当你在Linux终端里查看日志、分析数据时，突然需要算几个数，并不需要打开计算器应用。很多人习惯在终端工作到一半，遇到需要计算的情况，就顺手去点开系统角落里的计算器应用，或者摸出手机。其实，终端本身就是一个强大的计算环境。无论是统计日志行数后要算个百分比，还是调整脚本参数需要快速验算，都有更高效的方法直接完成。

掌握这些方法，能让你在处理系统管理、数据分析甚至编写脚本时，思路不被打断，保持行云流水的工作节奏。

基础的起点：expr命令

`expr`是一个年代久远但依然广泛存在的命令，它用于表达式求值。进行算术运算只是其功能之一。它的语法直接，但在使用时需要特别注意空格和 shell 的特殊字符。

用`expr`做加法、减法、乘法、除法和求余运算时，需要将整个表达式作为参数传递，并且运算符两边必须有空格。对于乘法符号`*`，由于在 shell 中代表通配符，必须使用反斜杠进行转义。

# 加法

expr 10 + 5

# 输出：15

# 减法 

expr 20 - 8

# 输出：12

# 乘法（注意转义）

expr 6 \* 7

# 输出：42

# 除法

expr 60 / 5

# 输出：12

# 求余

expr 17 % 5

# 输出：2

`expr`的一个明显限制是它只处理整数运算。如果你尝试`expr 10 / 3`，得到的结果是`3`，而不是`3.333...`。对于需要更高精度或浮点数的场景，就需要其他工具了。此外，在脚本中直接使用`expr`获取计算结果时，通常会和变量赋值结合使用。

# 将计算结果赋值给变量

result=$(expr 100 + 50)

echo $result

# 输出：150

更现代的括号扩展

在 Bash shell 中，双括号`(( ))`结构提供了一种更符合编程习惯的算术运算方式。它不仅能进行计算，还能直接处理变量，并且不需要对运算符进行转义。

双括号内的表达式更像是在写编程语言中的算术运算。你可以直接使用`+`、`-`、`*`、`/`、`%`等运算符，甚至包括``幂运算。

# 基本运算

echo $(( 10 + 5 ))    # 15

echo $(( 20 - 8 ))    # 12 

echo $(( 6 * 7 ))     # 42（不需要转义）

echo $(( 60 / 5 ))    # 12

echo $(( 17 % 5 ))    # 2

# 幂运算

echo $(( 2  8 ))    # 256

与`expr`相比，`(( ))`在处理变量时更加自然。你可以直接在括号内使用变量，也可以将计算结果直接赋给变量。

a=15

b=4

echo $(( a * b ))     # 60

# 计算结果赋值

c=$(( a * b + 10 ))

echo $c               # 70

这种方式同样只支持整数运算，但对于大多数系统管理任务来说已经足够。它的表达式更简洁，可读性更好，特别是在处理复杂计算时。

另一种括号形式

除了双括号，Bash 还支持单方括号`$[ ]`的算术扩展语法。这种形式在早期的 Bash 版本中更常见，现在虽然仍然可用，但官方文档更推荐使用`(( ))`形式。

`$[ ]`的用法与`$(( ))`相似，但需要注意它可能在某些更严格的环境中不被支持。不过，在大多数现代 Linux 发行版中，它依然可以正常工作。

# 使用 $[ ] 进行运算

echo $[ 10 + 5 ]      # 15

echo $[ 20 - 8 ]      # 12

echo $[ 6 * 7 ]       # 42

echo $[ 60 / 5 ]      # 12

# 变量运算

x=25

y=3

echo $[ x / y ]       # 8（整数除法）

尽管这种语法仍然有效，但在编写新脚本时，特别是需要考虑可移植性和未来兼容性的情况下，使用`$(( ))`通常是更好的选择。

强大的计算器：bc

当需要浮点运算或更高精度时，`bc`计算器就是终端里的瑞士军刀。`bc`是一个任意精度计算器语言，支持交互式和非交互式使用，能处理复杂的数学运算。

最基本的使用方式是将算式通过管道传递给`bc`。默认情况下，`bc`也进行整数运算，但可以通过`scale`变量指定小数点后的位数。

# 整数除法

echo "10 / 3" | bc

# 输出：3

# 设置精度为2位小数的除法

echo "scale=2; 10 / 3" | bc

# 输出：3.33

# 更复杂的计算

echo "scale=4; 3.14159 * 5.5 * 5.5" | bc

# 输出：94.9854

`bc`的真正强大之处在于它支持变量、函数、循环和条件语句，几乎是一门完整的编程语言。对于复杂的计算任务，你可以将多个计算步骤写在同一个`bc`调用中。

# 多个计算步骤

echo "a=5.5; b=3.2; scale=3; a * b + 2.1" | bc

# 输出：19.700

# 平方根计算（需要使用-l参数加载数学库）

echo "sqrt(49)" | bc -l

# 输出：7.00000000000000000000

# 指数函数

echo "e(1)" | bc -l

# 输出：2.71828182845904523536

`bc`的`-l`参数会加载标准数学库，提供正弦、余弦、反正切、自然对数、指数函数等高级数学函数。这使得`bc`不仅能满足日常的计算需求，还能处理科学计算和工程计算。

简洁的let命令

`let`是 Bash 的内置命令，用于执行算术运算并赋值给变量。它的特点是简洁，特别适合在脚本中进行连续的算术操作。

使用`let`时，表达式直接跟在命令后面，不需要空格分隔运算符，也不需要转义乘法符号。

# 基本使用

let "sum=5+3"

echo $sum        # 8

# 可以省略引号，但包含空格或特殊字符时需要

let sum=5+3

echo $sum        # 8

# 复合运算

let "result=2*3+4"

echo $result     # 10

# 自增操作

counter=1

let counter=counter+1

echo $counter    # 2

# 更简洁的自增写法

let counter++

echo $counter    # 3

`let`命令支持`++`、`--`、`+=`、`-=`等简洁的赋值运算符，这在编写计数器或累加器时特别方便。

# 使用简洁运算符

value=10

let value+=5      # 等同于 value=value+5

echo $value       # 15

let value*=2      # 等同于 value=value*2 

echo $value       # 30

虽然`let`在交互式使用中不如`echo $(( ))`直观，但在脚本中，特别是需要多次修改变量值时，它能提供更紧凑的代码。

终端里的计算能力，本质上是将思维碎片无缝衔接的工具。从简单的`expr 10 + 5`到复杂的`bc`数学表达式，这些方法让计算变得像查看文件列表一样自然。当你可以不离开键盘就完成从数据提取到结果计算的完整流程时，工作效率的提升远不止是节省了切换窗口的那几秒钟。