linux17-详说linux的重定向与文件描述符

前言

上一节中 [[16-linux程序后台执行指西]]，我们提到了，重定向操作，对于后台执行命令来说，很有用，这一节来详细说说。

部分内容参考：Linux 基础入门（新版） - 实验楼[1]

1-linux的输入与输出

Linux 默认提供了三个特殊设备，用于终端的显示和输出，分别为stdin（标准输入,对应于你在终端的输入），stdout（标准输出，对应于终端的输出），stderr（标准错误输出，对应于终端的输出）。

2-文件描述符

文件描述符在形式上是一个非负整数。本质上是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。

当程序打开一个现有文件或者创建一个文件时，内核会向进程返回一个文件描述符。

默认情况下，使用终端的标准输入作为命令的输入和标准输出作为命令的输出。比如，标准输入（standard input）的文件描述符是 0，标准输出（standard output）是 1，标准错误（standard error）是 2。

3-重定向输入、输出

我们可以将结果从屏幕重定向到某个文件。

我们可以分别处理，或直接用& ：

# 将标准错误重定向到标准输出，再将标准输出重定向到文件，注意要将重定向到文件写到前面
$ cat Documents/test.c hello.c >somefile  2>&1
# 或者只用bash提供的特殊的重定向符号"&"将标准错误和标准输出同时重定向到文件
$ cat Documents/test.c hello.c &>somefilehell

因为shell 中标准输出与标准错误不同，上面的文件描述符，二者对应的也并不相同，因此需要对它们分别处理。

❯ cat unname.txt > /dev/null
❯ cat 123 > /dev/null
cat: 123: No such file or directory
❯ cat 123 2>/dev/null

有时候，我们可能并不想覆盖文件的原有内容。则可以通过>> 进行追加数据：

$ who >> test6
$ cat test6
Thu Jun 11 12:23:05 CST 2020
mugpeng  console  Jun  2 13:36 
mugpeng  ttys000  Jun  6 10:21

输入重定向将文件的内容重定向到命令。command < inputfile

记忆方法：输入重定向与输出重定向符号相反。在命令行上，命令在左，文件在右，重定向符号指向数据流动的方向。

此外，还有一种内联输入重定向inline input redirection。该重定向无需对命令指定文件，但需要指定一个文本标记来划分输入数据的开始与结尾，使用内联输入重定向，shell 会使用次提示符来提示输入数据。符号为<<。注意开始和结尾都使用了一致的文本标记test。

$ wc << test
> I
> am
> happy.
> test
       3       3      12

4-永久重定向

有的时候，我们可能希望脚本中的某些内容永久的重定向到某个文件中，比如操作的日志。这时候可以使用 exec 。

# 先开启一个子 Shell
$ zsh
# 使用exec替换当前进程的重定向，将标准输出重定向到一个文件
$ exec 1>somefile
# 后面你执行的命令的输出都将被重定向到文件中,直到你退出当前子shell，或取消exec的重定向
$ ls
$ exit
$ cat somefile

4-自定义文件描述符

在 Shell 中有 9 个文件描述符。上面我们使用了也是它默认提供的 0,1,2 号文件描述符。另外我们还可以使用 3-8 的文件描述符，只是它们默认没有打开而已。

你可以使用下面命令查看当前 Shell 进程中打开的文件描述符：

$ ls -Al /dev/fd/
total 0
lrwx------ 1 yzpeng yzpeng 64 Apr 30 12:59 0 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 yzpeng yzpeng 64 Apr 30 12:59 1 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 yzpeng yzpeng 64 Apr 30 12:59 2 -> /dev/pts/0
lr-x------ 1 yzpeng yzpeng 64 Apr 30 12:59 3 -> /proc/70349/fd

ps：mac 与linux 下结果可能有所不同。

我们还可以创建自定义的新的文件描述符。

通过exec 还设定：

# 进入新的zsh
$ zsh
$ exec 4>somefile
# 先进入目录，再查看，否则你可能不能得到正确的结果，然后再回到上一次的目录
$ cd /dev/fd/;ls -Al;cd -
# 注意下面的命令>与&之间不应该有空格，如果有空格则会出错
$ echo "this is test" >&4
$ cat somefile
$ exit

如果需要永久设定，也可以添加到rc 文件中。

同样，你也可以通过exec，强制覆盖默认的文件描述符的指向。不过，并不推荐。

当我们设定的文件描述符不想使用时，还可以关闭它们：

$ exec 4>&-
$ cd /dev/fd;ls -Al;cd -

5-屏蔽输出

在上一节我们也说过，/dev/null 有时候很有用。

在 Linux 中有一个被称为“黑洞”的设备文件,所有导入它的数据都将被“吞噬”—— /dev/null 。它叫做空设备，是一个特殊的设备文件，它通常被用于丢弃不需要的输出流，或作为用于输入流的空文件，这些操作通常由重定向完成。读取它则会立即得到一个 EOF。

如果将标准输出重定向到这个“黑洞”，则就会完全得不到任何的输出结果了。

$ cat Documents/test.c 1>/dev/null 2>&1

6-tee命令

如果我们想要将结果同时输出到屏幕与文件，我们可以使用tee命令：

echo 5 | tee test2.txt

cat test2.txt
5

不过需要注意的是，如果想要实现>> 追加的效果，需要使用参数 -a：

$ for i in {1..5}; do echo $i | tee -a test2.txt; done
1
2
3
4
5

$ cat test2.txt 
1
2
3
4
5

另外，我们还可以将输出同时保存到多个文件，类似执行完输出重定向操作，又对生成的重定向输出文件做了一个cp 命令：

$ for i in {1..5}; do echo $i | tee -a test3.txt test33.txt; done
1
2
3
4
5

$ ls test3*
test3.txt  test33.txt

参考资料

[1]

Linux 基础入门（新版） - 实验楼: http://demo.erdangjiade.com/modals/8/856/demo/courses/show.html