Bash 的条件判断

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Bash 脚本的条件判断语法

条件判断

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。

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。

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。

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。

$ 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。

$ 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。

$ 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。

#!/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。

# 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。

$ 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。

实际上，[这个字符是test命令的一种简写形式，可以看作是一个独立的命令，这解释了为什么它后面必须有空格。

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。

# 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 的更新时间更近，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。

#!/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，$FILE要放在双引号之中，这样可以防止变量$FILE为空，从而出错。因为$FILE如果为空，这时[ -e $FILE ]就变成[ -e ]，这会被判断为真。而$FILE放在双引号之中，[ -e "$FILE" ]就变成[ -e "" ]，这会被判断为伪。

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。

#!/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。

#!/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。

[[ 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。

#!/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。

#!/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。

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。

使用-a连接两个判断条件不太直观，一般推荐使用&&代替，上面的脚本可以改写成下面这样。

if !([ $INT -ge $MIN_VAL ] && [ $INT -le $MAX_VAL ]); then
  echo "$INT is outside $MIN_VAL to $MAX_VAL."
else
  echo "$INT is in range."
fi

算术判断

Bash 还提供了((...))作为算术条件，进行算术运算的判断。

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。

$ 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。

$ 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。

$ 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。

#!/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。

$ 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。

$ 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。

$ [ -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。

[ ! -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。

if [ condition ] && [ condition ]; then
  command
fi

下面是一个示例。

#! /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。

[[ -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。

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。

#!/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。

#!/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，通常作为case结构的最后一个模式。
#!/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。

#!/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。

$ 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。