失败 (退出码非0)，|| 后面的 touch 命令就会被执行。

答案十一：

mem_free=512
load_avg="high"if [[ $mem_free -lt 1024 || "$load_avg" == "high" ]]; then
echo "系统资源紧张：内存不足或负载过高！"
fi

解析： 这个 if 条件使用了 || (逻辑或)，将一个数字比较 (-lt) 和一个字符串比较 (==) 组合在一起。只要其中任意一个条件为真，整个表达式就为真。