shell十三问之十 [转载]

>与< 差在哪？

1. 文件描述符(fd, File Descriptor)

谈到I/O redirection,不妨先让我们认识一下File Descriptor(fd，文件描述符)。

进程的运算，在大部分情况下，都是进行数据(data)的处理，
这些数据从哪里，读进来？又输出到哪里呢？
这就是file descriptor(fd)的功用了。

在shell的进程中，最常使用的fd大概有三个，分别为:

0：standard Input (STDIN)
1: standard output(STDOUT)
2: standard Error output （STDERR）

在标准情况下，这些fd分别跟如下设备(device)关联：

stdin(0): keyboard
stdout(1): monitor
stderr(2): monitor

Tips:
linux中的文件描述符(fd)用整数表示。
linux中任何一个进程都默认打开三个文件,
这三个文件对应的文件描述符分别是：0, 1, 2;
即stdin, stdout, stderr.

我们可以用如下命令测试一下：

$ mail -s test root
this is a test mail。
please skip.
^d (同时按下ctrl 跟d键)

很明显，mail进程所读进的数据，就是从
stdin 也就是keyboard读进的。
不过，不见得每个进程的stdin都跟mail一样
从keyboard读进，因为进程的作者可以从文件参数读进stdin，
如：

1	$ cat /etc/passwd

但，要是cat之后没有文件参数则如何呢？
哦，请你自己玩玩看…^_^

$ cat

Tips:

请留意数据输出到哪里去了，
最后别忘了按ctrl+d(^d), 退出stdin输入。

至于stdout与stderr，嗯…等我有空再续吧…^_^
还是，有哪位前辈来玩接龙呢？

相信，经过上一个练习后，
你对stdin与stdout应该不难理解了吧？
然后，让我们看看stderr好了。

事实上，stderr没什么难理解的：
说白了就是“错误信息”要往哪里输出而已…
比方说, 若读进的文件参数不存在的，
那我们在monitor上就看到了：

1 2	$ ls no.such.file ls: no.such.file: No such file or directory

若同一个命令，同时成生stdout与stderr呢？
那还不简单，都送到monitor来就好了：

$ touch my.file
$ ls my.file on.such.file
ls: no.such.file: No such file or directory
my.file

okay, 至此，关于fd及其名称、还有相关联的设备，
相信你已经没问题了吧？

2. I/O 重定向(I/O Redirection)

那好，接下来让我们看看如何改变这些fd的预设数据通道。

用< 来改变读进的数据通道(stdin),使之从指定的文件读进。
用> 来改变输出的数据通道(stdout，stderr),使之输出到指定的文件。

2.1 输入重定向`n<`(input redirection)

比方说：

1	$ cat < my.file

就是从my.file读入数据

1	$ mail -s test root < /etc/passwd

则是从/etc/passwd读入…

这样一来，stdin将不再是从keyboard读入，
而是从指定的文件读入了…

严格来说，<符号之前需要指定一个fd的(之前不能有空白)，但因为0是<的预设值，因此，<与0<是一样的*。

okay，这样好理解了吧？

那要是用两个<，即<<又是啥呢？
这是所谓的here document,
它可以让我们输入一段文本，
直到读到<< 后指定的字符串。

比方说：

$ cat <<EOF
first line here
second line here
third line here
EOF

这样的话, cat会读入3个句子，
而无需从keyboard读进数据且要等到(ctrl+d, ^d)结束输入。

2.2 重定向输出`>n`(output redirection)

当你搞懂了0< 原来就是改变stdin的数据输入通道之后，
相信要理解如下两个redirection就不难了：

1> #改变stdout的输出通道；
2> #改变stderr的输出通道；

两者都是将原来输出到monitor的数据，
重定向输出到指定的文件了。

由于1是>的预设值，
因此，1>与>是相同的，都是改变stdout.

用上次的ls的例子说明一下好了:

1 2	$ ls my.file no.such.file 1>file.out ls: no.such.file: No such file or directory

这样monitor的输出就只剩下stderr的输出了，
因为stdout重定向输出到文件file.out去了。

1 2	$ ls my.file no.such.file 2>file.err my.file

这样monitor就只剩下了stdout,
因为stderr重定向输出到文件file.err了。

1	$ ls my.file no.such.file 1>file.out 2>file.err

这样monitor就啥也没有了，
因为stdout与stderr都重定向输出到文件了。

呵呵，看来要理解>一点也不难啦是不？没骗你吧？ ^_^
不过有些地方还是要注意一下的。

1	$ ls my.file no.such.file 1>file.both 2>file.both

假如stdout(1)与stderr(2)都同时在写入file.both的话，
则是采取”覆盖”的方式：后来写入覆盖前面的。

让我们假设一个stdout与stderr同时写入到file.out的情形好了；

首先stdout写入10个字符
然后stderr写入6个字符

那么，这时原本的stdout输出的10个字符，
将被stderr输出的6个字符覆盖掉了。

那如何解决呢？所谓山不转路转，路不转人转嘛，
我们可以换一个思维：
将stderr导进stdout
或者将stdout导进到stderr,
而不是大家在抢同一份文件，不就行了。
bingo就是这样啦：

2>&1 #将stderr并进stdout输出
1>&2 或者 >&2 #将stdout并进stderr输出。

于是，前面的错误操作可以改写为:

1 2	$ ls my.file no.such.file 1>file.both 2>&1 $ ls my.file no.such.file 2>file.both >&2

这样，不就皆大欢喜了吗？ ~~~ ^_^

不过，光解决了同时写入的问题还不够，
我们还有其他技巧需要了解的。
故事还没有结束，别走开广告后，我们在回来….

2.3 I/O重定向与linux中的`/dev/null`

okay，这次不讲I/O Redirection, 请佛吧…
(有没有搞错？网中人是否头壳烧坏了？…)嘻~~~^_^

学佛的最高境界，就是”四大皆空”。
至于是空哪四大块，我也不知，因为我还没有到那个境界..
这个“空”字,却非常值得反复把玩：
—色即是空，空即是色
好了，施主要是能够领会”空”的禅意，那离修成正果不远了。

在linux的文件系统中，有个设备文件: /dev/null.
许多人都问过我，那是什么玩意儿？
我跟你说好了，那就是”空”啦。

没错空空如也的空就是null了…
请问施主是否忽然有所顿悟了呢？
然则恭喜了。

这个null在 I/O Redirection中可有用的很呢？

将fd 1跟fd 2重定向到/dev/null去，就可忽略stdout, stderr的输出。
将fd 0重定向到/dev/null，那就是读进空(nothing).

比方说，我们在执行一个进程时，会同时输出到stdout与stderr，
假如你不想看到stderr(也不想存到文件)，那就可以：

1 2	$ ls my.file no.such.file 2>/dev/null my.file

若要相反：只想看到stderr呢？
还不简单将stdout，重定向的/dev/null就行：

1 2	$ ls my.file no.such.file >/dev/null ls: no.such.file: No such file or directory

那接下来，假如单纯的只跑进程，而不想看到任何输出呢？
哦，这里留了一手，上次没讲的法子,专门赠与有缘人… ^_^
除了用 >/dev/null 2>&1之外，你还可以如此：

1	$ ls my.file no.such.file &>/dev/null

Tips:

将&>换成>&也行！

2.4 重定向输出append (`>>`)

okay？请完佛，接下来，再让我们看看如下情况：

$ echo "1" > file.out
$ cat file.out
1
$ echo "2" > file.out
$ cat file.out
2

看来，我们在重定向stdout或stderr进一个文件时，
似乎永远只能获得最后一次的重定向的结果.
那之前的内容呢？

呵呵，要解决这个问题，很简单啦，将>换成>> 就好了；

$ echo "3" >> file.out
$ cat file.out
2
3

如此一来，被重定向的文件的之前的内容并不会丢失，
而新的内容则一直追加在最后面去。so easy?…

但是，只要你再次使用>来重定向输出的话，
那么，原来文件的内容被truncated(清洗掉)。
这是，你要如何避免呢？
—-备份， yes，我听到了，不过，还有更好的吗？
既然与施主这么有缘分，老衲就送你一个锦囊妙法吧：

1
2
3

$ set -o noclobber
$ echo "4" > file.out
-bash：file: cannot overwrite existing file.

那，要如何取消这个限制呢?
哦，将set -o换成 set +o就行了：

$ set +o noclobber
$ echo "5" > file.out
$ cat file.out
5

再问：那有办法不取消而又“临时”改写目标文件吗？
哦，佛曰：不可告也。
啊，~~~开玩笑的，开玩笑啦~~~^_^，
哎，早就料到人心是不足的了

$ set -o noclobber
$ echo "6" >| file.out
$ cat file.out
6

留意到没有：
在>后面加个|就好，
注意： >与|之间不能有空白哦…

2.5 I/O Redirection的优先级

呼….(深呼吸吐纳一下吧)~~~ ^_^
再来还有一个难题要你去参透呢:

$ echo "some text here" >file
$ cat < file
some text here
$cat < file >file.bak
$cat < file.bak
some text here
$cat < file >file

嗯？注意到没有？
—怎么最后那个cat命令看到file是空的呢？
why？ why？ why？

前面提到：$cat < file > file之后，
原本有内容的文件，结果却被清空了。
要理解这个现象其实不难，
这只是priority的问题而已：
在IO Redirection中, stdout与stderr的管道先准备好，
才会从stdin读入数据。
也就是说，在上例中，>file会将file清空，
然后才读入 < file。
但这时候文件的内容已被清空了，因此就变成了读不进任何数据。

哦，~~~原来如此~~~^_^
那…如下两例又如何呢？

1 2	$ cat <> file $ cat < file >>file

嗯…同学们，这两个答案就当练习题喽，
下课前交作业。

Tips:
我们了解到>file能够快速把文件file清空；
或者使用:>file同样可以清空文件，
:>file与>file的功能：
若文件file存在，则将file清空; 否则，创建空文件file (等效于touch file);
二者的差别在于>file的方式不一定在所有的shell的都可用。

exec 5<>file; echo "abcd" >&5; cat <&5
将file文件的输入、输出定向到文件描述符5，
从而描述符5可以接管file的输入输出；
因此，cat <>file等价于cat < file。

而cat < file >>file则使file内容成几何级数增长。

好了， I/O Redirection也快讲完了，
sorry,因为我也只知道这么多而已啦~嘻~^_^
不过，还有一样东东是一定要讲的，各位观众(请自行配乐~!#@$%):
就是pipe line也。

2.6 管道(pipe line)

谈到pipe line，我相信不少人都不会陌生：
我们在很多command line上常看到|符号就是pipe line了。

不过，pipe line究竟是什么东东呢？
别急别急…先查一下英文字典，看看pipe是什么意思？
没错他就是“水管”的意思…
那么，你能想象一下水管是怎样一个根接一根的吗？
又，每根水管之间的input跟output又如何呢？
灵光一闪：原来pipe line的I/O跟水管的I/O是一模一样的：
上一个命令的stdout接到下一个命令的stdin去了
的确如此。不管在command line上使用了多少个pipe line，
前后两个command的I/O是彼此连接的
(恭喜：你终于开放了 ^_^ )

不过…然而…但是… …stderr呢？
好问题不过也容易理解：
若水管漏水怎么办？
也就是说：在pipe line之间,
前一个命令的stderr是不会接进下一个命令的stdin的，
其输出，若不用2>file的话，其输出在monitor上来。
这点请你在pipe line运用上务必要注意的。

那，或许你有会问:
有办法将stderr也喂进下一个命令的stdin吗？
(贪得无厌的家伙)，方法当然是有的，而且，你早已学习过了。
提示一下就好：**请问你如何将stderr合并进stdout一同输出呢？
若你答不出来，下课后再来问我…(如果你脸皮足够厚的话…)

或许，你仍意犹未尽，或许，你曾经碰到过下面的问题：
在cmd1 | cmd2 | cmd3 | ...
这段pipe line中如何将cmd2的输出保存到一个文件呢？

若你写成cmd1 | cmd2 >file | cmd3的话，
那你肯定会发现cmd3的stdin是空的，(当然了，你都将
水管接到别的水池了)
聪明的你或许会如此解决：

1	cmd1 \| cmd2 >file; cmd3 < file

是的，你可以这样做，但最大的坏处是：
file I/O会变双倍，在command执行的整个过程中，
file I/O是最常见的最大效能杀手。
凡是有经验的shell操作者，都会尽量避免或降低file I/O的频度。

那上面问题还有更好的方法吗？
有的，那就是tee命令了。
所谓的tee命令是在不影响原本I/O的情况下，
将stdout赋值到一个文件中去。
因此，上面的命令行，可以如此执行：

1	cmd1 \| cmd2 \| tee file \| cmd3

在预设上，tee会改写目标文件，
若你要改为追加内容的话，那可用-a参数选项。

基本上，pipe line的应用在shell操作上是非常广泛的。
尤其是在text filtering方面，
如，cat, more, head, tail, wc, expand, tr,
grep, sed, awk…等等文字处理工具。
搭配起pipe line 来使用，你会觉得 command line
原来活得如此精彩的。
常让人有“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”之感…

好了，关于I/O Redirection的介绍就到此告一段落。
若日后，有空的话，在为大家介绍其他在shell上好玩的东西。

1. 文件描述符(fd, File Descriptor)

2. I/O 重定向(I/O Redirection)

2.1 输入重定向n<(input redirection)

2.2 重定向输出>n(output redirection)

2.3 I/O重定向与linux中的/dev/null

2.4 重定向输出append (>>)