Команда expr в Linux: руководство и шпаргалка

Быстрая навигация

Команда expr
Операторы expr
Арифметика с expr
Сравнение выражений
Длина строки
Сравнение и поиск префикса
Инкремент и декремент переменной
Извлечение подстроки
Использование в shell-скриптах
Альтернативы и рекомендации

Краткое резюме

expr вычисляет выражения и печатает результат. Поддерживает целочисленную арифметику, сравнения и некоторые строковые операции.
Удобен в простых скриптах и ад-хок задачах, когда не хочется подключать bc или awk.
Требует пробелов между токенами и экранирования специальных символов в shell.

Важно: expr работает с целыми числами. Для вещественной арифметики используйте bc или awk.

Что такое expr

expr — это утилита командной строки, реализующая простую вычислительную и строковую логику в соответствии с POSIX. Она принимает выражение в аргументах, оценивает его и выводит результат в stdout. expr полезен для быстрого выполнения задач без подключения сложных языков обработки текста.

Ключевые свойства:

Работает в интерактивном терминале и в скриптах shell.
Ожидает, что каждый токен (число, оператор, строка) отделён пробелом.
Возвращает числовой результат или длину/совпадения строк.
Возвращаемые коды выхода: 0 при успешном вычислении (обычно), 1 если выражение ложно при логическом использовании, 2 при ошибке.

Синтаксис:

expr expression

Пример базового вида:

expr arg1 operator arg2

Аргументы могут быть числами или строками, в зависимости от оператора. Операторы бывают арифметические, реляционные, строковые и логические.

Опции и справка

expr не имеет множества флагов как современные утилиты. Тем не менее, у неё есть стандартные акции помощи:

expr --help

expr --version

Терминал Linux с документацией по команде expr

Первая команда покажет синтаксис и краткое описание. Вторая — номер версии и информацию об авторстве и лицензии.

Операторы expr — краткая шпаргалка

Арифметические:

- сложение
- вычитание
* умножение (в shell нужно экранировать или брать в кавычки)
/ целочисленное деление
% остаток от деления

Сравнения и логика:

= равенство строк
<, > порядок для целых (экранируйте в shell)
!= неравенство (экранируйте в shell)
: сопоставление префикса/регулярного выражения — возвращает длину совпадения

Строковые функции:

length string — длина строки
substr string pos len — подстрока, позиция начинается с 1

Примечание: токены должны быть разделены пробелами. Например, для умножения используйте экранирование: *.

Выполнение арифметики с expr

Простой пример суммы:

expr 15 + 12

Остальные операции:

expr 15 - 12
expr 15 \* 5
expr 10 / 2

Если вы не хотите экранировать символы, можно обернуть оператор или аргументы в одинарные кавычки:

expr '5' '*' '3'

Или использовать подстановку команд в современном стиле:

result=$(expr 8 + 7)
echo $result

Ноутбук с Ubuntu и открытым терминалом Linux

Почему нужно экранировать? Shell может интерпретировать символы как шаблоны (globbing) или перенаправление. Например, “*” подставит имена файлов в текущей директории, если его не экранировать.

Пример — целочисленное деление и остаток

expr 17 / 3    # → 5
expr 17 % 3    # → 2

Важно помнить, что expr работает с целыми числами. Десятичные дроби будут отброшены при делении.

Сравнение выражений

expr можно использовать для логических проверок. В большинстве случаев команда вернёт “1” если условие истинно и “0” если ложно. Однако в скриптах полезнее ориентироваться на код возврата.

Примеры:

expr 40 = 50
expr 40 \< 50
expr 45 \!= 55

Экранируйте символы <, >, != через обратный слэш или заключайте в кавычки. Если условие истинно, вывод будет 1 (и код выхода обычно 0), при ложном — 0 (код выхода 1).

Длина строки

Функция length возвращает количество символов в строке, включая пробелы:

expr length 'How To Geek'

Вывод: 11 (9 символов + 2 пробела).

Если нужно игнорировать пробелы, удалите их заранее, например через tr:

expr length "$(echo 'How To Geek' | tr -d ' ')"

Результат будет 9.

Сопоставление и поиск общего префикса

Оператор “:” возвращает длину совпадающего префикса между двумя строками или длину совпадения по регулярному выражению.

Примеры:

expr 'HowToGeek' : 'HowTo'
# вывод: 5

expr 'How To Geek' : 'How To Geek'
# вывод: 11

expr 'How To Geek' : 'Linux'
# вывод: 0

Оператор полезен, когда нужно узнать, насколько две строки совпадают в начале.

Инкремент и декремент переменной

В скриптах часто нужно увеличить или уменьшить значение счётчика. С expr это делается так:

a=20
# инкремент
a=$(expr $a + 1)
echo $a

# декремент
a=20
a=$(expr $a - 1)
echo $a

Современный стиль shell предпочитает арифметику через (( )):

a=20
((a++))
echo $a

(( )) быстрее и не требует запуска внешней программы. Используйте expr когда совместимость POSIX важна или когда вы обрабатываете строки вместе с выражением.

Извлечение подстроки

Функция substr возвращает подстроку, позиция начинается с 1:

a=HowToGeek
b=$(expr substr $a 2 5)
echo $b
# вывод: owToG  (символы со 2 по 6)

Учтите, что если позиция выходит за пределы строки, результат будет пустой строкой.

Использование expr в shell-скриптах

Простой сценарий для сложения двух чисел:

echo 'Enter two numbers'
read a
read b
sum=$(expr $a + $b)
echo 'Sum of two numbers is=' $sum

Сделайте файл исполняемым и запустите:

chmod +x my_script.sh
./my_script.sh

Bash-скрипт для суммирования двух чисел

Советы по безопасности ввода

Проверяйте, что введённые значения действительно числа. Иначе expr может выдавать ошибки или неожидаемые результаты.

Пример простого валидатора чисел:

re='^-?[0-9]+$'
if ! [[ $a =~ $re ]]; then
  echo 'Первый аргумент не целое число'
  exit 1
fi

Используйте такое проверяющее условие перед передачей значений в expr.

Альтернативы и когда не использовать expr

expr хорош для простых случаев, но у него есть ограничения:

Поддерживает только целые числа.
Запускает внешний процесс для каждого вызова (производительность).
Синтаксис чувствителен к пробелам и экранированию.

Альтернативы:

let и встроенные арифметические выражения в bash:

let 'x = 5 * 3'
((x = 5 * 3))

(( )) — предпочитаемый способ в bash для арифметики и инкремента/декремента.
bc — для десятичных дробей и сложных вычислений:

echo "scale=4; 5 / 3" | bc

awk — мощный текстовый процессор с поддержкой чисел с плавающей точкой и регулярных выражений:

awk 'BEGIN {print 5/3}'

cut/sed — для извлечения подстрок и манипуляции текстом, если нужно больше гибкости.

Когда expr подходит:

Нужна простая целая арифметика в POSIX-скрипте.
Требуется быстрое определение длины строки или префикса.

Когда expr не подходит:

Нужны дробные числа.
Есть высокие требования к производительности.
Регулярные выражения сложнее префикса — используйте grep/sed/awk.

Практические примеры и шаблоны

Шаблон: безопасное сложение двух вводимых чисел

#!/bin/sh
printf 'Введите два целых числа:\n'
read a
read b
re='^-?[0-9]+$'
if ! echo "$a" | grep -Eq "$re" || ! echo "$b" | grep -Eq "$re"; then
  printf 'Ошибка: введите целые числа\n' >&2
  exit 2
fi
sum=$(expr $a + $b)
printf 'Сумма: %s\n' "$sum"

Тест-кейсы для проверки корректности:

Ввод 2 и 3 → вывод 5
Ввод -1 и 1 → вывод 0
Ввод нецифрового символа → код выхода 2 и сообщение об ошибке

Паттерны использования и эвристики

Если считаете выражение простым (++, –, +, -), используйте (( )) в bash для скорости.
Если скрипт должен быть максимально портируемым на /bin/sh, expr остаётся хорошим выбором.
Для строковых манипуляций с регулярными выражениями применяйте awk или sed.

Ментальная модель: представьте expr как «микро-калькулятор и простой парсер строк», но не как полноценный язык программирования.

Риск-матрица и смягчения

Неправильный ввод → ошибка выполнения или неожиданный вывод. Смягчение: валидация ввода.
Проблемы с локалью и кодировкой при подсчёте символов (UTF-8 vs byte-oriented) → expr оперирует байтами, а не обязательно символами Unicode. Смягчение: используйте wc -m или awk с поддержкой мультибайтных символов для подсчёта реальных символов.

Быстрая шпаргалка (cheat sheet)

expr 3 + 4 → 7
expr 6 * 7 → 42
expr 10 / 3 → 3
expr 10 % 3 → 1
expr length ‘строка’ → длина в байтах
expr substr ‘строка’ 2 3 → подстрока
expr ‘abc’ : ‘ab’ → 2

Контрпримеры и когда expr даёт неверные ожидания

Работа с UTF-8: expr length ‘я’ может вернуть 2 или 3 в зависимости от байтовой длины символа в текущей локали. Для подсчёта реальных символов используйте:

echo -n 'я' | wc -m

Дробные числа: expr 5 / 2 → 2 (не 2.5). Для дробей применяйте bc.

Роли и чеклисты

Для разработчика:

Проверить, нужны ли дроби — если да, заменить expr на bc/awk.
Убедиться, что выражения экранированы от shell-глоббинга.

Для системного администратора:

Убедиться, что /usr/bin/expr присутствует на целевых хостах.
Проверить поведение в минимальных шеллах (dash, ash).

Для инженера по безопасности:

Валидация внешнего ввода до передачи в expr.
Минимизировать использование внешних программ при обработке чувствительных данных.

Пример миграции на более современный стиль

Исходный код на expr:

a=10
b=$(expr $a + 5)
echo $b

Эквивалент на bash:

a=10
((a += 5))
echo $a

Краткие рекомендации по отладке

Если expr выдаёт ошибку, проверьте пробелы между токенами.
Если видите пустой вывод, попробуйте обернуть аргументы в кавычки, чтобы проверить, не произошло ли разбиение или подмена.
Для диагностики включайте set -x в скрипт, чтобы видеть, что именно передаётся в expr.

Сводка и выводы

expr остаётся полезным инструментом для простых целочисленных вычислений и базовых строковых операций в POSIX-совместимых скриптах. Для современных bash-скриптов стоит предпочесть встроенную арифметику (( )) и более мощные инструменты (bc, awk) там, где требуется точность, скорость или поддержка Unicode.

Важно: проверяйте ввод и учитывайте ограничения по кодировке при работе со строками.

Ключевые шаги к практическому использованию:

Решите, нужна ли совместимость POSIX или преимущества bash.
Валидация ввода перед передачей в expr.
Экранирование специальных символов или использование кавычек.
Тестирование на целевой системе и проверка кодов возврата.

Критерии приёмки

Скрипт корректно вычисляет положительные и отрицательные целые числа.
Скрипт корректно обрабатывает некорректный ввод и возвращает понятное сообщение об ошибке.
Все символы шаблонов и операторы корректно экранированы и не подставляют файлы.