Shell 编程中的 test, [ 和 [[

写过 Shell 的朋友一定摆脱不了被方括号支配的恐惧，Shell 分支判断语法简直是奇葩。时而用[，时而用 [[，甚至有时还会用 test，跟常见的编程语言差距太大。我自己也没弄明白为什么要分单括号和双括号，直到我遇到这篇文章¹。今天就结合原文以及自己的理解为大家梳理一下 Shell 中的方括号语法。

先来一段 Shell 脚本：

a=1

if [ $a = 1 ]; then
  echo yes
else
  echo no
fi

执行上面的脚本会输出yes。如果我们去掉第一行的赋值语句a=1，再执行会输出no，但同时还会一行报错：

sh: [: =: unary operator expected

这是为什么呢？如果换而双括号再试试：

if [[ $a = 1 ]]; then
  echo yes
else
  echo no
fi

就不会有报错，直接输出no。当然了，还有一种奇技淫巧可以让单括号版本的比较也不报错，那就是给变量$a加上双引号，改为"$a" = 1。这又是什么原理呢？

此事从根上说就得刨到 UNIX 的基本哲学：一次只做一件事，并把它做到极致。

在 UNIX 上，最早期的 Shell 分支语法如下：

if 执行某命令; then
  # 如果命令执行后返回码(也就是 $? 的值)为 0
  # 则继续执行本分枝内的指令
fi

所以我们可以写这样的脚本：

if grep hello a.txt > /dev/null; then
  echo find hello
fi

我们还可以写的再复杂一点：

if grep hello a.txt | grep hi > /dev/null; then
  echo find hello and hi
fi

这里if和;之间可以是任意 Shell 命令的组合。if 只根据最后的状态码决定要执行哪个分支。那怎样比较两个变量呢？UNIX 里有专门的命令叫 test，该命令支持多种比较操作：

test s1 = s2   # 比较字符串
test n1 -eq n2 # 比较整数
test -z string # 判断是为空字符串
test -f path   # 判断文件是否存在

如果比较成功，$?返回值就是0，否则为非零。所以前面的数字比较可以改写为：

a=1
if test a = 1; else
  echo yes
fi

虽然还是在比较是否相等，但这次执行的是 test 这个程序。整个判断过程跟前面的 grep 没有任何区别。

为了让分支判看起来更美观，前人又搞出一个种序叫 [。对，你没看错，[ 跟 grep 一样也是普通的可执行文件，路径为 /usr/bin/[。

功能几乎跟 test 一样，便有一点小区别，[ 要求最后额外加一个参数 ]。这个参数纯属装饰，没有实际作用。但如果不传就会报错。前面的 test 判断可以改写成：

[ s1 = s2   ] # 比较字符串
[ n1 -eq n2 ] # 比较整数
[ -z string ] # 判断是为空字符串
[ -f path   ] # 判断文件是否存在

对于 [ s1 = s2 ] 而言，[ 是命令，后面接收四个参数s1,=,s2,]。最后的参数]没有实际意义。前三个有用，分别是比较参数一、比较运算符、比较参数二。

如果参数不够，就会报错。

[ = 1 ]
ash: 1: unknown operand

回到最上的的例子：

if [ $a = 1 ]; then
  echo yes
fi

如果脚本没有给变量$a赋值，那么上面的比较就会变成 [ = 1 ]，少了一个操作数，自然就会报错。如果改成加引号的版本，则比较命令就会变成 [ "" = 1 ]，仍然有四个参数，所以不会报错。

到现在我们就解释了 [ 相关的奇技淫巧。那 [[ 又是什么鬼呢？

我们前面讲过，传统 Shell 的比较会起新的进程运行对应的命令，再根据返回值判断。但每次都起新的进程太耗资源，所以后来的诸如 Bash/Zsh 等新兴的 Shell 都提供了内置的比较运算符，也叫 builtin。所以内置，就是不需要依赖外部的 test 或者 [ 命令，而是由 Shell 在解释执行的时候直接比较。

比如上面的

if [[ $a = 1 ]]; then
  echo yes
else
  echo no
fi

如果由 Bash 执行，它会把 if [[ $a = 1 ]]; then ... then ... fi 当成一个整体。当 Bash 看到 if [[ $a = 1 ]]; 的时候会直接计算比较结果。因为 Bash 自己知道变量 $a 到底有没有定义，所以可以确定 $a = 1 的结果。所以使用 [[ 不需要在变量上加双引号。

虽然 [[ 在性能上有优势，但可能会有兼容性问题。而且在功能上也相对不灵活。如果是用 [ 命令，我们甚至能写出 if [ $a = 1 ] && grep hi a.txt; then ... fi 这样的脚本，确实比较黑科技。但无论如何，很多事情表面看似复杂，实则是我们没有理解它简单的内核。Keep it simple, stupid!