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12、条件判断
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Bash 脚本教程
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本章介绍 Bash 脚本的条件判断语法。
本章介绍 Bash 脚本的条件判断语法。 ## if 结构 `if`是最常用的条件判断结构，只有符合给定条件时，才会执行指定的命令。它的语法如下。 ```bash if commands; then commands [elif commands; then commands...] [else commands] fi ``` 这个命令分成三个部分：`if`、`elif`和`else`。其中，后两个部分是可选的。 `if`关键字后面是主要的判断条件，`elif`用来添加在主条件不成立时的其他判断条件，`else`则是所有条件都不成立时要执行的部分。 ```bash if test $USER = "foo"; then echo "Hello foo." else echo "You are not foo." fi ``` 上面的例子中，判断条件是环境变量`$USER`是否等于`foo`，如果等于就输出`Hello foo.`，否则输出其他内容。 `if`和`then`写在同一行时，需要分号分隔。分号是 Bash 的命令分隔符。它们也可以写成两行，这时不需要分号。 ```bash if true then echo 'hello world' fi if false then echo 'it is false' # 本行不会执行 fi ``` 上面的例子中，`true`和`false`是两个特殊命令，前者代表操作成功，后者代表操作失败。`if true`意味着命令部分总是会执行，`if false`意味着命令部分永远不会执行。 除了多行的写法，`if`结构也可以写成单行。 ```bash $ if true; then echo 'hello world'; fi hello world $ if false; then echo "It's true."; fi ``` 注意，`if`关键字后面也可以是一条命令，该条命令执行成功（返回值`0`），就意味着判断条件成立。 ```bash $ if echo 'hi'; then echo 'hello world'; fi hi hello world ``` 上面命令中，`if`后面是一条命令`echo 'hi'`。该命令会执行，如果返回值是`0`，则执行`then`的部分。 `if`后面可以跟任意数量的命令。这时，所有命令都会执行，但是判断真伪只看最后一个命令，即使前面所有命令都失败，只要最后一个命令返回`0`，就会执行`then`的部分。 ```bash $ if false; true; then echo 'hello world'; fi hello world ``` 上面例子中，`if`后面有两条命令（`false;true;`），第二条命令（`true`）决定了`then`的部分是否会执行。 `elif`部分可以有多个。 ```bash #!/bin/bash echo -n "输入一个1到3之间的数字（包含两端）> " read character if [ "$character" = "1" ]; then echo 1 elif [ "$character" = "2" ]; then echo 2 elif [ "$character" = "3" ]; then echo 3 else echo 输入不符合要求 fi ``` 上面例子中，如果用户输入`3`，就会连续判断3次。 ## test 命令 `if`结构的判断条件，一般使用`test`命令，有三种形式。 ```bash # 写法一 test expression # 写法二 [ expression ] # 写法三 [[ expression ]] ``` 上面三种形式是等价的，但是第三种形式还支持正则判断，前两种不支持。 上面的`expression`是一个表达式。这个表达式为真，`test`命令执行成功（返回值为`0`）；表达式为伪，`test`命令执行失败（返回值为`1`）。注意，第二种和第三种写法，`[`和`]`与内部的表达式之间必须有空格。 ```bash $ test -f /etc/hosts $ echo $? 0 $ [ -f /etc/hosts ] $ echo $? 0 ``` 上面的例子中，`test`命令采用两种写法，判断`/etc/hosts`文件是否存在，这两种写法是等价的。命令执行后，返回值为`0`，表示该文件确实存在。 下面把`test`命令的三种形式，用在`if`结构中，判断一个文件是否存在。 ```bash # 写法一 if test -e /tmp/foo.txt ; then echo "Found foo.txt" fi # 写法二 if [ -e /tmp/foo.txt ] ; then echo "Found foo.txt" fi # 写法三 if [[ -e /tmp/foo.txt ]] ; then echo "Found foo.txt" fi ``` ## 判断表达式 `if`关键字后面，跟的是一个命令。这个命令可以是`test`命令，也可以是其他命令。命令的返回值为`0`表示判断成立，否则表示不成立。因为这些命令主要是为了得到返回值，所以可以视为表达式。 常用的判断表达式有下面这些。 ### 文件判断 以下表达式用来判断文件状态。 - `[ -a file ]`：如果 file 存在，则为`true`。 - `[ -b file ]`：如果 file 存在并且是一个块（设备）文件，则为`true`。 - `[ -c file ]`：如果 file 存在并且是一个字符（设备）文件，则为`true`。 - `[ -d file ]`：如果 file 存在并且是一个目录，则为`true`。 - `[ -e file ]`：如果 file 存在，则为`true`。 - `[ -f file ]`：如果 file 存在并且是一个普通文件，则为`true`。 - `[ -g file ]`：如果 file 存在并且设置了组 ID，则为`true`。 - `[ -G file ]`：如果 file 存在并且属于有效的组 ID，则为`true`。 - `[ -h file ]`：如果 file 存在并且是符号链接，则为`true`。 - `[ -k file ]`：如果 file 存在并且设置了它的“sticky bit”，则为`true`。 - `[ -L file ]`：如果 file 存在并且是一个符号链接，则为`true`。 - `[ -N file ]`：如果 file 存在并且自上次读取后已被修改，则为`true`。 - `[ -O file ]`：如果 file 存在并且属于有效的用户 ID，则为`true`。 - `[ -p file ]`：如果 file 存在并且是一个命名管道，则为`true`。 - `[ -r file ]`：如果 file 存在并且可读（当前用户有可读权限），则为`true`。 - `[ -s file ]`：如果 file 存在且其长度大于零，则为`true`。 - `[ -S file ]`：如果 file 存在且是一个网络 socket，则为`true`。 - `[ -t fd ]`：如果 fd 是一个文件描述符，并且重定向到终端，则为`true`。 这可以用来判断是否重定向了标准输入／输出错误。 - `[ -u file ]`：如果 file 存在并且设置了 setuid 位，则为`true`。 - `[ -w file ]`：如果 file 存在并且可写（当前用户拥有可写权限），则为`true`。 - `[ -x file ]`：如果 file 存在并且可执行（有效用户有执行／搜索权限），则为`true`。 - `[ file1 -nt file2 ]`：如果 FILE1 比 FILE2 的更新时间最近，或者 FILE1 存在而 FILE2 不存在，则为`true`。 - `[ file1 -ot file2 ]`：如果 FILE1 比 FILE2 的更新时间更旧，或者 FILE2 存在而 FILE1 不存在，则为`true`。 - `[ FILE1 -ef FILE2 ]`：如果 FILE1 和 FILE2 引用相同的设备和 inode 编号，则为`true`。 下面是一个示例。 ```bash #!/bin/bash FILE=~/.bashrc if [ -e "$FILE" ]; then if [ -f "$FILE" ]; then echo "$FILE is a regular file." fi if [ -d "$FILE" ]; then echo "$FILE is a directory." fi if [ -r "$FILE" ]; then echo "$FILE is readable." fi if [ -w "$FILE" ]; then echo "$FILE is writable." fi if [ -x "$FILE" ]; then echo "$FILE is executable/searchable." fi else echo "$FILE does not exist" exit 1 fi ``` 上面代码中，`$FILE`要放在双引号之中。这样可以防止`$FILE`为空，因为这时`[ -e ]`会判断为真。而放在双引号之中，返回的就总是一个空字符串，`[ -e "" ]`会判断为伪。 ### 字符串判断 以下表达式用来判断字符串。 - `[ string ]`：如果`string`不为空（长度大于0），则判断为真。 - `[ -n string ]`：如果字符串`string`的长度大于零，则判断为真。 - `[ -z string ]`：如果字符串`string`的长度为零，则判断为真。 - `[ string1 = string2 ]`：如果`string1`和`string2`相同，则判断为真。 - `[ string1 == string2 ]` 等同于`[ string1 = string2 ]`。 - `[ string1 != string2 ]`：如果`string1`和`string2`不相同，则判断为真。 - `[ string1 '>' string2 ]`：如果按照字典顺序`string1`排列在`string2`之后，则判断为真。 - `[ string1 '<' string2 ]`：如果按照字典顺序`string1`排列在`string2`之前，则判断为真。 注意，`test`命令内部的`>`和`<`，必须用引号引起来（或者是用反斜杠转义）。否则，它们会被 shell 解释为重定向操作符。 下面是一个示例。 ```bash #!/bin/bash ANSWER=maybe if [ -z "$ANSWER" ]; then echo "There is no answer." >&2 exit 1 fi if [ "$ANSWER" = "yes" ]; then echo "The answer is YES." elif [ "$ANSWER" = "no" ]; then echo "The answer is NO." elif [ "$ANSWER" = "maybe" ]; then echo "The answer is MAYBE." else echo "The answer is UNKNOWN." fi ``` 上面代码中，首先确定`$ANSWER`字符串是否为空。如果为空，就终止脚本，并把退出状态设为`1`。注意，这里的`echo`命令把错误信息`There is no answer.`重定向到标准错误，这是处理错误信息的常用方法。如果`$ANSWER`字符串不为空，就判断它的值是否等于`yes`、`no`或者`maybe`。 注意，字符串判断时，变量要放在双引号之中，比如`[ -n "$COUNT" ]`，否则变量替换成字符串以后，`test`命令可能会报错，提示参数过多。另外，如果不放在双引号之中，变量为空时，命令会变成`[ -n ]`，这时会判断为真。如果放在双引号之中，`[ -n "" ]`就判断为伪。 ### 整数判断 下面的表达式用于判断整数。 - `[ integer1 -eq integer2 ]`：如果`integer1`等于`integer2`，则为`true`。 - `[ integer1 -ne integer2 ]`：如果`integer1`不等于`integer2`，则为`true`。 - `[ integer1 -le integer2 ]`：如果`integer1`小于或等于`integer2`，则为`true`。 - `[ integer1 -lt integer2 ]`：如果`integer1`小于`integer2`，则为`true`。 - `[ integer1 -ge integer2 ]`：如果`integer1`大于或等于`integer2`，则为`true`。 - `[ integer1 -gt integer2 ]`：如果`integer1`大于`integer2`，则为`true`。 下面是一个用法的例子。 ```bash #!/bin/bash INT=-5 if [ -z "$INT" ]; then echo "INT is empty." >&2 exit 1 fi if [ $INT -eq 0 ]; then echo "INT is zero." else if [ $INT -lt 0 ]; then echo "INT is negative." else echo "INT is positive." fi if [ $((INT % 2)) -eq 0 ]; then echo "INT is even." else echo "INT is odd." fi fi ``` 上面例子中，先判断变量`$INT`是否为空，然后判断是否为`0`，接着判断正负，最后通过求余数判断奇偶。 ### 正则判断 `[[ expression ]]`这种判断形式，支持正则表达式。 ```bash [[ string1 =~ regex ]] ``` 上面的语法中，`regex`是一个正则表示式，`=~`是正则比较运算符。 下面是一个例子。 ```bash #!/bin/bash INT=-5 if [[ "$INT" =~ ^-?[0-9]+$ ]]; then echo "INT is an integer." exit 0 else echo "INT is not an integer." >&2 exit 1 fi ``` 上面代码中，先判断变量`INT`的字符串形式，是否满足`^-?[0-9]+$`的正则模式，如果满足就表明它是一个整数。 ### test 判断的逻辑运算 通过逻辑运算，可以把多个`test`判断表达式结合起来，创造更复杂的判断。三种逻辑运算`AND`，`OR`，和`NOT`，都有自己的专用符号。 - `AND`运算：符号`&&`，也可使用参数`-a`。 - `OR`运算：符号`||`，也可使用参数`-o`。 - `NOT`运算：符号`!`。 下面是一个`AND`的例子，判断整数是否在某个范围之内。 ```bash #!/bin/bash MIN_VAL=1 MAX_VAL=100 INT=50 if [[ "$INT" =~ ^-?[0-9]+$ ]]; then if [[ $INT -ge $MIN_VAL && $INT -le $MAX_VAL ]]; then echo "$INT is within $MIN_VAL to $MAX_VAL." else echo "$INT is out of range." fi else echo "INT is not an integer." >&2 exit 1 fi ``` 上面例子中，`&&`用来连接两个判断条件：大于等于`$MIN_VAL`，并且小于等于`$MAX_VAL`。 使用否定操作符`!`时，最好用圆括号确定转义的范围。 ```bash if [ ! \( $INT -ge $MIN_VAL -a $INT -le $MAX_VAL \) ]; then echo "$INT is outside $MIN_VAL to $MAX_VAL." else echo "$INT is in range." fi ``` 上面例子中，`test`命令内部使用的圆括号，必须使用引号或者转义，否则会被 Bash 解释。 ### 算术判断 Bash 还提供了`((...))`作为算术条件，进行算术运算的判断。 ```bash if ((3 > 2)); then echo "true" fi ``` 上面代码执行后，会打印出`true`。 注意，算术判断不需要使用`test`命令，而是直接使用`((...))`结构。这个结构的返回值，决定了判断的真伪。 如果算术计算的结果是非零值，则表示判断成立。这一点跟命令的返回值正好相反，需要小心。 ```bash $ if ((1)); then echo "It is true."; fi It is true. $ if ((0)); then echo "It is true."; else echo "it is false."; fi It is false. ``` 上面例子中，`((1))`表示判断成立，`((0))`表示判断不成立。 算术条件`((...))`也可以用于变量赋值。 ```bash $ if (( foo = 5 ));then echo "foo is $foo"; fi foo is 5 ``` 上面例子中，`(( foo = 5 ))`完成了两件事情。首先把`5`赋值给变量`foo`，然后根据返回值`5`，判断条件为真。 注意，赋值语句返回等号右边的值，如果返回的是`0`，则判断为假。 ```bash $ if (( foo = 0 ));then echo "It is true.";else echo "It is false."; fi It is false. ``` 下面是用算术条件改写的数值判断脚本。 ```bash #!/bin/bash INT=-5 if [[ "$INT" =~ ^-?[0-9]+$ ]]; then if ((INT == 0)); then echo "INT is zero." else if ((INT < 0)); then echo "INT is negative." else echo "INT is positive." fi if (( ((INT % 2)) == 0)); then echo "INT is even." else echo "INT is odd." fi fi else echo "INT is not an integer." >&2 exit 1 fi ``` 只要是算术表达式，都能用于`((...))`语法，详见《Bash 的算术运算》一章。 ### 普通命令的逻辑运算 如果`if`结构使用的不是`test`命令，而是普通命令，比如上一节的`((...))`算术运算，或者`test`命令与普通命令混用，那么可以使用 Bash 的命令控制操作符`&&`（AND）和`||`（OR），进行多个命令的逻辑运算。 ```bash $ command1 && command2 $ command1 || command2 ``` 对于`&&`操作符，先执行`command1`，只有`command1`执行成功后， 才会执行`command2`。对于`||`操作符，先执行`command1`，只有`command1`执行失败后， 才会执行`command2`。 ```bash $ mkdir temp && cd temp ``` 上面的命令会创建一个名为`temp`的目录，执行成功后，才会执行第二个命令，进入这个目录。 ```bash $ [ -d temp ] || mkdir temp ``` 上面的命令会测试目录`temp`是否存在，如果不存在，就会执行第二个命令，创建这个目录。这种写法非常有助于在脚本中处理错误。 ```bash [ ! -d temp ] && exit 1 ``` 上面的命令中，如果`temp`子目录不存在，脚本会终止，并且返回值为`1`。 下面就是`if`与`&&`结合使用的写法。 ```bash if [ condition ] && [ condition ]; then command fi ``` 下面是一个示例。 ```bash #! /bin/bash filename=$1 word1=$2 word2=$3 if grep $word1 $filename && grep $word2 $filename then echo "$word1 and $word2 are both in $filename." fi ``` 上面的例子只有在指定文件里面，同时存在搜索词`word1`和`word2`，就会执行`if`的命令部分。 下面的示例演示如何将一个`&&`判断表达式，改写成对应的`if`结构。 ```bash [[ -d "$dir_name" ]] && cd "$dir_name" && rm * # 等同于 if [[ ! -d "$dir_name" ]]; then echo "No such directory: '$dir_name'" >&2 exit 1 fi if ! cd "$dir_name"; then echo "Cannot cd to '$dir_name'" >&2 exit 1 fi if ! rm *; then echo "File deletion failed. Check results" >&2 exit 1 fi ``` ## case 结构 `case`结构用于多值判断，可以为每个值指定对应的命令，跟包含多个`elif`的`if`结构等价，但是语义更好。它的语法如下。 ```bash case expression in pattern ) commands ;; pattern ) commands ;; ... esac ``` 上面代码中，`expression`是一个表达式，`pattern`是表达式的值或者一个模式，可以有多条，用来匹配多个值，每条以两个分号（`;`）结尾。 ```bash #!/bin/bash echo -n "输入一个1到3之间的数字（包含两端）> " read character case $character in 1 ) echo 1 ;; 2 ) echo 2 ;; 3 ) echo 3 ;; * ) echo 输入不符合要求 esac ``` 上面例子中，最后一条匹配语句的模式是`*`，这个通配符可以匹配其他字符和没有输入字符的情况，类似`if`的`else`部分。 下面是另一个例子。 ```bash #!/bin/bash OS=$(uname -s) case "$OS" in FreeBSD) echo "This is FreeBSD" ;; Darwin) echo "This is Mac OSX" ;; AIX) echo "This is AIX" ;; Minix) echo "This is Minix" ;; Linux) echo "This is Linux" ;; *) echo "Failed to identify this OS" ;; esac ``` 上面的例子判断当前是什么操作系统。 `case`的匹配模式可以使用各种通配符，下面是一些例子。 - `a)`：匹配`a`。 - `a|b)`：匹配`a`或`b`。 - `[[:alpha:]])`：匹配单个字母。 - `???)`：匹配3个字符的单词。 - `*.txt)`：匹配`.txt`结尾。 - `*)`：匹配任意输入，通过作为`case`结构的最后一个模式。 ```bash #!/bin/bash echo -n "输入一个字母或数字 > " read character case $character in [[:lower:]] | [[:upper:]] ) echo "输入了字母 $character" ;; [0-9] ) echo "输入了数字 $character" ;; * ) echo "输入不符合要求" esac ``` 上面例子中，使用通配符`[[:lower:]] | [[:upper:]]`匹配字母，`[0-9]`匹配数字。 Bash 4.0之前，`case`结构只能匹配一个条件，然后就会退出`case`结构。Bash 4.0之后，允许匹配多个条件，这时可以用`;;&`终止每个条件块。 ```bash #!/bin/bash # test.sh read -n 1 -p "Type a character > " echo case $REPLY in [[:upper:]]) echo "'$REPLY' is upper case." ;;& [[:lower:]]) echo "'$REPLY' is lower case." ;;& [[:alpha:]]) echo "'$REPLY' is alphabetic." ;;& [[:digit:]]) echo "'$REPLY' is a digit." ;;& [[:graph:]]) echo "'$REPLY' is a visible character." ;;& [[:punct:]]) echo "'$REPLY' is a punctuation symbol." ;;& [[:space:]]) echo "'$REPLY' is a whitespace character." ;;& [[:xdigit:]]) echo "'$REPLY' is a hexadecimal digit." ;;& esac ``` 执行上面的脚本，会得到下面的结果。 ```bash $ test.sh Type a character > a 'a' is lower case. 'a' is alphabetic. 'a' is a visible character. 'a' is a hexadecimal digit. ``` 可以看到条件语句结尾添加了`;;&`以后，在匹配一个条件之后，并没有退出`case`结构，而是继续判断下一个条件。 ## 参考链接 - [The Linux Command Line](http://linuxcommand.org/tlcl.php), William Shotts
