使用 GNU bc 在 Linux Shell 中进行数学运算

在 shell 中使用 bc 更好地做算数，它是一种用于高级计算的数学语言。

大多数 POSIX 系统带有 GNU bc，这是一种任意精度的数字处理语言。它的语法类似于 C，但是它也支持交互式执行语句和处理来自标准输入（stdin）的数据。因此，它通常是以下问题的答案：“我如何在 Linux shell 中进行数学运算？”这种回应方式在网上很常见：

$ echo "1+1" | bc
2

尽管这是完全正确的，但很少有用户认为，与更直观的方式相比，它很优雅，例如：

$ 1+1  # 这不能工作
2

交互模式要容易一些：

$ bc
1+1
2
quit
$

但是交互模式并不总是适合简单计算想要的直观工作流，比如直接输入你想要的计算。因此我推荐 Bluebat 的纯 Bash 计算器。

bc 实际上提供了一种用于高级计算的数学语言。

含高级函数的 mathlib

bc 本身提供了基本的数学函数。你可以在交互式模式下测试它们：

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

使用 --mathlib 选项获取高级函数，包括正弦、余弦、正切等。在交互式模式下，你可以测试其中一些。下面是 90 度的余弦：

c(90)
-.44807361612917015236

9 的正弦：

s(9)
.41211848524175656975

创建你自己的 bc 函数

你还可以在 bc 中创建自己的函数。函数定义以 define 关键字开始，并用大括号括起来。下面是一个输入到交互式会话中的简单函数，它返回给它的任意数字：

$ 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，但在如何处理大括号方面有些不同。请注意，if 语句的 else 子句包含在大括号中，而 then 子句不是，但两者都用分号终止。下面是一个返回数字 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

使用交互式会话对于快速计算和实验是可以容忍的，但在退出时会丢失数据，并且在出错时很难编辑。幸运的是，bc 可以从外部文件加载变量和函数。

下面是一个包含两个变量（sol 和 foo）的文件，以及一个用于查找绝对值的自定义 abso 函数：

sol=299792458

foo=42

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

将它保存到名为 bcvars.bc 的文件中，以便导入 bc 交互式会话：

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

使用 bc 助力你的数学

bc 语言相对简单，前提是你知道足够的数学知识来构造任何你想完成的方程。虽然 bc 默认提供了有用的基本函数，并允许你创建自己的函数，但你可以通过站在巨人的肩膀上来减少工作量。加载了用于数学基础知识和特定任务（例如，计算复利）的新函数的文件可从 GNU bc 页获得，同时也可获得 bc 完整文档。

如果你有兴趣在 shell 里更好地处理数学，试试 bc 。它不会使你成为数学天才，但它可能会让过程更简单。