Shell基础：中括号的使用

在Shell脚本中，中括号（[ ... ] 和 [[ ... ]]）是一种常见的条件测试结构。它们用于进行文件类型检查、值比较以及逻辑判断。通过了解它们的不同特点和用法，能够帮助你编写更加高效、安全且易读的脚本。本文将详细介绍Shell中单中括号和双中括号的区别、语法、常见用法及一些注意事项。

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单中括号

单中括号（[ ... ]）也叫做 test 命令，它是Shell中最基本的条件判断工具之一。这个结构用于测试文件属性、比较数值和字符串，以及进行简单的逻辑判断。

有些人可能会感到困惑，为什么一个是符号，另一个是命令，二者却可以等价。其实，原理很简单：当Shell遇到左中括号（[）时，它会将其视作一个命令，并将中括号内的内容作为 test 命令的参数来解析，直到遇到右中括号（]）为止。因此，[ ... ] 其实就是 test 命令的一种简写形式。

1. 基本语法

单中括号的基本语法如下：

[ expression ]

在单中括号中，expression 代表一个条件表达式。其返回值为真（0）或假（1），这通常用于 if 语句的条件判断中。例如：

if [ "$var" == "hello" ]; then
  echo "字符串匹配"
fi

2. 使用限制与特点

• 空格要求 ：在 [ 和 ] 之间以及表达式的各个元素之间需要留有空格。例如，[ $x -gt 10 ] 是正确的，而 [ $x-gt 10] 会报错。
• 特殊字符需要转义 ：在单中括号中，一些特殊字符（如 <, >, | 等）需要使用反斜杠（\）进行转义。

下面重点介绍双中括号，因为它更现代、更强大。

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双中括号

双中括号（[[ ... ]]）是Bash中引入的一种条件测试结构。它比传统的 [ ... ]（即 test 命令）更加强大和灵活。双中括号不仅支持更多的比较操作符，还具备更强的语法功能和更少的限制，使得它成为编写Bash脚本时更推荐使用的工具。

1. 基本语法

双中括号的基本语法如下：

[[ expression ]]

它和 [ ... ] 类似，但有许多额外的功能和改进。最常见的用法包括字符串比较、数值比较、文件测试等。

2. 与单中括号的区别

• 扩展的比较操作符 ：

  双中括号支持更多的比较操作符。例如，字符串的模式匹配、正则表达式匹配等。

• 无需转义特殊字符 ：

  在双中括号中，许多特殊字符（如 <, >, | 等）不需要像 [ ... ] 中那样进行转义。

• 支持逻辑运算符 ：

  双中括号允许直接使用 &&（与）、||（或）等逻辑运算符来组合多个条件。

• 无需引号保护字符串和变量 ：

  在 [[ ... ]] 中，空格或特殊字符的字符串和变量无需额外的引号保护。即使字符串中包含空格，它也能正确处理。

3. 常用操作符

3.1 字符串比较

• ==：匹配字符串（支持模式匹配）

  if [[ "$str" == "hello" ]]; then
    echo "字符串匹配成功"
  fi

• !=：不匹配字符串

  if [[ "$str" != "world" ]]; then
    echo "字符串不匹配"
  fi

• =~：匹配正则表达式（需注意正则表达式与 grep 的略微不同）

  if [[ "$str" =~ ^[0-9]+$ ]]; then
    echo "字符串只包含数字"
  fi

3.2 数值比较

与 [ ... ] 中使用的数值比较类似，双中括号也提供了数值比较操作符：

• -eq：等于
• -ne：不等于
• -lt：小于
• -le：小于或等于
• -gt：大于
• -ge：大于或等于

x=10
y=20
if [[ $x -lt $y ]]; then
  echo "$x 小于 $y"
fi

3.3 文件测试操作符

• -e：文件存在
• -d：是目录
• -f：是普通文件
• -r：可读
• -w：可写
• -x：可执行
• -s：文件非空
• -L：是符号链接

if [[ -e "$file" ]]; then
  echo "文件存在"
fi

4. 逻辑运算符

• &&：逻辑与运算符，两个条件都成立时返回真。
• ||：逻辑或运算符，两个条件中只要有一个成立就返回真。
• !：逻辑非运算符，反转条件的真假。

例如：

if [[ $x -gt 10 && $x -lt 20 ]]; then
  echo "$x 在 10 到 20 之间"
fi

if [[ $x -le 10 || $x -ge 20 ]]; then
  echo "$x 小于等于 10 或大于等于 20"
fi

if [[ ! -e "$file" ]]; then
  echo "文件不存在"
fi

5. [[ ... ]] 内部的模式匹配

Bash中的 [[ ... ]] 还支持通配符模式匹配，这对于字符串匹配尤为有用。

• *：匹配零个或多个字符
• ?：匹配一个字符
• [...]：匹配字符集中的一个字符

示例：

filename="test_file.txt"
if [[ "$filename" == *.txt ]]; then
  echo "这是一个文本文件"
fi

if [[ "$filename" == test_?ile.txt ]]; then
  echo "这是符合模式的文件名"
fi

6. [[ ... ]] 的优点

• 更安全 ：[[ ... ]] 可以自动处理字符串中的空格和特殊字符，无需像 [ ... ] 那样手动引用字符串。
• 更强大：提供了正则表达式支持、模式匹配等功能，能够处理更复杂的条件判断。
• 更简洁 ：[[ ... ]] 允许直接使用 && 和 || 连接多个条件，而无需像 [ ... ] 那样使用转义字符。

7. 常见错误与陷阱

尽管 [[ ... ]] 更加灵活和安全，但仍然需要注意一些常见的错误。

下面的例子演示了由于没有加引号，导致的通配符绕过问题：

read -p "请输入密码: " user_input
correct_password="secret123"

if [[ $user_input == $correct_password ]]; then
  echo "密码匹配成功"
else
  echo "密码错误"
fi

在这个例子中，如果用户输入了 * 作为密码，Shell 会将 * 作为通配符，匹配任意字符，从而意外地使密码验证成功。

为了解决这个问题，应该始终使用引号将变量包裹起来，确保其内容不被Shell解释为通配符或其他特殊字符：

read -p "请输入密码: " user_input
correct_password="secret123"

if [[ "$user_input" == "$correct_password" ]]; then
  echo "密码匹配成功"
else
  echo "密码错误"
fi

通过正确使用引号，我们能够防止通配符等特殊字符的干扰，确保变量内容按字面意义进行比较。

8. 小结

• [[ ... ]] 是Bash中用于条件判断的高级结构，比 [ ... ] 提供了更多的功能和更高的灵活性。
• 它支持更多的比较操作符、模式匹配、正则表达式，并且能够处理字符串中的空格和特殊字符。
• 使用 [[ ... ]] 可以编写更安全、简洁且易于维护的脚本，尤其是在处理复杂条件时。

掌握了 [[ ... ]] 的用法，你会发现 Bash 脚本的编写变得更加得心应手。