Shell 字符串操作与运算符

Shell 字符串操作与运算符：核心语法与实战指南

在 Shell 脚本中，字符串处理和运算符是实现数据处理、逻辑判断的基础能力。无论是拼接字符串、计算数值，还是判断条件是否成立，都离不开这两类语法。本文基于你整理的核心要点，结合实战案例，系统讲解字符串操作和运算符的用法，帮你快速上手并避坑。

一、字符串操作：从定义到高级用法

字符串是 Shell 中最常用的数据类型，涉及“定义、长度计算、子串提取、字符查找”等核心操作，不同场景下需灵活选择引号和语法。

1. 字符串定义：单引号 vs 双引号（核心区别）

字符串的定义必须通过引号（或无引号，有限制），单引号和双引号的核心差异在于“是否识别变量”，这是日常使用中最容易混淆的点。

引号类型	核心特性	适用场景	示例
单引号 '	不识别变量、不解析特殊字符（如 $、\），输入什么就输出什么	字符串为“纯固定文本”，不含变量或特殊符号	str='Hello $name' echo $str → 输出 Hello $name（$name 未解析）
双引号 "	识别变量（替换为变量值）、解析部分特殊字符（如 \n、\t），保留空格	字符串含变量、空格或需要换行/制表符	name="Linux" str="Hello $name" echo $str → 输出 Hello Linux（$name 被解析）

补充：无引号的限制
若字符串不含空格和特殊字符，可省略引号（如 str=test）；但含空格或变量时必须用双引号（如 str="test $name"），否则 Shell 会把空格后的内容当作命令参数，导致语法错误。

2. 计算字符串长度：${#字符串}

语法 ${#变量名} 可直接获取字符串的长度（包含空格和特殊字符），无需额外工具，效率高。

实战示例

# 1. 普通字符串（无空格）
str1="Shell"
echo "str1 长度：${#str1}"  # 输出：5（S h e l l 共5个字符）# 2. 含空格的字符串
str2="this is zjl"
echo "str2 长度：${#str2}"  # 输出：11（含2个空格：t h i s  空格  i s  空格  z j l）# 3. 含变量的字符串（先解析变量，再算长度）
name="zjl"
str3="hello $name"
echo "str3 长度：${#str3}"  # 输出：9（hello 空格 z j l → 5+1+3=9？注意：hello是5个字符，空格1个，zjl3个，共9，需实际计算）

3. 提取子字符串：${字符串:索引:长度}

从字符串中截取部分内容，语法规则：

• 索引：从 0 开始（字符串第一个字符的索引为 0）；
• 长度（可选）：不写则默认提取到字符串末尾。

实战示例（以 str="this is zjl" 为例，索引分布如下）

字符	t	h	i	s	（空格）	i	s	（空格）	z	j	l
索引	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

str="this is zjl"# 1. 只写索引：从索引5开始，提取到末尾
echo "${str:5}"  # 输出：is zjl（索引5是i，后续字符为 is 空格 zjl）# 2. 索引+长度：从索引4开始，提取3个字符
echo "${str:4:3}"  # 输出： is（索引4是空格，后续3个字符：空格 i s）# 3. 索引为负：从字符串末尾开始（Bash 4.2+支持，需注意环境）
echo "${str: -3}"  # 输出：zjl（末尾3个字符，注意索引前有空格）

4. 查找字符位置：expr index "字符串" "子字符串"

通过 expr index 查找“子字符串中任意单个字符”在“原字符串”中首次出现的位置，注意两点：

• 查找单位是“单个字符”，而非“完整子字符串”；
• 位置从 1 开始（区别于提取子串的 0 开始索引）。

实战示例

str="this is zjl"# 1. 查找单个字符：找 "i" 首次出现的位置
echo `expr index "$str" "i"`  # 输出：3（原字符串索引2是i，对应位置3）# 2. 查找多个字符：找 "s" 或 "z" 首次出现的位置
echo `expr index "$str" "sz"`  # 输出：4（"s" 在原字符串索引3，对应位置4，比"z"的位置8早）# 3. 注意：不识别完整子字符串，只认单个字符
echo `expr index "$str" "is"`  # 输出：3（找 "i" 或 "s"，"i" 首次出现位置3，而非 "is" 整体的位置5）

二、Shell 运算符：算术、逻辑与条件判断

Shell 本身不支持直接运算，需通过 expr、$((...)) 等工具实现，运算符分为“算术运算符”和“逻辑运算符”，分别用于数值计算和条件判断。

1. 算术运算符：处理数值计算

常用算术运算符包括加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、取余（%），需注意 * 需转义（因为 * 在 Shell 中是通配符，代表所有文件）。

两种常用计算方式

计算方式	语法	特点	示例
expr 命令	expr 数值1 运算符 数值2	需空格分隔，* 需转义，不支持复杂计算	expr 23 \* 24 → 输出 552（* 转义为普通乘法符号）
$((...)) 扩展	$((数值1 运算符 数值2))	无需空格和转义，支持嵌套计算，效率高	$((23 * 24)) → 输出 552（* 直接用，无需转义）

实战示例

# 1. 基础计算（加、减、乘、除、取余）
echo "23 + 24 = $(expr 23 + 24)"  # 输出：23 + 24 = 47
echo "23 - 24 = $((23 - 24))"    # 输出：23 - 24 = -1（支持负数）
echo "23 * 24 = $(expr 23 \* 24)" # 输出：23 * 24 = 552（expr需转义*）
echo "24 / 23 = $((24 / 23))"    # 输出：24 / 23 = 1（整数除法，舍去小数）
echo "24 % 23 = $((24 % 23))"    # 输出：24 % 23 = 1（取余，24除以23余1）# 2. 嵌套计算（仅 $((...)) 支持）
echo "（23 + 24）* 2 = $(((23 + 24) * 2))"  # 输出：（23 + 24）* 2 = 94

2. 逻辑运算符：判断条件是否成立

逻辑运算符用于组合多个条件，判断结果是否成立（Shell 中用 0 表示成立，非 0 表示不成立），常用的有“与（&&）”“或（||）”“非（!）”。

核心逻辑与语法

逻辑运算符	含义	等价写法（test/[ ] 中）	规则	示例（判断 23>5 且 8<10）
&&	逻辑与	-a	前后条件都成立，整体才成立	[ 23 -gt 5 ] && [ 8 -lt 10 ] → 成立（返回 0）
`		`	逻辑或	-o
!	逻辑非	!	条件不成立时，整体才成立	! [ 23 -lt 5 ] → 成立（23<5 不成立，非运算后成立）

实战示例（结合 if 条件判断）

# 1. 逻辑与（&&）：两个条件都成立才执行
age=25
score=85
if [ $age -ge 18 ] && [ $score -ge 80 ]; thenecho "成年且成绩优秀"  # 输出：成年且成绩优秀（两个条件都成立）
fi# 2. 逻辑或（||）：一个条件成立就执行
if [ $age -lt 18 ] || [ $score -lt 60 ]; thenecho "未成年或成绩不及格"  # 不输出（两个条件都不成立）
fi# 3. 逻辑非（!）：条件不成立才执行
if ! [ $score -lt 60 ]; thenecho "成绩及格"  # 输出：成绩及格（score<60 不成立，非运算后成立）
fi

三、常见避坑点总结

1. * 转义问题：用 expr 计算乘法时，* 必须转义（\*），而 $((...)) 中无需转义；
2. 字符串索引与位置差异：提取子串用 0 开始索引，expr index 用 1 开始位置，不要混淆；
3. expr index 单字符查找：它只查找“单个字符”，不能查找完整子字符串（如找“is”需用其他方法，如 grep -bo）；
4. 逻辑运算符的适用场景：&&/|| 可直接在命令行用，-a/-o 仅在 [ ]/test 中用，不要混用（如 [ 1 -eq 1 -a 2 -eq 2 ] 正确，[ 1 -eq 1 && 2 -eq 2 ] 错误）。

通过掌握字符串操作和运算符，你可以实现脚本中的数据处理（如截取日志关键词、计算统计数据）和逻辑判断（如多条件验证用户输入），为编写复杂脚本打下基础。