在 Linux Shell 中使用 GNU bc 进行数学运算

大多数 POSIX 系统都带有 GNU bc，这是一种任意精度数值处理语言。它的语法类似于 C，但也支持语句的交互式执行和处理来自标准输入（stdin）的数据。因此，它通常是“如何在 Linux shell 中进行数学运算？”这个问题的答案。这种风格的回答在网上很常见

$ echo "1+1" | bc
2

虽然这完全有效，但很少有用户认为它比更直观的东西（例如）更优雅

$ 1+1  #this does not work
2

交互模式稍微容易一些

$ bc 
1+1
2
quit
$

但是交互模式并不总是符合简单直观的工作流程，例如只需键入您想要的计算。为此，我建议使用 Bluebat 的 纯 Bash 计算器。

bc 实际提供的是一种用于高级计算的数学语言。

带有 mathlib 的高级函数

就其本身而言，bc 提供了基本的数学函数。您可以在交互模式下测试它们

$ bc
3^2
9
(3^2)*(9)/3
27

使用 --mathlib 选项可以获得高级函数，包括正弦、余弦、正切等。在交互模式下，您可以测试其中一些。这是 90 的余弦

c(90)
-.44807361612917015236

9 的正弦

s(9)
.41211848524175656975

创建您自己的 bc 函数

您还可以在 bc 中创建自己的函数。函数定义以 define 关键字开头，并用大括号括起来。这是一个简单的函数，在交互式会话中输入，它返回给定的任何数字

$ bc
define echo(n) {
  return (n);
}

在同一个交互式会话中，测试一下

echo(2)
2
echo(-2)
-2

bc 中的 if 语句

bc 语言还具有各种控制语句，其中最简单的是 if/else。语法乍一看可能很熟悉，但大括号的处理方式存在细微之处。请注意，if 语句的 else 子句用大括号括起来，而 then 子句则没有，但两者都以分号终止。这是一个查找数字 n 的绝对值的函数

define abso(n) {
  if ( n > 0 ) return (n);
  { return (-n); }
}

在同一个交互式会话中，测试一下

abso(-5)
5
abso(5)
5

将数据导入 bc

对于快速计算和实验，在交互式会话中工作是可以容忍的，但是当您退出时会丢失数据，并且当您犯错时很难编辑。幸运的是，bc 可以从外部文件加载变量和函数。

这是一个包含两个变量（sol 和 foo）和一个自定义 abso 函数（用于查找绝对值）的文件

sol=299792458

foo=42

define abso(n) {
  if ( n > 0 ) return (n);
  { return (-n); }
}

将其保存到名为 bcvars.bc 的文件中，以便您可以将其导入到 bc 交互式会话中

$ bc bcvars.bc
foo
42
sol
299792458
abso(-23)
23

使用 bc 增强您的数学能力

bc 语言相对简单，前提是您掌握足够的数学知识来构建您想要完成的任何方程。虽然 bc 默认提供有用的基本函数并允许您创建自己的函数，但您可以通过站在巨人的肩膀上来减少您的工作量。包含新函数的文件，包括数学基础知识以及特定任务（例如，计算复利）的文件，可从 GNU bc 页面 和 bc 完整文档 获取。

如果您有兴趣在 shell 中进行更好的数学运算，请尝试 bc。它不会让您变成数学天才，但它可能会让您更容易成为天才。