Shell 重定向

柔光的暖阳◎ 2023-06-30 06:47 2阅读 0赞

当命令被执行时，会打开三个文件描述符，标准输入，标准输出，标准错误。标准输入默认来自键盘，标准输出和标准错误默认为屏幕。我我们可以利用重定向功能来改变命令执行时的标准输入、标准输出和标准错误。

## 重定向标准输入 ##

重定向标准输入语法如下

[n]<file

它表示在文件描述符 n 上打开文件 file，用于读文件。如果 n 被省略，那么默认在标准输入上打开文件 file。

例如，在执行 cat 命令的时候，如果不附带任何参数，那么它会读取标准输入(键盘)的内容，然后把它显示到标准输出(屏幕)。那么，我们可以重定向它的标准输入为一个文件

$ cat < hello.txt
    hello world

当然，`cat < hello.txt` 这个命令有点冗余，使用 `cat hello.txt` 也可以达到效果，这里只是为了演示的目的。

> 语法\[n\]>file中，符号>和file之间是可以加个空格的。通常似乎为了美观，都会使用这个空格。

## 重定向输出 ##

重定向输出的语法如下

[n]>file

它表示在文件描述符n上打开文件 file，用于写文件。如果省略 n，那么表示在标准输出上打开文件 file，用于向文件写内容。

我们可以利用这个语法来重定向标准输出和标准错误。例如，ls 命令默认会把输出显示到屏幕(标准输出)上，我们可以利用重定向功能，把 ls 命令的执行结果写到一个特定的文件中。

$ ls -l > ls-result.txt

然而，执行 ls 命令会出错，例如权限拒绝，这些错误信息会从标准错误显示到屏幕上。而上面的命令只是重定向了标准输出，因此错误信息还是会显示到屏幕上

$ ls -l /root/ > ls-result.txt
    ls: cannot open directory '/root/': Permission denied

我们利用重定向输出的功能，把标准错误重定向到一个单独的文件中

$ ls -l /root/ > ls-result.txt 2> ls-result-error.txt
    $ cat ls-result-error.txt
    ls: cannot open directory '/root/': Permission denied

## 追加重定向输出 ##

如果重定向输出的文件不存在，那么会默认创建它，如果文件已经存在，那么会把文件的大小截断为了０，也就是经常说的文件被重写。

我们可以利用追加重定向输出的功能，把重定向输出追加到一个文件中，而不是重写文件。

追加重定向输出的语法如下

[n]>>>file

它表示在描述符 n 上打开文件 file，用于追加写文件。如果省略 n，那么表示在标准输出上打开文件，向文件里追加写内容。

例如，我们可以把多个 ls 命令执行的结果输出到同一个文件

$ ls -l /usr/ > ls-result.txt
    $ ls -l /bin/ >> ls-result.txt

## 重定向标准输出和标准错误 ##

在前面，我们用了一个很长的命令来分别重定向标准输出和标准错误，命令如下

$ ls -l /root/ > ls-result.txt 2> ls-result-error.txt

其实，大可不必这么复杂，直接把标准输出和标准错误重定向到一个文件中。这就需要重定向标准输出和标准错误功能，语法如下

&>file

或者

>file 2>&1

那么，我们用重定向标准输出和标准错误的语法，来重构上面的复杂的命令

$ ls -l /root/ &> ls-result.txt

## 追加重定向标准输出和标准错误 ##

同样地，重定向标准输出和标准错误，在文件存在时，会截断文件的长度为0。如果为了避免这种情况的发生，我们可以选择使用追加重定向标准输出和标准错误的功能，语法如下

&>>file

或者

>>file 2>>&1

那么现在我们利用这个语法，把 ls 命令的标准输出和标准错误，追加重定向到一个文件，而不是截断并写入一个文件

ls -l /usr/ /root/ &>> ls-result.txt

## Here Documents ##

Here Documents 语法如下

[n]<<[-]delimiter
    	here-document-lines
    delimiter

> 注意，最后一个delimiter的前后都不要有空格。

Here Documents 语法让 shell 去读取 here-document-lines 的内容，作为文件描述符 n 的输入。如果省略 n，那么读取的内容作为标准输入。

Here Documents 其实也是利用了重定向标准输入的功能，它通常在脚本中使用。例如有如下一个脚本，它格式化输出一段 HTML 文本

$ cat here-documents.sh 
    #!/bin/bash
    
    cat <<_EOF_ <html> <h1>Hello world</h1> <html> _EOF_
    $
    $ ./here-documents.sh 
    <html>
        <h1>Hello world</h1>
    <html>

如果我们在脚本中使用的是 `<<-` 而不是 `<<`，那么输出的结果会去年每一行前面的制表符。

首先我们用 `cat -A` 查看脚本

bash $ cat -A here-documents.sh 
    #!/bin/bash$
    $
    cat <<-_EOF_$
    <html>$
    ^I<h1>Hello world</h1>$
    <html>$
    _EOF_$

`cat -A` 的输出结果中，$ 表示一行的结尾，^I 表示一个水平制表符。

从输出结果中可以看到，我们使用了 Here Documents 的 `<<-` 而不是 `<<`，因此执行脚本后，显示的结果中不会有制表符而导致的缩进。

$ ./here-documents.sh 
    <html>
    <h1>Hello world</h1>
    <html>

> 注意，`<<-` 不会忽略行前的空格，只会忽略制表符。  
> 很多人喜欢用VIM写shell脚本，但是关于VIM的空格和制表符没有配置好，使用 <<- 会没有效果。  
> 现在很多IDE、文本编辑器默认把制表符设置为4个空格，使用 <<- 也会没有效果。

Here Documents 针对 shell 扩展还有一个奇怪的用法。如果第一个 delimiter，不加引号，那么 Here Documents 的文本行会执行 shell 扩展，例如，下面的脚本使用了参数扩展

$ cat here-documents.sh 
    #!/bin/bash
    
    cat <<-_EOF_
    Hello $1
    _EOF_

$1 表示执行脚本时传入的第一个参数，当我们执行脚本的时候，会把 $1 展开为第一个参数的值

$ ./here-documents.sh David
    Hello David

而如果把 Here Documents 语法的第一个 delimiter 加上引号(单引号或双引号)，那么 Here Documents 的文本行 **不会** 执行 shell 扩展

$ cat here-documents.sh 
    #!/bin/bash
    
    cat <<-'_EOF_'
    Hello $1
    _EOF_
    $
    $ ./here-documents.sh 
    Hello $1

## Here Strings ##

Here Strings 语法如下

[n]<<< string

Here Strings 会让 shell 把 string 以及一个换行符，作为文件描述符 n 的输入。如果省略 n，那么使用的是标准输入。

> 注意，Here Strings 使用三个 >，而 Here Documents 使用两个 <。

我们以 cat 命令为例，cat 会读取参数指定的文件的内容或者标准输入的内容，我们使用 Here String 语法来重定向 cat 的标准输入

$ cat <<< "hello world"
    hello world

## 复制文件描述符 ##

我们在介绍重定向标准输出和标准错误的时候，提供有两种语法

&>file

或者

>file 2>&1

第二种语法中，`2>&1` 表示把标准输出重定向到标准输入，其实它有一个官方名字，叫做复制文件描述符。

对于输出的复制文件描述符语法如下

[n]>&fd

官方的解释特别晦涩难懂，其实它就是把文件描述符 n 的输出重定向到文件描述符 fd上。

与之相对的，输入的复件文件描述符语法如下

[n]<&fd

这个目前我还没有用到过，所以不好举例了。

## 移动文件描述符 ##

对于输入，移动文件描述符语法如下

[n]<&fd-

对于输出，语法如下

[n]>&fd-

它们都会把文件描述符 fd 移动到 n 上，并且关闭 fd，只不过一个针对输入，一个针对输出。如果省略 n，对于输入而言，默认为标准输入，对于输出而言，默认为标准输出。

## 打开读写文件描述符 ##

[n]<>file

在文件描述符 n 上打开文件 file，用于读和写，如果省略 n，n 的值默认为0。

## 工作经验 ##

在编译 Android 源码的时候，有时我们既想把日志显示到终端上，又想把日志保存到文件中，我们可以使用 tee 命令。但是 tee 命令只操作标准输出，而日志信息还包含标准错误的信息，因此我们还需要复制文件描述符的功能，把标准错误重定向到标准输出。

make -j8 2>&1 | tee build.log

当然，我们可以使用另一种管道操作符 |&，它会把前一个命令的标准错误和标准输出，连接到下一个命令的标准输入。

因此上面的命令可以改写成如下命令

make -j8 |& tee build.log

Shell 重定向

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