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一、Shell 运算符，到底是啥？

Shell 运算符是 Shell 编程中的重要组成部分，它允许你在脚本中进行各种数学运算、逻辑判断和字符串处理。掌握 Shell 运算符，就相当于掌握了一门强大的工具，可以让你的 Shell 脚本更加灵活和高效。

二、算数运算符：基础计算的基石

在 Shell 编程中，原生 bash 并不支持直接进行数学运算 ，我们可以借助一些工具来实现这一功能，其中expr和awk就是常用的得力助手，而expr更是其中的佼佼者，最为常用。expr是一款强大的表达式计算工具，能够帮助我们轻松完成各种表达式的求值操作。

下面，我们来认识一下常见的算数运算符：

接下来，我们通过一些实例来看看这些运算符的实际应用。

加法运算，使用expr命令来计算两个数的和：

val=`expr 3 + 5`
echo "两数之和为 : $val"

运行上述代码，你会得到输出结果：两数之和为 : 8。

减法运算：

val=`expr 9 - 4`
echo "两数之差为 : $val"

这里的输出结果是：两数之差为 : 5。

乘法运算：

val=`expr 4 \* 6`
echo "两数之积为 : $val"

注意，在expr中，乘法运算符*需要转义，用\*表示。运行后输出：两数之积为 : 24 。

除法运算：

val=`expr 10 / 2`
echo "两数之商为 : $val"

输出结果为：两数之商为 : 5。

取余运算：

val=`expr 7 % 3`
echo "两数取余结果为 : $val"

输出：两数取余结果为 : 1 。

在使用算数运算符时，有一些注意事项需要牢记。

首先，表达式和运算符之间必须要有空格 ，例如2+2是错误的写法，必须写成2 + 2，这与我们熟悉的大多数编程语言有所不同，需要特别注意。其次，完整的表达式要被反引号（` `）包含，这个反引号位于 Esc 键下边，不是常用的单引号，千万不要弄混了。

三、关系运算符：数字比较的利器

在 Shell 编程中，关系运算符就像是我们的数字比较小助手，专门用于比较两个数字的大小关系，不过要注意哦，它只支持数字的比较 ，如果是字符串，只有当字符串的值是数字时才支持。

下面来认识一下常见的关系运算符：

通常，我们会使用if语句搭配关系运算符来进行比较和判断。例如，我们想判断两个数是否相等，可以这样写：

a=10
b=15
if [ $a -eq $b ]
then
    echo "$a 等于 $b"
else
    echo "$a 不等于 $b"
fi

运行上述代码，输出结果是：10 不等于 15。

再比如，判断一个数是否大于另一个数：

a=20
b=10
if [ $a -gt $b ]
then
    echo "$a 大于 $b"
else
    echo "$a 不大于 $b"
fi

这里的输出结果为：20 大于 10 。

需要特别注意的是，在使用关系运算符时，条件表达式一定要放在方括号[ ]之间 ，并且方括号与表达式之间要有空格，这是很多新手容易犯错的地方，例如[a -gt b]是错误的，必须写成[ $a -gt $b ] ，大家一定要牢记哦！

四、布尔与逻辑运算符：复杂条件判断的关键

（1）布尔运算符

在 Shell 编程中，布尔运算符为我们提供了一种强大的逻辑判断能力，能帮助我们处理复杂的条件判断。常见的布尔运算符有!（非运算）、-o（或运算）、-a（与运算） 。

!运算符表示非运算，当表达式为true时，经过!运算后返回false，反之，当表达式为false时，返回true。比如我们要判断一个文件是否不存在，可以这样使用：

if [ ! -e file.txt ]; then
    echo "文件 file.txt 不存在"
fi

这里-e是文件测试运算符，用于检测文件是否存在，! -e file.txt就表示文件file.txt不存在的情况。

-o运算符实现或运算，只要有一个表达式为true，整个表达式就返回true。例如，我们要判断两个数中是否有一个大于 10：

a=5
b=15
if [ $a -gt 10 -o $b -gt 10 ]; then
    echo "a 或 b 大于10"
fi

在这个例子中，因为b大于 10，所以整个表达式为true，会输出a 或 b 大于10

-a运算符代表与运算，只有当两个表达式都为true时，整个表达式才返回true。比如判断一个数是否大于 5 且小于 15：

num=8
if [ $num -gt 5 -a $num -lt 15 ]; then
    echo "num 大于5且小于15"
fi

由于num的值满足大于 5 且小于 15，所以表达式为true，会输出相应的信息。

在使用布尔运算符时，要特别注意表达式与运算符之间必须要有空格 ，这是很多新手容易忽略的细节。例如[!-e file.txt]是错误的，必须写成[ ! -e file.txt ] ，否则会导致语法错误，大家一定要牢记这个规则哦！

（2）逻辑运算符

逻辑运算符在 Shell 脚本中起着至关重要的作用，它主要用于控制脚本的执行流程，根据不同的条件来决定后续命令的执行。其中，最常用的逻辑运算符是&&（逻辑与）和||（逻辑或）。

&&运算符表示逻辑与，只有当&&前面的命令执行成功（返回值为 0，在 Shell 中，命令执行成功通常返回 0，失败返回非 0 值 ）时，才会执行后面的命令。我们来看一个实际的例子，假设我们要先创建一个目录，然后在这个目录下创建一个文件：

mkdir new_dir && touch new_dir/new_file.txt

在这个命令中，如果mkdir new_dir命令执行成功，也就是成功创建了new_dir目录，那么才会执行touch new_dir/new_file.txt命令，在new_dir目录下创建new_file.txt文件。如果mkdir new_dir命令执行失败，比如目录已经存在或者没有权限创建目录，那么后面的touch命令就不会执行。

||运算符表示逻辑或，当||前面的命令执行失败（返回值非 0）时，就会执行后面的命令。例如，我们尝试执行一个可能不存在的命令，如果执行失败就输出提示信息：

nonexistent_command || echo "命令执行失败，可能该命令不存在"

在这个例子中，如果nonexistent_command命令执行失败（因为这个命令很可能不存在），就会执行echo命令，输出提示信息。如果nonexistent_command命令执行成功（假设这个命令实际上是存在的），那么echo命令就不会执行。

通过合理使用&&和||逻辑运算符，我们可以根据命令的执行结果来灵活控制脚本的流程，实现更加智能化和自动化的脚本编写 。无论是在系统管理、自动化部署还是数据处理等场景中，逻辑运算符都发挥着不可或缺的作用，掌握它们的使用方法是成为一名优秀 Shell 脚本编写者的必备技能。

五、字符串运算符：文本处理的好帮手

在 Shell 编程中，字符串运算符是处理文本的得力工具，它可以帮助我们进行字符串的比较、长度判断等操作 ，在文本处理和脚本编写中发挥着重要作用。

下面来认识一下常见的字符串运算符：

例如，我们要判断两个字符串是否相等(=)，可以这样写：

str1="hello"
str2="world"
if [ $str1 = $str2 ]
then
    echo "$str1 等于 $str2"
else
    echo "$str1 不等于 $str2"
fi

运行上述代码，输出结果是：hello 不等于 world。

再比如，判断一个字符串是否为空(!=)：

str=""
if [ -z $str ]
then
    echo "字符串为空"
else
    echo "字符串不为空"
fi

这里的输出结果为：字符串为空 。

需要注意的是，在使用字符串运算符时，条件表达式同样要放在方括号[ ]之间 ，并且方括号与表达式之间要有空格。同时，字符串运算符对大小写敏感，比如"Hello"和"hello"会被视为不相等的字符串 ，在编写脚本时一定要注意这一点哦！

六、文件测试运算符：文件属性检测的工具

在 Unix/Linux 系统中，文件测试运算符是非常重要的一类运算符，它就像是文件的 “体检医生”，专门用于检测文件的各种属性 ，在编写文件操作相关的脚本时经常会用到。

常见的文件测试运算符有：

-r：检测文件是否可读，如果当前用户对该文件有读权限，则返回true 。比如在一个备份脚本中，我们需要读取配置文件的内容，如果配置文件不可读，备份操作可能就无法正确执行，这时就可以用-r来检测。

-w：检测文件是否可写，如果当前用户对该文件有写权限，则返回true 。假设我们要创建一个日志文件并写入数据，如果文件不可写，那么日志记录就无法完成，通过-w可以提前判断。

-x：检测文件是否可执行，如果当前用户对该文件有执行权限，则返回true 。当我们编写一个可执行脚本，需要确保脚本有可执行权限才能正常运行，就可以用-x来检查。

-f：检测文件是否是普通文件（既不是目录，也不是设备文件等） ，如果是普通文件，则返回true。在处理文件时，我们需要明确文件的类型，比如在批量处理文件时，可能只处理普通文件，这时-f就能派上用场。

-d：检测文件是否是目录，如果是目录，则返回true 。在遍历目录结构或者创建目录时，我们需要判断某个路径是否是目录，-d就可以帮助我们做出判断。

例如，我们要判断一个文件是否可读：
file="test.txt"
if [ -r $file ]
then
    echo "$file 可读"
else
    echo "$file 不可读"
fi

如果test.txt文件存在且当前用户有读权限，就会输出test.txt 可读，否则输出test.txt 不可读。

再比如，判断一个路径是否是目录：

dir="/home/user/dir"
if [ -d $dir ]
then
    echo "$dir 是目录"
else
    echo "$dir 不是目录"
fi

如果/home/user/dir是一个目录，就会输出/home/user/dir 是目录，否则输出/home/user/dir 不是目录。

文件测试运算符在文件操作脚本中起着关键作用，通过合理使用它们，可以让我们的脚本更加健壮和智能 ，避免在处理文件时出现不必要的错误。在使用文件测试运算符时，同样要注意条件表达式放在方括号[ ]之间，并且方括号与表达式之间要有空格 哦！

七、实战演练：运算符的综合运用

为了让大家更深入地理解 Shell 运算符的实际应用，我们来看一个服务器资源监控脚本的例子。这个脚本可以实时监控服务器的 CPU 使用率、内存使用量和文件系统空间 ，并根据预设的阈值进行相应的操作。

#!/bin/bash
# 获取CPU使用率
cpu_usage=$(top -bn1 | grep '%Cpu' | awk '{print $2}')
# 获取内存使用量
mem_total=$(free | awk '/Mem/{print $2}')
mem_used=$(free | awk '/Mem/{print $3}')
mem_usage=$(echo "scale=2; $mem_used / $mem_total * 100" | bc)
# 获取文件系统空间
fs_usage=$(df -h / | awk 'NR==2{print $5}' | sed 's/%//')
# 设置阈值
cpu_threshold=80
mem_threshold=80
fs_threshold=90
# 判断CPU使用率是否超过阈值
if (( $(echo "$cpu_usage > $cpu_threshold" | bc -l) )); then
    echo "CPU使用率过高: $cpu_usage%"
    # 这里可以添加发送警报邮件的命令，例如使用mail命令
    # mail -s "CPU使用率过高" admin@example.com <<< "当前CPU使用率为: $cpu_usage%"
fi
# 判断内存使用量是否超过阈值
if (( $(echo "$mem_usage > $mem_threshold" | bc -l) )); then
    echo "内存使用量过高: $mem_usage%"
    # 这里可以添加清理临时文件等操作的命令
    # rm -rf /tmp/*
fi
# 判断文件系统空间是否超过阈值
if (( $(echo "$fs_usage > $fs_threshold" | bc -l) )); then
    echo "文件系统空间不足: $fs_usage%"
    # 这里可以添加删除不必要文件或扩容文件系统的提示或操作命令
    echo "请及时清理文件或扩容文件系统"
fi

在这个脚本中：

1. 算数运算符：使用bc命令结合算数运算符进行了内存使用率的计算，如echo "scale=2; $mem_used / $mem_total * 100" | bc ，这里用到了除法（/）和乘法（*）运算符。

2. 关系运算符：通过(( $(echo "$cpu_usage > $cpu_threshold" | bc -l) ))这样的表达式来判断 CPU 使用率是否超过阈值，这里使用了大于（>）关系运算符，同理用于内存使用量和文件系统空间的判断 。

3. 逻辑运算符：在判断条件中，虽然没有显式出现逻辑运算符，但在实际应用中，可以通过逻辑运算符将多个条件组合起来，例如if (( $(echo "$cpu_usage > $cpu_threshold" | bc -l) )) && (( $(echo "$mem_usage > $mem_threshold" | bc -l) )); then ，表示当 CPU 使用率和内存使用量都超过阈值时执行相应操作 。

通过这个实战案例，我们可以看到不同类型的 Shell 运算符如何协同工作，帮助我们实现复杂的系统监控和管理任务。在实际编写脚本时，大家可以根据具体需求灵活运用各种运算符，让脚本更加智能和高效 。

八、总结与展望

在 Shell 编程的世界里，我们探索了多种基本运算符，它们就像构建脚本大厦的基石，每一种都有着独特的作用。算数运算符帮助我们进行基础的数学计算，虽然原生 bash 需要借助工具，但expr等工具让我们能够顺利完成各种数值操作；关系运算符专注于数字的比较，为我们的条件判断提供了重要依据；布尔与逻辑运算符则是处理复杂条件的关键，它们能够将多个条件巧妙地组合起来，控制脚本的执行流程；字符串运算符在文本处理中发挥着重要作用，让我们能够对字符串进行比较、长度判断等操作；文件测试运算符就像是文件的守护者，帮助我们检测文件的各种属性，确保文件操作的安全和正确。

通过服务器资源监控脚本这个实战案例，我们看到了这些运算符如何协同工作，实现复杂的系统管理任务。在实际的编程过程中，大家一定要多动手练习，只有通过不断的实践，才能真正掌握这些运算符的使用技巧 。同时，也要注意运算符使用中的一些细节，比如表达式与运算符之间的空格、条件表达式的括号使用等，这些看似微小的细节，往往会影响脚本的正确性。