算術 在

關於 算術

Bash 可以進行算術運算，但_只能處理整數_。 如果你需要做浮點數運算，就必須呼叫外部程式（例如 awk 或 bc）。

算術運算子都列在手冊裡（依優先順序排列）：Shell Arithmetic。

此外，Bash 只會在特定地方進行算術運算（也就是所謂的算術「情境」）。

算術展開

算術展開看起來像是 指令替換，只是改用雙重括號。

$(( expression ))

這個語法會展開成運算式求值後的結果。 它通常用來把結果存進變數：

x=$(( 3 + 4 ))

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

算術條件式

算術條件式是在雙重括號內執行，而且_不需要_開頭的 $：

(( expression ))

這不會展開成運算結果。 不過它會產生一個_結束狀態_。

• 如果運算式的結果是非零，結束狀態就是 0（成功）。
• 如果運算式的結果是零，結束狀態就是 1（失敗）。

這個語法通常用在兩個地方：

1. 當作 if 敘述或 while 迴圈的指令部分。

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

2. 當作獨立指令，用來修改變數的值。

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

   Caution

   把這種算術用法和 set -e 搭配使用時要小心。 如果運算式求值結果為零，結束狀態就會是非零，Bash 便會終止。

   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"
   

   想更深入了解 ++ 運算子，請看這篇關於 Postincrement vs Preincrement 的文章

其他具有算術情境的地方

還有其他幾個地方也屬於算術情境：

• 算術 for 迴圈。

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

• 數字索引陣列的索引部分。

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

  想進一步了解陣列，請閱讀 Arrays 概念文件。

• ${var:offset:length} 展開中的位移與長度部分。

• let 內建指令。

  • 請注意，(( expression )) 比 let "expresson" 更受推薦。 和算術條件式建構不同，let 運算式會受到檔名展開與單字分割的影響，而且需要加上引號。

• 變數指定，當變數具有「整數屬性」時。

  # 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

  作者認為 declare -i 的用途有限。 它主要的優點是允許「裸」算術（不需要算術運算式語法）。 這可能會讓閱讀你程式碼的人感到困惑，因為算術運算式會在意想不到的地方被求值。

在算術運算式中使用變數

算術情境有一個特性可以提升可讀性。

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

你有注意到算術運算式裡的變數少了 $ 錢字號嗎？ Bash 允許你這麼做。 這讓運算式容易閱讀得多。

手冊上寫著：

在運算式內，shell 變數也可以直接用名稱參照，不必使用參數展開語法。

這甚至對陣列元素也適用：

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

但其他參數運算式仍必須使用各自的特殊語法。 例如，把字串長度加倍：

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

位置參數也同樣必須如此。 如果前兩個位置參數代表寬與高：

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