流、管道和重定向

本节讨论初级管理（LPIC-1）考试 101 的主题 1.103.4 的内容。这个主题的权值是 5。

在本节中，学习以下主题：

• 对标准 IO 流进行重定向：标准输入、标准输出和标准错误

• 将一个命令的输出通过管道连接到另一个命令的输入

• 将输出发送到 stdout 和文件

• 将命令的输出用作另一个命令的参数

对标准 IO 进行重定向

shell 使用三种标准 I/O 流：

1.      stdout 是标准输出流，显示来自命令的输出。它的文件描述符是 1。

2.      stderr 是标准错误流，显示来自命令的错误输出。它的文件描述符是 2。

3.      stdin 是标准输入流，向命令提供输入。它的文件描述符是 0。

输入流向程序提供输入，常常是来自终端键盘。输出流打印文本字符，常常是在终端上。终端原来是 ASCII 打字机或显示终端，但是现在常常是图形桌面上的窗口。

正如在 文本流和过滤器 一节中看到的，可以将标准输出重定向到文件或者另一个命令的标准输入，还可以将标准输入重定向为来自文件或者来自另一个命令的输出。

对输出进行重定向

对输出进行重定向有两种方法：

n>

将来自文件描述符 n 的输出重定向到文件。必须对这个文件有写权限。如果文件不存在，就创建它。如果它存在，现有内容常常会丢失而没有警告。

n>>

也将来自文件描述符 n 的输出重定向到文件。同样，必须对这个文件有写权限。如果文件不存在，就创建它。如果它存在，输出就附加到现有文件后面。

n> 或 n>> 中的 n 是指文件描述符。如果忽略，就假设是标准输出。清单 66 演示使用重定向将来自 ls 的标准输出和标准错误分别放进两个文件，这些文件是在 lpi103 目录中创建的。还演示了如何将输出附加到现有的文件中。

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清单 66. 输出重定向

[ian@echidna lpi103]$  ls x* z*

ls: z*: No such file or directory

xaa  xab

[ian@echidna lpi103]$ ls x* z* >stdout.txt 2>stderr.txt

[ian@echidna lpi103]$  ls w* y*

ls: w*: No such file or directory

yaa  yab

[ian@echidna lpi103]$ ls w* y* >>stdout.txt 2>>stderr.txt

[ian@echidna lpi103]$ cat stdout.txt

xaa

xab

yaa

yab

[ian@echidna lpi103]$ cat stderr.txt

ls: z*: No such file or directory

ls: w*: No such file or directory

使用 n> 进行输出重定向常常会覆盖现有文件。可以使用内置命令 set 的 noclobber 选项控制这种行为。如果设置了这个选项，就会在覆盖现有文件时发出警告；如果确实要覆盖，可以使用 n>|，如清单 67 所示。

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清单 67. 带 noclobber 选项的输出重定向

[ian@echidna lpi103]$ set -o noclobber

[ian@echidna lpi103]$ ls x* z* >stdout.txt 2>stderr.txt

-bash: stdout.txt: cannot overwrite existing file

[ian@echidna lpi103]$ ls x* z* >|stdout.txt 2>|stderr.txt

[ian@echidna lpi103]$ cat stdout.txt

xaa

xab

[ian@echidna lpi103]$ cat stderr.txt

ls: z*: No such file or directory

[ian@echidna lpi103]$ set +o noclobber #restore originalh24Linux联盟
 noclobber setting

有时候希望将标准输出和标准错误重定向到同一个文件中。自动化进程或后台作业常常采用这种做法，这样就能够在以后查看输出。使用 &> 或 &>> 将标准输出和标准错误重定向到同一个位置。另一种方法是对文件描述符 n 进行重定向，然后使用 m>&n 或 m>>&n 将文件描述符 m 重定向到同一个位置。对输出进行重定向的次序很重要。例如，h24Linux联盟
command 2>&1 >output.txt h24Linux联盟
与h24Linux联盟
command >output.txt 2>&1 h24Linux联盟
不一样。清单 68 中演示了这些重定向。注意在最后一个命令中，标准输出在标准错误之后进行重定向，所以标准错误输出仍然发送到终端窗口。

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清单 68. 将两个流重定向到一个文件中

[ian@echidna lpi103]$ ls x* z* &>output.txt

[ian@echidna lpi103]$ cat output.txt

ls: z*: No such file or directory

xaa

xab

[ian@echidna lpi103]$ ls x* z* >output.txt 2>&1

[ian@echidna lpi103]$ cat output.txt

ls: z*: No such file or directory

xaa

xab

[ian@echidna lpi103]$ ls x* z* 2>&1 >output.txt

ls: z*: No such file or directory

[ian@echidna lpi103]$ cat output.txt

xaa

xab

有时候希望完全忽略标准输出或标准错误。为此，可以把适当的流重定向到 /dev/null 中。在清单 69 中，演示如何忽略来自 ls 命令的错误输出。

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清单 69. 使用 /dev/null 忽略输出

[ian@echidna lpi103]$ ls x* z* 2>/dev/null

xaa  xab

[ian@echidna lpi103]$ cat /dev/null

对输入进行重定向

正如可以对 stdout 和 stderr 流进行重定向，也可以使用 < 操作符将 stdin 重定向为来自文件。在前面讨论 sort 和 uniq 时，曾经使用 tr 命令将 text1 文件中的空格替换为制表符。在这个示例中，我们使用来自 cat 命令的输出为 tr 创建标准输入。无需不断地调用 cat，现在可以使用输入重定向将空格转换为制表符，如清单 70 所示。

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清单 70. 输入重定向

[ian@echidna lpi103]$ tr ' ' '\t'<text1

1       apple

2       pear

3       banana

shell（包括 bash）还有 here-document 的概念，这是输入重定向的另一种形式。这使用 << 以及一个单词（比如 END），这个单词作为输入结束的标志。清单 71 演示了这种做法。

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清单 71. 用 here-document 进行输入重定向

[ian@echidna lpi103]$ sort -k2 <<END

> 1 apple

> 2 pear

> 3 banana

> END

1 apple

3 banana

2 pear

回忆一下在 清单 23 中是如何创建 text2 文件的。您可能会奇怪为什么不能只是输入 sort -k2，输入数据，然后按下 Ctrl-d 来结束输入。简短的答案是可以这么做，但是当时还没有学习 here-document。在 shell 脚本中常常使用 here-document（这在关于 shell、脚本、编程以及编译的主题 109 教程中讨论）。脚本没有其他方法能够判断脚本的哪些行应该作为输入对待。因为 shell 脚本大量使用制表符来进行缩进，从而提高可读性，所以 here-document 还会造成另一种麻烦。如果使用 <<- 而不是 <<，那么前面的制表符会被删除。在清单 72 中，使用与 清单 42 中一样的技术创建制表符的替代字符。然后创建一个非常小的 shell 脚本，它包含两个读取 here-document 的 cat 命令。最后，使用 .（点）命令引用（source） 脚本，这意味着在当前 shell 上下文中运行它。

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清单 72. 用 here-document 进行输入重定向

[ian@echidna lpi103]$ ht=$(echo -en "\t")

[ian@echidna lpi103]$ cat<<END>ex-here.sh

> cat <<-EOF

> apple

> EOF

> ${ht}cat <<-EOF

> ${ht}pear

> ${ht}EOF

> END

[ian@echidna lpi103]$ cat ex-here.sh

cat <<-EOF

apple

EOF

        cat <<-EOF

        pear

        EOF

[ian@echidna lpi103]$ . ex-here.sh

apple

pear

管道

在 文本流和过滤器 一节中指出，文本过滤 过程就是取得文本输入流，在文本上执行某些转换，然后将它发送到输出流中。还指出，过滤常常是通过构造命令的管道 来完成的，也就是对一个命令的输出进行管道连接 或重定向，作为下一个命令的输入使用。以这种方式使用管道并不只限于文本流，尽管文本流是最常使用这些方式的地方。

将 stdout 管道连接到 stdin

我们已经看到，在两个命令之间使用 |（管道）操作符可以将第一个命令的 stdout 定向到第二个命令的 stdin。可以通过添加更多的命令和更多的管道操作符来构造长管道，如清单 73 所示。

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清单 73. 对几个命令的输出进行管道连接

command1 | command2 | command3

要注意的是，管道 只能 将 stdout 管道连接到 stdin。不能使用 2| 对 stderr 进行管道连接，至少用到目前为止学习的工具无法完成这种任务。如果 stderr 已经被重定向到 stdout，那么这两个流都被管道连接。在清单 74 中，使用管道对错误消息和正常输出消息进行排序，这些消息来自一个奇怪的 ls 命令，其中的通配符参数并没有按照字母表的次序排列。

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清单 74. 对两个输出流进行管道连接

[ian@echidna lpi103]$ ls y* x* z* u* q*  2>&1 |sort

ls: q*: No such file or directory

ls: u*: No such file or directory

ls: z*: No such file or directory

xaa

xab

yaa

yab

管道中的任何命令都可以有选项或参数。许多命令使用连字符（-）替代文件名参数，这表示输入应该来自 stdin 而不是文件。请查看命令的手册页。将功能有限的多个命令连接成长的管道是在 Linux 和 UNIX 上完成任务的常用方式。