Linux系统介绍（四）IO重定向与管道

IO重定向(IO redirection)

Linux的有一个强大之处就是可以通过管道(Pipe)跟IO重定向将一系列命令的输出跟输入连接起来。IO重定向是Linux中非常重要的概念，是理解Linux命令，脚本以及Linux IO的基础。

标准输入输出

对于shell来说，有三个基础的流，标准输入流(stdin或者stream 0)，标准输出流(stdout或者stream 1)，标准错误流(stderr或者stream2)。

标准输入输出

举个例子，当我们用键盘在shell中执行命令的时候，可以如下图：

键盘输入输出

通常，stdout跟stderr都输出到了屏幕上，但对于Linux来说，其实是两种不同的输出。

输出重定向

可以用>大于号将stdout重定向到另一个IO，比如文件：

# echo "hello" > test.log
# cat test.log
hello

上面的命令将stdout重定向到文件test.log中，此时，如果该文件不存在则创建新文件，如果存在则覆盖已有文件。事实上，>重定向是1>的简写，1>可以更清楚的看到实际上是把stdout(stream 1)重定向。

必须注意的是，默认情况下，该重定向会覆盖已有文件，这个在有时候可能不经意间丢失重要数据。shell提供了选项使得我们可以禁止这种覆盖，set -o noclobber可以打开该选项。

# cat test.log
hello
# set -o noclobber
# echo "world" > test.log
-bash: test.log: cannot overwrite existing file

此外，在打开该选项之后，其实还是可以强制执行覆盖，可以采用>|来强制重定向到已存在的文件：

# echo "world" > test.log
-bash: test.log: cannot overwrite existing file
# echo "world" >| test.log
# cat test.log
world

追加输出

可以采用>>将输出重定向到文件并追加在文件结尾，这样就可以避免覆盖文件了。

# cat test.log
world
# echo hello >> test.log
# cat test.log
world
hello

标准错误重定向

如1>一样，我们可以通过2>将stderr重定向到文件，具体行为跟stdout类似。

同时重定向stdout跟stderr

我们可以在同一行命令中同时将stdout跟stderr重定向，如：

# ls test* tttt*
ls: cannot access tttt*: No such file or directory
test.log  test2
# ls test* tttt* > stdout.log 2> stderr.log
# cat stdout.log
test.log
test2
# cat stderr.log
ls: cannot access tttt*: No such file or directory

可以看出，stdout跟stderr被分别重定向到stdout.log跟stderr.log文件中了。

此外，还有一个常见的用法是将stderr重定向到stdout，这样就可以将所有输出都定向在一起了。

# ls test* tttt* > stdout.log
ls: cannot access tttt*: No such file or directory
# cat stdout.log
test.log
test2
# ls test* tttt* > stdout.log 2>&1
# cat stdout.log
ls: cannot access tttt*: No such file or directory
test.log
test2

可见，通过2>&1将stderr重定向给stdout，而stdout又重定向给文件stdout.log，这样所有的输出都重定向到文件stdout.log中了。另外，还可以通过&>直接将stderr跟stdout合并：

# ls -l test* tttt* &> stdout.log
# cat stdout.log
ls: cannot access tttt*: No such file or directory
-rw-r--r--. 1 root root 12 Nov 16 01:02 test.log
-rw-r--r--. 1 root root  0 Nov 16 00:17 test2

重定向顺序

将stderr重定向给stdout的时候，请务必注意其顺序，如上面的重定向如果写成这样，结果就完全不同了：

# ls test* tttt* 2>&1 > stdout.log
ls: cannot access tttt*: No such file or directory
# cat stdout.log
test.log
test2

可以看出，stderr其实并没有被重定向到文件stdout.log中，可见顺序是非常重要的。那么，如果理解这种不同呢？咱们可以这么样来理解：

• 将>看作是shell中的赋值操作=
• 将stdout跟stderr看作是变量，但对其引用采用&，这样&1表示对stdout变量的引用
• 假定stdout跟stderr变量的初始值是屏幕，将屏幕记为/dev/tty
• shell从左到有扫描解释命令，并对stdout跟stderr分别赋值
• 查看stdout跟stderr的最终值即可知道分别被重定向到哪里了

还是以上面的例子来解释，ls test* tttt* 2>&1 > stdout.log

• 命令开始前，stdout=/dev/tty, stderr=/dev/tty
• shell从左到右扫描并重新赋值，首先2>&1就相当于stderr=$stdin，此时stderr的值其实还是/dev/tty
• > stdout.log就相当于stdout=stdout.log，此时stdout值为stdout.log
• 最后，stdout值为stdout.log，而stderr值仍然为/dev/tty，所以只有stdout输出到文件stdout.log中了

基于这个原则，在讲述完管道之后咱们将展示如何把stdout跟stderr交换一下。

输入重定向

• <符号

既然输出有重定向，那么输入是否也可以呢？答案是肯定的，可以采用<将输入重定向，<其实是0<的简写。

# cat stdout.log
ls: cannot access tttt*: No such file or directory
-rw-r--r--. 1 root root 12 Nov 16 01:02 test.log
-rw-r--r--. 1 root root  0 Nov 16 00:17 test2
# cat 

• <<符号

此外，还可以<通过手动输入直到输入EOF（或者Ctrl-D）。

• <<<符号

该符号可以直接将一个字符串重定向给输入

# base64 <<< hello
aGVsbG8K

base64命令参数只接受文件，通过这种方式就可以把字符串直接传给它。

输入输出同时重定向

shell是可以支持同时重定向输入跟输出的，以下方式都会被准确解析：

# cat  stdout.log 2> stderr.log
#  stdout.log 2> stderr.log cat

快速清除文件内容

可以通过重定向快速的清空文件内容：

# cat test.log
hello world
# > test.log
# cat test.log
#

可见，咱们并不需要写echo "" > test.log这样的命令来清空一个文件。当noclobber选项被打开时，可以通过>|来强制清空。

管道(Pipe)

在Linux中，我们可以使用管道(Pipe)将前一个命令的stdout作为输入给后面一个命令，管道由|表示。

# ls test* tttt*
ls: cannot access tttt*: No such file or directory
test.log  test2
# ls -l test* tttt* | grep log
ls: cannot access tttt*: No such file or directory
-rw-r--r--. 1 root root 12 Nov 16 01:02 test.log

请务必注意的是，管道只会将stdout传递给下一个命令，stderr并不会传递，为了证明这一点，咱们将后一个命令的stderr重定向到文件：

# ls -l test* tttt* | grep log 2> stderr.log
ls: cannot access tttt*: No such file or directory
-rw-r--r--. 1 root root 12 Nov 16 01:02 test.log
# cat stderr.log
#

这时可以看出，第二个命令的stderr为空，而第一个命令的stderr仍输出到屏幕了。当然，咱们也可以将第一个命令的stderr重定向到stdout上，这样grep命令也可以收到了。

# ls -l test* tttt* 2>&1 | grep "No "
ls: cannot access tttt*: No such file or directory

再回到上一节的问题，咱们如何将stdout跟stderr互相交换一下呢？可以这么做：

# ls -l test* tttt* 3>&1 1>&2 2>&3 | grep "No " 2> stderr.log
ls: cannot access tttt*: No such file or directory
-rw-r--r--. 1 root root 12 Nov 16 01:02 test.log
-rw-r--r--. 1 root root  0 Nov 16 00:17 test2
# cat stderr.log
#

如果你的Linux发行版本对grep输出的颜色设置正确，会发现只有第一行是grep出来的，由此可见3>&1 1>&2 2>&3居然将stdout跟stderr互换了一下，至于怎么解释，可以参照前面的赋值方式自行拆解一下。

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