编程基础 - 数据类型

编程基础 - 数据类型

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前言

这个问题对于c/c++来说，那至少要有三五章来说明。对于shell来说那太简单了，严格来说，shell并没有数据类型的概念，无论你输入的是字符串还是数字，都是按照字符串类型来存储的。那么我们来看看shell是怎么用字符串实现和其它编程语言一样的功能的。

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一、字符串和数组

• 定义字符串：a是一个字符，ab是字符串。也可以认为a是只有一个字符的字符串。
• 字符串可以用单双引号表示，也可以不用，真是太自由了。'a'、"a"、a是一样的。当然有时是必须有引号的，比如比较运算时。
• 单引号之内不处理所有运算符，比如$和反引号“`”符在单引号内不被当做运算符，只是字符
• 双引号内的运算符会被计算，如图所示：
  
  更复杂的计算也是一样的，单引号内套上双引号也没用：
  
• 用数学的话说：数组是数据的集合，数学中我们表示集合{1,2,3,4,5}，{a,b,c,d,e}，在shell中也有这种数据。这样写：arr=(a b c d e)，不过只能在bash中使用！sh是没有给数组赋值的功能的。我们到bash中演示一下数组，因为sh虽然不能赋值，但可以迭代数组。
  
  用文字再解释一遍，比较容易看明白：

sal@sal-laptop:/etc$ arr=(a b c d e)   # 定义了arr数组，并且赋值 以空格分割圆括号内元素
sal@sal-laptop:/etc$ echo ${arr[@]}    # 显示所有元素 是花括号
a b c d e
sal@sal-laptop:/etc$ echo ${!arr[@]}    # 显示下标，下标就是指导第几个，从0开始
0 1 2 3 4
sal@sal-laptop:/etc$ echo ${#arr[@]}    # 统计有多少个元素
5
sal@sal-laptop:/etc$ echo ${arr[0]}     # 显示第一个，从0开始
a
sal@sal-laptop:/etc$ echo ${arr[3]}     # 显示第三个，从0开始计算的！
d
sal@sal-laptop:/etc$ echo ${arr[5]}     # 显示第五个，从0开始的，所以不存在第5个元素

sal@sal-laptop:/etc$ arr[5]=6          # 添加一个元素，第5个，值是6
sal@sal-laptop:/etc$ echo ${arr[5]}     # 显示第五个，这会有了
6
sal@sal-laptop:/etc$ unset arr[5]      # 删除第5个，就是上面添加的6
sal@sal-laptop:/etc$ echo ${arr[*]}    # 再显示就没有第5个了
a b c d e
sal@sal-laptop:/etc$ unset arr[@]     # 删除数组
sal@sal-laptop:/etc$ echo ${arr[*]}   # 已经删除了

sal@sal-laptop:/etc$ 

shell的数组只能是一维的，说人话就是不能在数组中再套数组，它不能套娃！假设：arr1、arr2是数组，那么arr=(arr1 arr2)是不行的。既然只能是一维的，就可以将数组视作以特殊字符（IFS，默认是空格）来分隔的字符串：

# 以下是在ubuntu20.04中运行的结果
test=('this is' 'a test')
# 大部分语言应该可以像这样写，但shell这样写结果明显不合理
for i in $test; do echo $i; done
this
is
# 换成标准写法，这好像也不太对吧？
for i in ${test[*]}; do echo $i; done
this
is
a
test
# 再来一个，还是不对，更不对了！
for i in "${test[*]}"; do echo $i; done
this is a test
# 换成@来试试，也不对
for i in ${test[@]}; do echo $i; done
this
is
a
test
# 再换个能得到正确结果的写法，这里不仅是* 和 @ 的区别，还有数组外的双引号
for i in "${test[@]}"; do echo $i; done
this is
a test

从上面的例子看出，shell实现数组的功能，就是在折腾字符串。

讲到数组，其实字符串也可以看作是不以空格分割的数据组合嘛，所以对于字符串就有了一套类似数组的方法，可以用来切割字符串：

echo ${s:3} 中3表示从第三个开始到结束。
echo ${s:3:4} 中3表示从第三个开始，后面的4表示取四个，超过可取数量就取所有。
可以用echo ${#s}获取字符串的字符个数。其它删除、替换等方法不常用，这些字符串操作是可以在sh中使用的。

二、数学运算

估计又有聪明人在嘀咕了：作者你忽悠，可劲的忽悠！前一章你还在给我说计算1加到100，还整了个看不懂的程序计算裴波那契数列的第37个数！才回个头的功夫，你又来说shell没有整数！那你来告诉我，前面那是在算什么？

所以shell对于整数的计算要写一大堆乱七八糟看不懂的符号呢，shell是用特殊的写法来表示这是整数计算的。常用的有c=$((1+2))、let c=1+2， 这两种最常用，方括号写法sh不支持。看到了吧，要这么折腾才能算出整数来。看清楚是整数哦，别折腾小数，shell不会算，要报错！要用其它方法计算，如果是c=$((10/3))虽然能算，但结果变量c的值是3哦~

shell中的数学运算符：

• +：对两个整数做加法。
• -：对两个整数做减法。
• *：对两个整数做乘法。
• /：对两个整数做除法。
• **：对两个整数做幂运算。就是几次方，2**3=8
• %：取模运算，第一个整数除以第二个整数求余数。聪明的读者突然觉得shell又能算结果有小数的除法了，先10/3得到3，再10%3得出1，这不就是小学的10/3=3…1
• +=：加等于，在自身基础上加第二个整数。数列例子中i=$i+1可以写作let $((i+=1))。同样存在另几个运算的这种写法-=、*=、/=、%= ，这种写法在shell中不常用。
• -eq： 等于（equal）比较运算要写在方括号中[ 变量 -eq 值 ] ，方括号两边要有空格，下同
• -ne：不等于（not equal）
• -gt： 大于 （greate）
• -lt： 小于（little）
• -ge：大于等于（greate or equal）
• -le：小于等于（little or equal）

那我就是要计算小数怎么办？办法肯定有的，正经Linux中有个计算工具叫bc，可以调用bc来计算，这样写echo 1+2 | bc。我们路由器上的Linux是没有的，但也是能算的：

echo 2 | awk '{print $1**3}'   # $1在这里表示传入awk的第一个参数，以下类似
8
echo 2 3 | awk '{print $1**$2}'
8
echo 10 3 | awk '{print $1/$2}' 
3.33333
echo 10 3.8 | awk '{print $1+$2}' 
13.8

awk很强大的！小数计算在编程中是很少用到的，不用太在意这点。早期的超级计算机经常说：浮点运算每秒多少多少亿次，这个浮点运算就是指带小数的数据计算。现代计算机算除法其实很快了，几个时钟周期就计算出来了，所以现代超算都说每秒运算多少亿亿次了~

shell这个语言设计时就根本没考虑做数学计算的问题，所以不用奇怪shell不能做数学。javascript也一样，甚至js算0.2加0.7等于0.89999999999999。

连超算都不以浮点运算来衡量性能了，更不能用小数计算来衡量编程语言的好坏。shell是Linux自带的语言，生来就是用来控制Linux系统的，是做运维工作第一选择。python语言虽然大多Linux也自带，做运维工作也很好，但很多时候python是用os模块调用shell的，你一样要明白shell语句怎么写，它才能工作。

三、其它运算符

除了整数运算，编程中对字符串的操作其实要多得多。也有比较运算符：

• == 等于，判断两边的字符是否相同，也可以用在数值比较上，其实也可以写成=，但为了和赋值操作符区别开来，不建议使用。写法[ “ab” == “AB” ]，相等返回true，不相等返回false
• !=不等于，判断两边的字符是否不相同，逻辑与上面相反
• -z 判断是否为空，空字符串就是没有一个字符写成这样：""。用法：[ -z "$str" ]，这个工作吧用==也能干[ "$str" == "" ]，str是空的就返回true。
• -n 判断是否不为空，逻辑与上面相反

都说了shell是用于操作Linux系统的，所以它还有一套用于文件的比较运算：

• -e filename 如果 filename 存在，则为true [ -e /var/log/syslog ]
• -d filename 如果 filename 为目录，则为true [ -d /tmp/mydir ]
• -f filename 如果 filename 为常规文件，则为true [ -f /usr/bin/grep ]
• -L filename 如果 filename 为符号链接¹，则为true [ -L /usr/bin/grep ]
• -r filename 如果 filename 可读，则为true [ -r /var/log/syslog ]
• -w filename 如果 filename 可写，则为true [ -w /var/tmp.txt ]
• -x filename 如果 filename 可执行，则为true [ -x /usr/bin/grep ]
• filename1 -nt filename2（new than）如果 filename1 比 filename2 新，则为true [ /tmp/install/etc/services -nt /etc/services ]
• filename1 -ot filename2 （old than）如果 filename1 比 filename2 旧，则为true [ /boot/bzImage -ot arch/i386/boot/bzImage ]

四、逻辑运算

几乎所有语言都要实现逻辑true和false的运算，大多语言都用1和0表示true和false。非0的数就是true，比如python中可以这样来统计非0数的个数：

>>> arr=[2,3,4,0,7,0,3]
>>> len([ i for i in arr if i])
5
>>> 

shell中虽然实现原理不同，但有类似的写法：

bool=1
if [ $bool ];then echo "YES"; fi
YES

if后面的方括号表示比较运算，这里没有比较对象。就是和空字符串比较了，所以可以得到正确的结果。但如果bool=" "，当bool是一个空格时，在大多语言中也表示false，但shell会认为这是一个字符串，打印出YES，可以想象0也是同样的：

bool=" "
if [ "$bool" ];then echo "YES"; fi
YES

所以shell中要进行逻辑运算，需要明确写出比较对象，如[ "$bool" != "" ]才不容易出错。

还有一种逻辑运算，通常用于连接两个比较，比如要求既...又...才...的情况，...或者...就...：

• && 表示和的意思，1 && 1 = 1 ，两边都为true，结果才是true。也用于连接两个命令。
• || 表示或的意思，1 || 0 = 1，有一边为true，结果就是true。
• ! 表示非的意思，!1 = 0，!0 = 1，就是取相反值。

小结

本章的基础知识很重要，想要学会shell，这些基础是必须掌握的。倒不一定要马上背下来，代码多写写，这些自然很快就能掌握的。至于二进制位运算笔者觉得一时半会用不着，而且不好理解，就先放放。

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1. 符号链接是Linux中的一种特殊文件，类似于Windows中快捷方式，它分为软链接和硬链接，软件链接它就相当于Windows的快捷方式。硬链接呢会真的生成一个文件，这个链接文件与源文件相同，相当于自动备份功能。用法：ln 源文件名 硬链接名，ln -s 源文件名 软链接名 ??