Linux 命令（101）—— bc 命令
- 2019 年 11 月 26 日
- 筆記
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1.命令简介
bc（Binary Calculator）命令用于任意精度的计算，语法类似于 C 语言。Bash 内置了对整数四则运算的支持，但是并不支持浮点运算，而 bc 命令可以很方便地进行浮点运算和整数运算。
本文描述的 GNU 版本超出了传统 bc 的实现和 POSIX 标准。在使用扩展功能时，可以使用命令行选项打印警告或拒绝使用。
2.命令格式
bc [ -hlwsqv ] [long-options] [ file ... ]
3.选项说明
-h, --help 显示帮助信息并退出 -i, --interactive 强制进入交互式模式 -l, --mathlib 定义使用的标准数学库 -w, --warn 对 POSIX bc 的扩展给出警告信息 -s, --standard 完全使用 POSIX 版本的 bc 功能 -q, --quiet 不打印正常的 GNU bc 环境信息 -v, --version 打印 bc 版本与版权后退出
4.特殊变量
bc 在运算过程中将数值存储在两种类型的变量中，简单变量和数组。两种变量均使用字母开头后跟字母、数字或下划线的命名方式且全部小写。其中有四个特殊变量：
scale 定义某些操作如何使用小数点后的数字，默认值为 0 ibase 定义输入数的基数，默认为十进制数 obase 定义输出数的基数，默认为十进制数 last 表示最后的输出值
5.注释
bc 中的块注释使用/* */，行注释使用 #。
6.表达式
表达式的输入值可以是 2 到 16 进制的数值，数值的基数由特殊变量 ibase 决定。如果数值中包含字符 A-F，则必须使用大写，因为小写表示变量名。
在下面表达式的描述中，EXPR 指完整表达式，VAR 指简单变量或数组变量。简单变量只是一个名称，数组变量被指定为 NAME[EXPR]。
除非特别提到，结果的精度是表达式中最大的精度。
基本运算： - EXPR 相反数 ++ VAR 自增 1 -- VAR 自减 1 VAR ++ 表达式的结果是变量的值，然后变量自增 1 VAR -- 表达式的结果是变量的值，然后变量自增 1 EXPR + EXPR 两个表达式相加 EXPR - EXPR 两个表达式相减 EXPR * EXPR 两个表达式相乘 EXPR / EXPR 两个表达式相除。结果的精度由特殊变量 scale 确定 EXPR % EXPR 两个表达式取余 EXPR ^ EXPR 取幂。第二个表达式 EXPR 必须是整数 ( EXPR ) 这将更改标准优先级以强制执行表达式的计算 VAR = EXPR 将表达式的结果赋给变量 VAR VAR <OP>= EXPR 这相当于 var = var EXPR 关系运算： EXPR1 < EXPR2 EXPR1 <= EXPR2 EXPR1 > EXPR2 EXPR1 >= EXPR2 EXPR1 == EXPR2 EXPR1 != EXPR2 逻辑运算： !EXPR EXPR && EXPR EXPR || EXPR
以上表达式涉及的运算符优先级由低到高依次为：
|| 左结合 && 左结合 ! 非结合的 关系运算符 左结合 赋值运算符 由结合 +, - 左结合 *, /, % 左结合 ^ 右结合 取反运算符 非结合的 ++, -- 非结合的
以上运算符优先级与 C 语言有些出入，使用时需要注意。比如表达式 a = 3 < 5 在 C 语言中 a 的值为 0，在 bc 中，因为 = 的优先级高于 <，所以 a 的值为 3。
bc 中提供了一些特殊的表达式，这些与用户定义的函数和标准函数有关，下文函数一节将会详述。
7.语句
bc 的语句使用分号和换行符进行分隔，下面将介绍 bc 中常用的语句。注意，中括号 [] 中的内容是可选的。
EXPRESSION 表达式分为赋值表达式与非赋值表达式，如果表达式不是赋值语句，则计算表达式并将其结果打印到输出 STRING 使用双引号包围的内容被视为字符串。字符串可以包含特殊字符，使用反斜杠表示，a 响铃，b 退格，f 换页，n 换行，r 回车，q 双引号，t 制表符，\ 反斜杠 print LIST 使用 print 语句进行输出。LIST 是逗号分隔的字符串或者表达式 { STATEMENT_LIST } 这是个复合语句，它允许将多个语句组合在一起执行 if ( EXPRESSION ) STATEMENT1 [else STATEMENT2] if 条件语句。如果表达式 EXPRESSION 结果非 0，则执行语句 STATEMENT1，否则执行 STATEMENT2 while ( EXPRESSION ) STATEMENT while 循环语句。如果表达式 EXPRESSION 结果非 0，则循环执行语句 for ( [EXPRESSION1] ; [EXPRESSION2] ; [EXPRESSION3] ) STATEMENT for 循环语句 break 用于退出最近一层的 while 或 for 循环 continue 用于最近一层的 while 或 for 循环提前进入下一轮循环 halt 结束 bc return 从函数中返回 0 return ( EXPRESSION ) 从函数返回表达式 EXPRESSION 的值 limits 打印 bc 的限制 quit 结束 bc warranty 打印授权注意事项
8.函数
bc 支持函数，定义形式如下：
define [void] NAME ( PARAMETERS ) { AUTO_LIST STATEMENT_LIST }
其中 关键字 void 表示函数无返回值，NAME 为函数名，PARAMETERS 为函数参数，AUTO_LIST 为函数内部使用 auto 关键字申明的局部变量，STATEMENT_LIST 为函数 bc 语句。
函数调用形式：
NAME(PARAMETERS)
常用的内置函数有：
length ( EXPRESSION ) 数值的有效数字的个数 read () 从标准输入读取输入 scale ( EXPRESSION ) 数值小数点后的数字的个数 sqrt ( EXPRESSION ) 求平方根。如果 EXPRESSION 是一个负数，则引发运行时错误
如果使用 -l 选项调用 bc，则会预加载一个数学库，并将默认精度设置为 20。数学库定义了以下函数：
s (x) 求正弦值 sin(x)，x 的单位是弧度 c (x) 求余弦值 cos()，x 的单位是弧度 a (x) x 的反正切，反正切返回弧度 l (x) x 的自然对数 e (x) 指数函数，求自然 e 的 x 次幂 j (n,x) x 的整数阶 n 的贝塞尔函数
9.常用示例
（1）执行浮点运算。
echo "3.141592653 * 3" | bc 9.424777959
（2）指定计算结果的精度。
echo "scale = 2; 3.0/8" | bc .37 # 输出小数点前的 0 echo 'scale = 2; a = 3.0/8; if (length(a) == scale(a)) print 0; print a,"n"' | bc 0.37
（3）进制转换。如将二进制转换为十进制。
echo "obase=10;ibase=2;00001111" | bc 15
（4）幂运算。
echo "9^2" | bc 81
（5）调用内置函数 sqrt() 计算平方根。
echo "sqrt(16)" | bc 4
（6）交互式进行数学运算。
bc 9+9 18 9*9 81 sqrt(81) 9 quit
参考文献
[1] bc manual [2]【Linux】一步一步学Linux——bc命令(233)
