Shell 运算符详解（新手详细版）
本文档面向零基础新手，从“Shell 里有哪些运算、怎么写”讲起，详细说明算术运算、字符串操作、文件测试、比较运算、逻辑运算、位运算等，并配有大量示例。
一、Shell 里有哪些“运算”？
1.1 大致分类
- 算术运算：加减乘除、取余、自增等（数字）
- 字符串：拼接、长度、子串、比较、是否为空
- 文件测试：是否存在、是否可读、是文件还是目录等
- 比较运算：相等、不等、大于、小于（数字或字符串）
- 逻辑运算：与、或、非（用于条件判断）
- 位运算：按位与、或、异或等（少用，了解即可）
Shell 默认没有“浮点数”，算术一般是整数；需要小数可用 bc 等外部命令。
二、算术运算
2.1 用 $(( )) 做运算（推荐）
$(( 表达式 )) 会先算表达式，再把结果当成一个“值”参与命令。
表达式里变量可以不加 $（加了也行），运算符两侧可以有空格。
a=10
b=3
echo $(( a + b ))
# 13
echo $(( a - b ))
# 7
echo $(( a * b ))
# 30
echo $(( a / b ))
# 3（整除）
echo $(( a % b ))
# 1（取余）运算符：+、-、*、/、%（取余）；** 表示乘方（部分 Shell 支持，Bash 支持）。
echo $(( 2 ** 10 ))
# 10242.2 自增、自减
在 $(( )) 或 let 里可以用 ++、—：
i=5
echo $(( i++ ))
# 5（先取值再加 1，i 变成 6）
echo $(( ++i ))
# 7（先加 1 再取值，i 变成 7)
j=10
echo $(( j-- ))
# 10
echo $(( --j ))
# 82.3 把结果存回变量
用赋值把运算结果存起来：
sum=$(( 3 + 5 ))
echo $sum
# 8
count=0
count=$(( count + 1 ))
echo $count
# 12.4 let 命令（也可做算术）
let “表达式” 会计算表达式，并可用于给变量赋值；表达式里不要写 $，且通常用引号包起来。
let "x=5+3"
echo $x
# 8
let "y+=2"
# 等价于 y=$(( y+2 ))日常更常用 $(( ))，因为可以直接 echo $(( … )) 或 x=$(( … ))。
2.5 expr（老式，了解即可）
expr 是外部命令，用于简单算术和字符串长度等；运算符和数字之间要有空格，* 要转义。
expr 10 + 2
# 12
expr 10 * 2
# 20新脚本建议用 $(( ))，不必依赖 expr。
2.6 小数运算：用 bc
Shell 自身只做整数运算；要小数用 bc：
echo "scale=2; 10/3" | bc
# 3.33
echo "3.14 + 2.5" | bc
# 5.64scale=2 表示保留 2 位小数。
2.7 算术运算小结
| 运算符 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|
| + – * / | 加减乘除 | $(( a + b )) |
| % | 取余 | $(( 10 % 3 )) → 1 |
| ** | 乘方（Bash） | $(( 2 ** 3 )) → 8 |
| ++ — | 自增自减 | $(( i++ )) |
| = += -= 等 | 赋值、复合赋值 | 在 (( )) 或 let 里用 |
三、字符串相关
3.1 字符串拼接（直接并排）
Shell 里字符串“拼接”就是把变量或字面量写在一起，中间可加空格（空格会保留在结果里）。
a="Hello"
b="World"
echo "$a $b"
# Hello World
echo "$a, $b"
# Hello, World3.2 字符串长度：${#变量名}
s="hello"
echo ${#s}
# 53.3 子串：${变量:起始:长度}
- 起始从 0 开始；可省略长度表示到末尾。
- 若起始为负数，表示从末尾往前数（部分 Shell 支持）。
s="abcdef"
echo ${s:0:3}
# abc
echo ${s:2:2}
# cd
echo ${s:2}
# cdef（从下标 2 到末尾）3.4 字符串“替换”：${var/旧/新}
- ${var/旧/新}：第一个“旧”换成“新”。
- ${var//旧/新}：所有“旧”换成“新”。
- 不写“新”相当于删除。
path="/home/user/file.txt"
echo ${path/file/newfile}
# /home/user/newfile.txt
echo ${path////_}
# _home_user_file.txt（把所有 / 换成 _）3.5 默认值、空值处理（和参数类似）
- ${var:-默认}：var 未设或为空时用“默认”。
- ${var:=默认}：未设或为空时给 var 赋值并展开。
- ${var:?错误信息}：未设或为空时报错退出。
- ${var:+有值时的替换}：有值才替换。
unset x
echo "${x:-未设置}"
# 未设置
echo "${x:=0}"
# 0（x 被设为 0）3.6 字符串比较（在 [ ] 或 [[ ]] 里）
- =、==：相等；!=：不等。
- -z “串”：长度为 0；-n “串”：长度非 0。
- 建议变量加双引号：
[ "$a" = "$b" ]。
a="hello"
b="hello"
if [ "$a" = "$b" ]; then
echo "相等"
fi
if [ -z "$a" ]; then
echo "为空"
else
echo "非空"
fi四、文件测试运算符
在 [ ] 或 [[ ]] 里用来判断“文件/路径”的状态；test 命令等价于 [ ]。
4.1 存在与类型
| 写法 | 含义 |
|---|---|
| -e 路径 | 存在（文件或目录） |
| -f 路径 | 存在且为普通文件 |
| -d 路径 | 存在且为目录 |
| -L 路径 | 存在且为符号链接 |
| -b 路径 | 块设备 |
| -c 路径 | 字符设备 |
4.2 权限与属性
| 写法 | 含义 |
|---|---|
| -r 路径 | 可读 |
| -w 路径 | 可写 |
| -x 路径 | 可执行 |
| -s 路径 | 存在且大小大于 0 |
| -N 路径 | 自上次读后是否被修改（部分 Shell） |
4.3 比较两个文件
| 写法 | 含义 |
|---|---|
| 文件1 -nt 文件2 | 文件1 比 文件2 新（newer than） |
| 文件1 -ot 文件2 | 文件1 比 文件2 旧（older than） |
| 文件1 -ef 文件2 | 同一设备同一 inode（硬链接或同一文件） |
示例：
if [ -f "$1" ]; then
echo "$1 是文件"
fi
if [ -d "/tmp" ]; then
echo "/tmp 是目录"
fi
if [ -r "$file" ]; then
echo "可读"
fi五、数值比较（在 [ ] 里）
在 [ ] 中比较数字要用下面这些，不能用 =、<、>（会按字符串比较）：
| 写法 | 含义 |
|---|---|
| -eq | 等于（equal） |
| -ne | 不等于（not equal） |
| -gt | 大于（greater than） |
| -ge | 大于等于 |
| -lt | 小于（less than） |
| -le | 小于等于 |
示例：
a=10
b=5
if [ "$a" -gt "$b" ]; then
echo "a 大于 b"
fi
if [ "$a" -eq 10 ]; then
echo "a 等于 10"
fi注意：变量建议加引号；若变量为空，会变成 [ -gt 5 ] 等错误形式，所以先检查是否为空或数字更稳妥。
六、逻辑运算
6.1 在 [ ] 里：-a、-o、!
| 写法 | 含义 |
|---|---|
| ! 条件 | 非 |
| 条件1 -a 条件2 | 与（and） |
| 条件1 -o 条件2 | 或（or） |
if [ -f file.txt -a -r file.txt ]; then
echo "存在且可读"
fi
if [ ! -d "/不存在的路径" ]; then
echo "不是目录或不存在"
fi6.2 用 &&、|| 连接命令（推荐）
命令1 && 命令2：命令1 成功（退出码 0）才执行命令2。
命令1 || 命令2：命令1 失败（非 0）才执行命令2。
[ -f file.txt ] && echo "存在"
mkdir backup || echo "创建失败"在 [[ ]] 里可以直接写 &&、||、!：
if [[ -f file.txt && -r file.txt ]]; then
echo "存在且可读"
fi6.3 逻辑与算术混合（在 (( )) 里）
(( )) 里可以做算术并当条件：非 0 为真，0 为假。
a=5
if (( a > 0 && a < 10 )); then
echo "a 在 0 到 10 之间"
fi七、位运算（了解即可）
在 $(( )) 里支持按位运算：
| 运算符 | 含义 |
|---|---|
| & | 按位与 |
| | | 按位或 |
| ^ | 按位异或 |
| ~ | 按位取反 |
| <> | 左移、右移 |
echo $(( 5 & 3 ))
# 1
echo $(( 5 | 3 ))
# 7
echo $(( 5 ^ 3 ))
# 6
echo $(( 1 << 4 ))
# 16八、赋值与复合赋值
8.1 普通赋值
name="张三"
count=0注意：= 两边不能有空格，否则会被当成命令和参数。
8.2 算术复合赋值（在 (( )) 里）
x=10
(( x += 5 ))
echo $x
# 15
(( x *= 2 ))
echo $x
# 308.3 字符串“追加”（拼接后赋值）
s="hello"
s="$s world"
echo $s
# hello world九、[[ ]] 里的比较与正则
在 [[ ]] 中：
- ==、!= 可用于字符串比较；<、> 按字典序（或当前 locale）。
- =~ 表示“左边字符串”匹配“右边正则”。
s="hello world"
if [[ "$s" =~ ^hello ]]; then
echo "以 hello 开头"
fi
if [[ "$s" == *world* ]]; then
echo "包含 world（通配）"
fi十、运算符优先级（简要）
算术 $(( )) 里：先乘除取余，后加减；可用 () 改变顺序。
逻辑：! 最高，再 &&，再 ||。
写复杂式子时多用小括号提高可读性。
echo $(( (1+2) * 3 ))
# 9十一、实用示例汇总
11.1 算术
# 求和
sum=$(( 10 + 20 ))
# 自增
i=0
i=$(( i + 1 ))
# 取余判断奇偶
if [ $(( n % 2 )) -eq 0 ]; then
echo "偶数"
fi
# 小数
result=$(echo "scale=2; 10/3" | bc)11.2 字符串
# 长度
len=${#str}
# 子串
sub=${str:0:5}
# 默认值
name=${1:-"访客"}
# 比较
[ "$a" = "$b" ]
[ -n "$a" ]11.3 文件与数值比较
[ -f "$file" ]
[ -d "$dir" ]
[ "$count" -gt 0 ]
[ "$count" -le 100 ]11.4 逻辑组合
[[ -f f && -r f ]]
[ "$x" -gt 0 -a "$x" -lt 10 ]
cmd1 && cmd2
cmd1 || cmd2十二、常见坑与建议
- 赋值 = 两边不能有空格：
x=1正确，x = 1会报错。 - 数字比较用 -eq 等：在 [ ] 里用 -eq、-gt，不用 =、>（会当字符串）。
- 变量加引号：
[ "$a" = "$b" ]，避免空或含空格出错。 - 整数除法：
$(( 10/3 ))是 3，要小数用 bc。 - [[ ]] 与 [ ]：Bash 下推荐 [[ ]] 做条件，支持 &&、||、=~。
十三、速查表
| 类型 | 写法示例 |
|---|---|
| 算术 | $(( a+b ))、$(( a**2 ))、$(( i++ )) |
| 字符串长度 | ${#var} |
| 子串 | ${var:0:5}、${var:2} |
| 字符串替换 | ${var/旧/新}、${var//旧/新} |
| 默认值 | ${var:-默认}、${var:=默认} |
| 文件测试 | -f、-d、-r、-e 等 |
| 数值比较 | -eq、-ne、-gt、-lt、-ge、-le |
| 字符串比较 | =、!=、-z、-n |
| 逻辑 | !、-a、-o、&&、|| |
| 位运算 | $(( a & b ))、$(( a << 1 )) |
十四、小结
- 算术：用 $(( )) 或 let；只有整数，小数用 bc；注意 / 整除、% 取余、++/–。
- 字符串：拼接并排写；${#var} 长度；${var:起:长} 子串；${var/旧/新} 替换；比较用 =、!=、-z、-n。
- 文件：-f、-d、-r、-e 等在 [ ] 里用。
- 数值比较：[ ] 里用 -eq、-gt 等；逻辑用 -a、-o、! 或 &&、||；[[ ]] 里可用 =~ 正则。
- 赋值：= 两边无空格；复合赋值在 (( )) 里用 += 等。
多写几段脚本练算术、字符串长度与子串、文件判断、数值与逻辑比较，再结合 Shell流程控制.md、Shell传递参数.md 一起用，运算符就能用熟。
*文档以 Bash 为准；sh 或其它 Shell 在 *、(( )) 等上可能略有差异。