Арифметика у

Про концепцію Арифметика

Bash уміє виконувати арифметичні дії, але лише з цілими числами. Якщо потрібні обчислення з плаваючою комою, нам доведеться звернутися до якоїсь зовнішньої програми (наприклад, awk або bc).

Арифметичні оператори перелічено (у порядку пріоритету) в посібнику: Арифметика оболонки.

Крім того, Bash виконує арифметичні дії лише в певних місцях (які називають арифметичними «контекстами»).

Арифметичне розгортання

Арифметичне розгортання має такий самий вигляд, як підстановка команд, але з подвійними дужками.

$(( expression ))

Цей синтаксис розгортається в результат обчислення виразу. Його часто використовують, щоб зберегти результат у змінній:

x=$(( 3 + 4 ))

x=$(( 3 + 4 ))
y=$((5+6))

Арифметична умовна конструкція

Арифметичну умовну конструкцію виконують у подвійних дужках без провідного $:

(( expression ))

Вона не розгортається в результат. Натомість вона формує статус виходу.

• Статус виходу дорівнює 0 (успіх), якщо результат виразу ненульовий.
• Статус виходу дорівнює 1 (невдача), якщо результат виразу нуль.

Цей синтаксис зазвичай використовують у двох місцях:

1. як частину COMMAND в умовній конструкції if або в циклі while.

   if (( x == y - 1 )); then ...
   while (( y > 0 )); do ...
   

2. як окрему команду, щоб змінити значення змінної.

   (( x = x + 1 ))
   echo "new value for x is $x"
   

   Caution

   Будьмо обережні, поєднуючи арифметику в такий спосіб із set -e. Якщо вираз обчислюється в нуль, статус виходу буде ненульовим, і Bash завершить роботу.

   x=0
   (( x++ ))
   echo "you will see this"
   
   set -e
   x=0
   (( x++ ))
   echo "shell exits on the previous line; you won't see this"
   

   Докладніше про оператор ++ розповідає стаття Postincrement vs Preincrement

Інші місця з арифметичним контекстом

Є ще кілька місць, де діє арифметичний контекст:

• Арифметичний цикл for.

  for (( i = 0; i < 10; i++ )); do
      echo "$i"
  done
  

• Частина з індексом у масиві з числовими індексами.

  echo "The next element is ${array[x + 1]}"
  # ................................^^^^^
  

  Докладніше про масиви читайте в документі концепції Масиви.

• Частини зі зсувом і довжиною в розширенні ${var:offset:length}.

• Вбудована команда let.

  • Зауважимо, що (( expression )) має перевагу над let "expresson". На відміну від арифметичної умовної конструкції, вираз let підлягає розгортанню імен файлів і розбиттю на слова, тож його потрібно брати в лапки.

• Присвоєння змінній, коли змінна має «атрибут цілого числа».

  # variable x does not have the integer attribute
  x="3 + 4"
  declare -p x      # => declare -- x="3 + 4"
  
  # variable y has the integer attribute
  declare -i y
  y="4 + 5"
  declare -p y      # => declare -i y="9"
  

  Note

  На думку автора, declare -i має обмежене застосування. Його основна перевага в тому, що він дозволяє «голу» арифметику (без синтаксису арифметичного виразу). Це може заплутати тих, хто читає код, адже арифметичні вирази обчислюються в несподіваних місцях.

Використання змінних в арифметичних виразах

Ось одна особливість арифметичних контекстів, яка покращує читабельність.

height=10
width=20
area=$(( height * width ))

Звернімо увагу: у змінних в арифметичному виразі немає знаків долара $. Bash це дозволяє. Завдяки цьому вирази читаються набагато легше.

У посібнику сказано:

Усередині виразу на змінні оболонки можна також посилатися за іменем, не використовуючи синтаксис підстановки параметрів.

Це працює навіть для елементів масиву:

point1=(10 15)  # these are (x, y) coordinates
point2=(20 7)
distance_squared=$(( (point1[0] - point2[0])**2 + (point1[1] - point2[1])**2 ))

Але інші вирази з параметрами потребують свого спеціального синтаксису. Наприклад, подвоєння довжини рядка тексту (англ. string):

s="hello world"
len=$(( ${#s} * 2 ))

Те саме стосується й позиційних параметрів. Якщо перші два позиційні параметри задають ширину і висоту:

area=$(( $1 * $2 ))