编程中的运算符、数组及高精度计算

### 编程中的运算符、数组及高精度计算 #### 1. 自增和自减运算符 自增（`++`）和自减（`--`）运算符在编程中十分常见，它们可以出现在参数的前面或后面。虽然这两种位置都能让参数的值加 1 或减 1，但存在细微差别。 - **前置运算符**：若运算符放在参数前面，参数会先进行自增或自减操作，然后再返回该参数的值。例如： ```bash [me@linuxbox ~]$ foo=1 [me@linuxbox ~]$ echo $((++foo)) 2 [me@linuxbox ~]$ echo $foo 2 ``` - **后置运算符**：若运算符放在参数后面，参数会先返回当前值，然后再进行自增或自减操作。例如： ```bash [me@linuxbox ~]$ foo=1 [me@linuxbox ~]$ echo $((foo++)) 1 [me@linuxbox ~]$ echo $foo 2 ``` 在大多数 shell 应用中，前置运算符更为实用。这两个运算符常与循环结合使用，以下是一个改进后的取模脚本示例： ```bash #!/bin/bash # modulo2 : demonstrate the modulo operator for ((i = 0; i <= 20; ++i )); do if (((i % 5) == 0 )); then printf "<%d> " $i else printf "%d " $i fi done printf "\n" ``` #### 2. 位运算符 位运算符以一种特殊的方式操作数字，它们在二进制位级别上工作，常用于一些底层任务，比如设置或读取位标志。常见的位运算符如下表所示： | 运算符 | 描述 | | ---- | ---- | | `~` | 按位取反，对一个数的所有位取反 | | `<<` | 左移运算符，将一个数的所有位向左移动 | | `>>` | 右移运算符，将一个数的所有位向右移动 | | `&` | 按位与，对两个数的所有位进行与运算 | | `|` | 按位或，对两个数的所有位进行或运算 | | `^` | 按位异或，对两个数的所有位进行异或运算 | 除了按位取反运算符，其他位运算符都有对应的赋值运算符（如 `<<=`）。以下是使用左移运算符生成 2 的幂列表的示例： ```bash [me@linuxbox ~]$ for ((i=0;i<8;++i)); do echo $((1<<i)); done 1 2 4 8 16 32 64 128 ``` #### 3. 逻辑运算符 `(( ))` 复合命令支持多种比较运算符，还有一些可用于逻辑评估的运算符，完整列表如下： | 运算符 | 描述 | | ---- | ---- | | `<=` | 小于或等于 | | `>=` | 大于或等于 | | `<` | 小于 | | `>` | 大于 | | `==` | 等于 | | `!=` | 不等于 | | `&&` | 逻辑与 | | `||` | 逻辑或 | | `expr1?expr2:expr3` | 三元运算符，若 `expr1` 非零（算术真）则执行 `expr2`，否则执行 `expr3` | 在逻辑运算中，表达式遵循算术逻辑规则，值为 0 的表达式被视为假，非零表达式被视为真。`(( ))` 复合命令会将结果映射到 shell 的正常退出码。例如： ```bash [me@linuxbox ~]$ if ((1)); then echo "true"; else echo "false"; fi true [me@linuxbox ~]$ if ((0)); then echo "true"; else echo "false"; fi false ``` 三元运算符是比较特殊的逻辑运算符，它类似于 C 语言中的三元运算符，可作为一种 `if/then/else` 语句使用。它作用于三个算术表达式（字符串无效），若第一个表达式为真（非零），则执行第二个表达式，否则执行第三个表达式。例如： ```bash [me@linuxbox ~]$ a=0 [me@linuxbox ~]$ ((a<1?++a:--a)) [me@linuxbox ~]$ echo $a 1 [me@linuxbox ~]$ ((a<1?++a:--a)) [me@linuxbox ~]$ echo $a 0 ``` 需要注意的是，在表达式中进行赋值操作并不直接，尝试这样做时，bash 会报错。可以通过在赋值表达式周围加上括号来解决这个问题。以下是一个使用算术运算符生成简单数字表的脚本示例： ```bash #!/bin/bash # arith-loop: script to demonstrate arithmetic operators finished=0 a=0 printf "a\ta**2\ta**3\n" printf "=\t====\t====\n" until ((finished)); do b=$((a**2)) c=$((a**3)) ```