Linux基础教程（十七）Shell 基本运算符：别只会ls了！解锁Shell运算符の魔法手册，让你的终端不再是“木头人”

引言：你的Shell，不止是传话筒

当你第一次打开Linux终端，输入ls并按下回车，看到一列文件蹦出来时，你可能会觉得：“哇，我好黑客！” 但很快你会发现，你就像一个在魔法世界里只会说“你好”的麻瓜，面对强大的魔法（自动化、条件判断、复杂计算）只能干瞪眼。

Shell的真正力量，不在于你记得多少条命令，而在于你如何用运算符这条“魔法语法”，将一条条简单的命令（咒语）编织成强大的脚本魔法。今天，我们就来掰开揉碎，看看Shell运算符这颗“瑞士军刀”上的每一个神奇刀片。

第一章：算术运算符——Shell的数学脑壳

没错，Shell这个文本大佬其实也能做数学题！但它的数学方式有点特别，需要我们动用一点小魔法。

1.1 魔法咒语：let, (()), expr和$[]

Shell原生不支持简单的数学运算，像var=1+1只会让你得到一个字符串“1+1”。我们需要魔法符咒来激活它的计算能力。

let命令： 专为计算而生。

# 示例1：基础计算
let "sum = 5 + 7" # 加法
let "diff = 10 - 3" # 减法
let "product = 4 * 6" # 乘法（注意！不要用×）
let "quotient = 15 / 4" # 除法（结果是整数3，因为这是整数除法）
let "modulus = 15 % 4" # 取余（结果是3）
echo "5+7=$sum, 15÷4余$modulus"

双小括号(( ))： 现代bash中更推荐的“魔法阵”，更加简洁强大。它内部的变量不需要$符号。

# 示例2：双小括号的妙用
a=10
b=3
(( a++ )) # 自增1，相当于 a=a+1，现在a=11
(( b-- )) # 自减1，相当于 b=b-1，现在b=2
(( result = a * b )) # 乘法，11*2=22
echo "结果是：$result"

# 还可以直接用于if判断
if (( a > b && a < 20 )); then
    echo "a比b大并且小于20"
fi

古董级工具：expr （了解一下即可，基本被淘汰）

# 示例3：expr的用法（注意空格！）
result=`expr 2 + 2` # 反引号获取命令输出
echo "2 + 2 = $result"
# 缺点：操作符需要转义，例如乘号要写 \*

1.2 实战小剧场：一个简单的计算器脚本

#!/bin/bash
# 文件名：simple_calc.sh
echo "欢迎使用社畜专用摸鱼计算器"
read -p "输入第一个数字: " num1
read -p "输入第二个数字: " num2

(( sum=num1+num2 ))
(( diff=num1-num2 ))
(( prod=num1*num2 ))
(( quot=num1/num2 ))
(( mod=num1%num2 ))

echo "-----结果如下-----"
echo "$num1 + $num2 = $sum"
echo "$num1 - $num2 = $diff"
echo "$num1 * $num2 = $prod"
echo "$num1 / $num2 = $quot (整数商)"
echo "$num1 % $num2 = $mod (余数)"

运行一下，你就在终端里拥有了一个专属计算器！

第二章：关系运算符——Shell的“比较之心”

关系运算符用于比较两个值，通常用在条件判断中，是脚本拥有“判断力”的关键。它们有两种主要形式：用于整数的-eq系列和用于字符串的=系列。千万别搞混！

2.1 数字比较（在[ ]或test命令中使用）

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

# 示例4：数字比较
num1=10
num2=20

if [ $num1 -lt $num2 ]; then # 注意括号内的空格！
    echo "$num1 确实小于 $num2"
else
    echo "反直觉数学出现了！"
fi

2.2 字符串比较

• = 或 ==： 等于（判断字符串是否相同）
• !=： 不等于
• -z： 检查字符串长度是否为零（Zero）
• -n： 检查字符串长度是否非零（Non-zero）

# 示例5：字符串比较
name1="Neo"
name2="Smith"

if [ "$name1" != "$name2" ]; then
    echo "欢迎救世主 $name1，你不是特工 $name2"
fi

empty_str=""
if [ -z "$empty_str" ]; then
    echo "这个变量是空的，像个没睡醒的脑子。"
fi

⚠️血泪警告：如果你用-eq去比较字符串，或者用=去比较数字，Shell会给你一堆看不懂的错误，或者产生诡异的逻辑bug。记住：数字比大小，字符串比内容。

第三章：布尔与逻辑运算符——Shell的“逻辑脑”

想让脚本做出更复杂的决策？你需要布尔逻辑。

• !： 非（NOT），取反。
• -o： 或（OR），在[ ]内使用。
• -a： 与（AND），在[ ]内使用。
• &&： 逻辑与（AND），更常用，用于连接命令。
• ||： 逻辑或（OR），更常用，用于连接命令。

&&和||的用法非常巧妙：

• 命令1 && 命令2： 只有命令1成功执行（返回0）后，命令2才会执行。
• 命令1 || 命令2： 只有命令1执行失败（返回非0）后，命令2才会执行。

# 示例6：逻辑运算符实战
file="important_document.txt"

# 如果文件存在且可读，就打印其内容
[ -f "$file" ] && [ -r "$file" ] && cat "$file"

# 如果拷贝文件失败，就打印错误信息并退出
cp "$file" /backup/ || { echo "备份失败！世界要毁灭了！"; exit 1; }

# 复杂的逻辑判断
age=25
if [ $age -gt 18 ] && [ $age -lt 30 ]; then
    echo "你是年轻的打工人。"
fi
# 等价于
if [ $age -gt 18 -a $age -lt 30 ]; then
    echo "你依然是年轻的打工人。"
fi

第四章：字符串运算符——Shell的“文本侦探”

除了比较，Shell还对字符串提供了专属调查工具。

• =： 检测两字符串是否相同。
• !=： 检测两字符串是否不同。
• -z： 检测字符串长度是否为0。
• -n： 检测字符串长度是否不为0。
• [ $string ]： 检测字符串是否不为空（类似-n）。

# 示例7：字符串侦探事务所
username=$1 # 获取脚本的第一个参数

if [ -z "$username" ]; then
    echo "错误：用户名不能为空，你这记性！"
    exit 1
fi

if [ -n "$username" ]; then
    echo "正在为用户 '$username' 创建账户..."
    # ... 相关操作
fi

default_name="喵星人"
final_name=${username:-$default_name} # 如果username未设置或为空，则使用default_name
echo "你好，$final_name！"

第五章：文件测试运算符——Shell的“万物感知”

这是Shell运算符中最实用、最强大的部分之一。它可以让你不打开文件就知道关于它的一切。

• -e： 文件/目录是否存在（Exist）
• -f： 是否存在且为普通文件（File）
• -d： 是否存在且为目录（Directory）
• -r： 是否可读（Readable）
• -w： 是否可写（Writable）
• -x： 是否可执行（eXecutable）
• -s： 文件大小是否大于0（非空文件）
• -L： 是否存在且为符号链接（Link）

# 示例8：文件检测综合脚本
file_path="/etc/passwd"

echo开始检测文件 $file_path...

if [ -e "$file_path" ]; then
    echo "✓ 文件存在。"

    if [ -f "$file_path" ]; then
        echo "✓ 它是一个普通文件。"
    fi

    if [ -d "$file_path" ]; then
        echo "✓ 它是一个目录。"
    fi

    if [ -r "$file_path" ]; then
        echo "✓ 我可读。"
    fi

    if [ -w "$file_path" ]; then
        echo "⚠️  我可写！普通用户能改这个文件？这可能有安全风险！"
    fi

    if [ -s "$file_path" ]; then
        echo "✓ 我不是空文件。"
    fi
else
    echo "✗ 文件不存在！"
fi

这个功能在写安装脚本、备份脚本、部署脚本时极其有用，可以避免很多低级错误。

终章：融会贯通——打造你的第一个智能脚本

现在，让我们把所有的魔法融合起来，写一个有点用的脚本：自动备份并检查脚本。

#!/bin/bash
# 文件名：smart_backup.sh

# 定义源文件和目标目录
source_file="./my_work.txt"
backup_dir="./backup"

# 1. 检查源文件是否存在且可读
if [ ! -f "$source_file" ]; then # 注意 [!] 的用法
    echo "错误：源文件 $source_file 不存在！"
    exit 1
elif [ ! -r "$source_file" ]; then
    echo "错误：源文件不可读！"
    exit 1
else
    echo "✓ 源文件检查通过。"
fi

# 2. 检查备份目录是否存在，不存在则创建
if [ ! -d "$backup_dir" ]; then
    echo "备份目录不存在，正在创建..."
    mkdir -p "$backup_dir"
    if [ $? -ne 0 ]; then # 判断上一条命令(mkdir)是否成功
        echo "创建备份目录失败！"
        exit 1
    fi
    echo "✓ 备份目录创建成功。"
fi

# 3. 执行备份（添加时间戳）
backup_file="$backup_dir/my_work_$(date +%Y%m%d_%H%M%S).bak"
cp "$source_file" "$backup_file"

# 4. 检查备份是否成功
if [ $? -eq 0 ] && [ -s "$backup_file" ]; then
    echo "✓ 备份成功！文件已保存为: $backup_file"
else
    echo "✗ 备份失败！请检查磁盘空间或权限。"
    exit 1
fi

echo "🎉 所有操作已完成！可以安心摸鱼了。"

这个脚本综合运用了文件测试、布尔逻辑、算术（$?获取退出状态码）和字符串，是一个真正有用的小工具。

结语：从麻瓜到法师

看，Shell的世界不再是冰冷的命令罗列。通过灵活运用这些运算符，你的脚本获得了计算、比较、判断、探测的能力，变得真正“智能”起来。

现在，放下ls和cd，拿起-eq、&&和-f，开始你的Shell魔法师生涯吧！记住，伟大的自动化不是一蹴而就的，而是由一个一个聪明的运算符和条件判断构建起来的。

祝你编程愉快，法力无边！