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Linux重定向

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I/O重定向詳解及應用實例

1、 基本概念(這是理解后面的知識的前提,請務必理解)

a、 I/O重定向通常與 FD有關,shell的FD通常為10個,即 0~9;

b、 常用FD有3個,為0(stdin,標準輸入)、1(stdout,標準輸出)、2(stderr,標準錯誤輸出),默認與keyboard、monitor、monitor有關;

c、 用 來改變讀進的數據信道(stdin),使之從指定的檔案讀進;

d、 用 > 來改變送出的數據信道(stdout, stderr),使之輸出到指定的檔案;

e、 0 是 的默認值,因此 與 0是一樣的;同理,> 與 1> 是一樣的;

f、 在IO重定向 中,stdout 與 stderr 的管道會先準備好,才會從 stdin 讀進資料;

g、 管道“|”(pipe line):上一個命令的 stdout 接到下一個命令的 stdin;

h、 tee 命令是在不影響原本 I/O 的情況下,將 stdout 復制一份到檔案去;

i、 bash(ksh)執行命令的過程:分析命令-變量求值-命令替代(``和$( ))-重定向-通配符展開-確定路徑-執行命令;

j、 ( ) 將 command group 置于 sub-shell 去執行,也稱 nested sub-shell,它有一點非常重要的特性是:繼承父shell的Standard input, output, and error plus any other open file descriptors。

k、 exec 命令:常用來替代當前 shell 并重新啟動一個 shell,換句話說,并沒有啟動子 shell。使用這一命令時任何現有環境都將會被清除。exec 在對文件描述符進行操作的時候,也只有在這時,exec 不會覆蓋你當前的 shell 環境。

2、 基本IO

cmd > file 把 stdout 重定向到 file 文件中;

cmd >> file 把 stdout 重定向到 file 文件中(追加);

cmd 1> fiel 把 stdout 重定向到 file 文件中;

cmd > file 2>&1 把 stdout 和 stderr 一起重定向到 file 文件中;

cmd 2> file 把 stderr 重定向到 file 文件中;

cmd 2>> file 把 stderr 重定向到 file 文件中(追加);

cmd >> file 2>&1 把 stderr 和 stderr 一起重定向到 file 文件中(追加);

cmd file >file2 cmd 命令以 file 文件作為 stdin,以 file2 文件作為 stdout;

cat >file 以讀寫的方式打開 file;

cmd file cmd 命令以 file 文件作為 stdin;

cmd delimiter Here document,從 stdin 中讀入,直至遇到 delimiter 分界符。

3、 進階IO

>&n 使用系統調用 dup (2) 復制文件描述符 n 并把結果用作標準輸出;

&n 標準輸入復制自文件描述符 n;

&- 關閉標準輸入(鍵盤);

>&- 關閉標準輸出;

n&- 表示將 n 號輸入關閉;

n>&- 表示將 n 號輸出關閉;

上述所有形式都可以前導一個數字,此時建立的文件描述符由這個數字指定而不是缺省的 0 或 1。如:

... 2>file 運行一個命令并把錯誤輸出(文件描述符 2)定向到 file。

... 2>&1 運行一個命令并把它的標準輸出和輸出合并。(嚴格的說是通過復制文件描述符 1 來建立文件描述符 2 ,但效果通常是合并了兩個流。)

我 們對 2>&1詳細說明一下 :2>&1 也就是 FD2=FD1 ,這里并不是說FD2 的值 等于FD1的值,因為 > 是改變送出的數據信道,也就是說把 FD2 的 “數據輸出通道” 改為 FD1 的 “數據輸出通道”。如果僅僅這樣,這個改變好像沒有什么作用,因為 FD2 的默認輸出和 FD1的默認輸出本來都是 monitor,一樣的! 但是,當 FD1 是其他文件,甚至是其他 FD 時,這個就具有特殊的用途了。請大家務必理解這一點。

exec 0exec 1>outfilename # 打開文件outfilename作為stdout。

exec 2>errfilename # 打開文件 errfilename作為 stderr。

exec 0&- # 關閉 FD0。

exec 1>&- # 關閉 FD1。

exec 5>&- # 關閉 FD5。

問: 如果關閉了 FD0、FD1、FD2,其后果是什么? 恢復 FD0、FD1、FD2與 關閉FD0、FD1、FD2 有什么區別?代碼分別是什么? 打開了FD3~FD9,我們用完之后,你覺得是將他們關閉還是恢復?

下面是提示(例子來源于CU一帖子,忘記出處,來日再補上):

exec 6>&2 2>ver 
command >>dev/null &
exec 2>&6 # 恢復 FD2

4、 簡單舉例

a、stdout和stderr都通過管道送給egrep了:

(ls you no 2>&1;ls yes 2>&1) 2>&1|egrep \* >file 
(ls you no 2>&1;ls yes 2>&1)|egrep \* >file
(ls you no;ls yes) 2>&1|egrep \* >file

這個例子要注意的就是:

理 解 命令執行順序 和 管道“|”:在命令執行前,先要進行重定向的處理,并將把 nested sub-shell 的stdout 接到 egrep 命令的 stdin。 nested sub-shell ,在 ( ) 中的兩個命令加上(),可以看作一個命令。其 FD1 已經連接到“|”往egrep送了,當遇到 2>&1時,也就是FD2=FD1,即FD2同FD1一樣,往管道 “|”那邊送。

b、 沒有任何東西通過管道送給egrep,全部送往monitor。 (ls you no 2>&1;ls yes 2>&1) >&2|egrep \* >file。雖然在()里面將 FD2轉往FD1,但在()外,遇到 >&2 ,結果所有的都送到monitor。 請理解:

(ls you no 2>&1) 1>&2|egrep \* >file ## 送到 monitor 
ls you no 2>&1 1>&2|egrep \* >file ## 送給 管道 “|”
ls you no 1>&2 2>&1|egrep \* >file ## 送到 monitor

5、 中階例子

條件: stderr通過管道送給egrep,正確消息仍然送給monitor(不變)

exec 4>&1;(ls you no 2>&1 1>&4 4>&-;ls yes 2>&1 1>
&4 4>&-)|egrep \* >file;exec 4>&-
或者
exec 4>&1;(ls you no;ls yes) 2>&1 1>
&4 4>&-|egrep \* >file;exec 4>&-

如果加兩個條件:

(1)要求cmd1和cmd2并行運行;

(2)將cmd1的返回值賦給變量 ss。

則為:

exec 3>&1;exec 4>&1 
ss=$(((ls you no 2>&1 1>&3 3>&-;echo $? >&4)|egrep \* >file) 4>&1)
exec 3>&-;exec 4>&-

說明:

exec 3>&1;4>&1 建立FD3,是用來將下面ls那條語句(子shell)中的FD1 恢復到正常FD1,即輸出到monitor,你可以把FD3看作最初始的FD1的硬盤備份(即輸出到monitor);建立FD4,到時用作保存ls的返 回值(echo $?),你可以將FD4看作你考試時用于存放計算“echo $?”的草稿紙;

(ls you no 2>&1 1>&3 3>&-;echo $? >&4) 大家還記得前面說的子shell和管道吧。這條命令首先會繼承FD0、FD1、FD2、FD3、FD4,它位于管道前,所以在運行命令前會先把子 shell自己的FD1和管道“|”相連。但是我們的條件是stderr通過管道送往egrep,stdout仍然輸出到monitor。 于是通過2>&1,先把 子shell的FD1 的管道“送給”FD2,于是子shell中的stderr送往管道“|”;再通過 1>&3,把以前的“硬盤備份”恢復給子shell的FD1,于是子shell中的FD1變成送到monitor了。再通過3> &- ,將3關閉;接著運行echo $? ,本來其輸出值應該送往管道的,通過 >&4 ,將 輸出 送往 “草稿紙”FD4,留以備用。

((ls you no 2>&1 1>&3 3>&-;echo $? >&4)|egrep \* >file) 于是,stderr 通過管道送給 egrep ,stdout 送給monitor,但是,還有 FD4,它送到哪去了? $(((ls you no 2>&1 1>&3 3>&-;echo $? >&4)|egrep \* >file) 4>&1)最后的 4>&1 ,就是把FD4 重定向到 FD1。但由于其輸出在 $( )中,其值就賦給變量ss了。最后一行關閉 FD3、FD4。

6、 高階例子

命令 cmd1, cmd2, cmd3, cmd4. 如何利用單向管道完成下列功能:

1. 所有命令并行執行。

2. cmd1 和 cmd2 不需要 stdin。

3. cmd1 和 cmd2 的 stdout 定向到 cmd3 的 stdin。

4. cmd1 和 cmd2 的 stderr 定向到 cmd4 的 stdin。

5. cmd3 的 stdout 定向到文件 a, stderr 定向到屏幕。

6. cmd4 的 stdout 定向到文件 b, stderr 定向到屏幕。

7. cmd1 的返回碼賦給變量 s。

8. 不能利用臨時文件。

解決方法:

exec 3>&1; exec 4>&1 
s=$(((((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 ) 3>
&1 | cmd3 >a 2>&3 ) 2>&1 | cmd4 >b ) 4>&1)
exec 3>&-; exec 4>&-

這 個我一步步解釋(好復雜,自己感覺看明白了,過一會再看,大腦仍然有幾分鐘空白~~~,沒想到我也能看明白。exec 3>&1; exec 4>&1 前面的例子都有說明了,就是建立FD3 ,給cmd1恢復其FD1用和給cmd3 恢復其FD2用,建立FD4,保存“echo $?”輸出值的“草稿紙”。

第 一對括號:(cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 ) 和其后(第一個)管道。在第一個括號(子shell)中,其FD1已經連到 管道中了,所以用 FD3 將 FD1恢復正常,不讓他往管道跑;這里的cmd1沒有stdin,接著將 cmd1 運行的返回碼 保存到 FD4 中。

第 二對括號:((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 ) 3>&1 和其后(第二個)管道。前面的 FD1 已經不送給 cmd2了,FD2 默認也不送過來,所以cmd2 也沒有stdin ,所以在第二對括號里面:cmd1和cmd2 的stdout、stderr 為默認輸出,一直遇到 “3>&1”為止。請注意:“3>&1”,先將第二對括號看出一個命令,他們遇到 第二個管道時,其FD1 連到 管道 “|”,由于“3>&1”的作用,子shell的FD1 送給FD3 使用,所以所有FD3 的輸出都 “流往”cmd3,又由于繼承關系(繼承第一行的命令),FD3實際上就是cmd1和cmd2的stdout,于是“ cmd1 和 cmd2 的 stdout 定向到 cmd3 的 stdin”

第 三對括號:(((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 ) 3>&1 | cmd3 >a 2>&3 ) 2>&1 和其后的第三個管道。cmd1 和 cmd2 的 stdout 已經定向到 cmd3 的 stdin,處理之后,cmd3 >a 意味著將其 stdout 送給 a 文件。而2>&3的意思是:恢復cmd3的錯誤輸出為FD3,即送往 monitor。于是“cmd3 的 stdout 定向到文件 a, stderr 定向到屏幕”。如果沒有“2>&3”,那么cmd3的錯誤輸出就會干擾cmd1和cmd2的錯誤輸出,所以它是必須的!請注意第三對括號后 的 “2>&1”| ,其子shell的FD1 本來連接著管道“|”,但子shell FD1 慷慨大方,送給了 FD2,于是FD2 連接著管道。還記得前面的 cmd1 和 cmd2 嗎?他們的stderr一直沒動了。于是在這里,通過管道送給了 第四個命令cmd4 了。即“cmd1 和 cmd2 的 stderr 定向到 cmd4 的 stdin”。后面就比較簡單了。cmd4 >b 表示“cmd4 的 stdout 定向到文件 b, stderr 定向到屏幕(默認)”

第 四對括號:((((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 ) 3>&1 | cmd3 >a 2>&3 ) 2>&1 | cmd4 >b ) 與其后的 4>&1。四對括號里面的 FD1、FD2都處理完了。但是還記得前面“echo $? >&4”那塊“草稿紙”嗎?“4>&1”的作用就是“將草稿紙上的內容送給monitor”,但是由于最外面還有 $() 將其“包著”。于是其值賦給變量“s”。

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