Linux如何實現文件描述符和重定向

這篇文章主要介紹Linux如何實現文件描述符和重定向，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

linux下的文件描述符是與文件輸入、輸出相關聯的整數。它們用來跟蹤已打開的文件。
最常見的文件描述符是stdin、stdout和stderr.我們可以將某個文件描述符的內容重定向到另一個文件描述符中。

下面給出一些對文件描述符進行操作和重定向的例子。

1.5.1 預備知識

我們在編寫腳本時會頻繁使用標準輸入（stdin)、標準輸出（stdout)和標準錯誤（stderr)。

通過內容過濾將輸出重定向到文件是我們從事的基礎任務之一。

當命令輸出文本時，這些輸出文本有可能是錯誤信息，也可能是正常的（非錯誤的）輸出信息。
單靠查看輸出的文本本身，  我們無法區分哪些是正常的輸出文本，哪些是錯誤文本。不過，我們可以通過文件描述符來解決這個問題，將那些與特定描述符關聯的文本提取出來。
文件描述符是與一個打開的文件或數據流相關聯的整數。文件描述符0、1以及2是系統預留的。
0——stdin(標準輸入）
1——stdout(標準輸出）
2——stderr(標準錯誤）

1.5.2  實戰演練

將輸出文本重定向或保存到一個文件中：

代碼如下:

$echo"This is a sample text 1">temp.txt

這種方法通過截取文件的方式，將輸出文本存儲到文件temp.txt中，也就是說在把echo命令的輸出寫入文件之前，temp.txt中的內容首先會被清空。
接下來,再看另一個例子:
 

代碼如下:

$echo "this is sample text 2" >>temp.txt

這種方法會將文本追加到目標文件中。
>和>>并不相同。盡管這兩個操作符都可以將文本重定向到文件，但是前者會先清空文件，再寫入內容；而后者會將內容追加到現有文件的尾部。
可以用下面的方法查看文件內容：

代碼如下:

$cat temp.txt
this is sample text 1
this is sample text 2

在linux操作系統中，當使用重定向操作符時，重定向的內容不會出現在終端，而是直接被導入文件。重定向操作符默認使用標準輸出。如果想使用特定的文件描述符，你必須將描述符置于操作符之前。

>等同于1>;對于>>來說，情況也類似（即>>等同于1>>)。
來看看什么是標準錯誤以及如何對它重定向。當命令輸出錯誤信息時，stderr信息就會被打印出來。考慮下面的例子：
 

代碼如下:

$ Is +
Is:cannot access +:No such file or directory

這里，+是一個非法參數，因些將返回錯誤信息。
[ 成功和不成功的命令
   當一個命令發生錯誤并退回時，它會返回一個非0的退出狀態；而當命令成功完成后，它會返回數字0。退出狀態可以從特殊變量$? 中獲得（在命令執行語句之后立刻運行echo$?,就可以打印出退出狀態）。]

將stderr文本打印到屏幕上，而不是文件中。

代碼如下:

$ Is+>out.txt
Is:cannot access+:No such file or directory

然而在下面的命令中，stdout沒有任何輸出，因為錯誤已經重定向到out.txt中去了。

代碼如下:

$ Is +2> out.txt # 正常運行

你可以將stderr單獨重定向到一個文件，將stdout重定向到另一個文件：

代碼如下:

$ cmd 2>stderr.txt 1>stdout.txt

還可以利用下面的方法將stderr轉換成stdout,使得stderr和stdout都被重定向到同一個文件中：

代碼如下:

$ cmd 2>&1 output.txt

或者采用下列方法：

代碼如下:

$ cmd&> output.txt

有時候，在輸出中可能包含一些不必要的信息（比如除錯信息）。如果你不想讓終端中充斥著有關stderr的繁枝末節，那么你可以將stderr的輸出重定向到/dev/null, 保證一切都會被清除得干干凈凈。假設我們有三個文件，分別是a1、a2、a3。但是普通用戶對a1沒有“讀一寫一執行”權限。如果你需要打印文件名以a起始的所有文件的內容，你可以使用cat命令。
設置一些測試文件：

代碼如下:

$ echo a1 >a1
$ cp a1 a2；cp a2 a3;
$ chmod 000 a1 #清除所有權限

盡管可以使用通配符（a*)顯示所有的文件內容，但是系統會顯示一個出錯信息，因為對文件a1沒有可讀權限。

代碼如下:

$ cat a*
cat:a1 permission denied
a1
a1

其中，cat:a1:permission denied 屬于stderr。我們可以將stderr信息重定向到一個文件中，而stdout 仍然保持不變。考慮如下代碼：

代碼如下:

$ cat a* 2>err.txt #stderr被重定向到err.txt
a1
a1
$ cat err.txt
cat:a1:permission denied

觀察下面的代碼：

代碼如下:

$ some_command 2>/dev/null

本節是 玩轉Linux文件描述符和重定向 第二頁的內容，歡迎大家繼續閱讀。

在這個示例中，來自stderr的輸出被丟到文件/dev/null中。/dev/null是一個特殊的設備文件，這個文件接收到的任何數據都會被丟棄。

因此，null設備通常也被為位桶（bit bucket)或黑洞。
當對stderr或stdout進行重定向時，重定向的文本將傳入文件。

因為文本已經被重定向到文件中，也就沒剩下什么東西可以通過管道(|)傳給接下來的命令，而這些命令是通過stdin來接收文本的。
但是有一個巧妙的方法可以一方面將數據重定向到文件，另一方面還可以提供一些重定向數據的副本作為后續命令的stdin。

這一切都可以使用tee來實現。

舉個例子:要在終端中打印stdout,同時將它重定向到一個文件中，那么可以這樣使用tee:

代碼如下:

command | tee FILE1 FILE2

在下面的代碼中，tee命令接收到來自stdin的數據。它將stdout的一份副寫入文件out.txt,同時將別一份副本作為后續命令的stdin。命令cat -n將從stdin中接收到的每一行數據前加上行號并寫入stdout:

代碼如下:

$ cat a*| tee out.txt| cat -n
cat: a1: permission denied
1 a1
2 a1

查看out.txt 的內容：

代碼如下:

$ cat out.txt
a1
a1

注意，cat:a1:permission denied并沒有在任何文件內容中出現。這是因為這些信息屬于stderr，而tee只能從stdin中進行讀取。
默認情況下，tee命令會將文件覆蓋，但是提供了一個-a選項，可以用于追加內容。例如：

代碼如下:

$ cat a*| tee -a out.txt| cat -n.

帶有參數的命令可以寫成：command FILE1 FILE2依次類推，或者簡簡單單地用command FILE。
我們可以使用stdin作為命令參數。只需要將-作為命令的文件名參數即可：

代碼如下:

$ cmd1 |cmd2 |cmd -

例如：

代碼如下:

$ echo who is this | tee-
who is this
who is this

或者我們也可以將/dev/stdin作為輸出文件名來使用stdin。
類似的，使用/dev/stderr代表標準錯誤，/dev/stdout代表標準輸出。這些特殊的設備文件分別對應stdin、stderr和stdout。

補充內容：
從stdin讀取輸入的命令能以多種方式接收數據。另外，還可以用cat和管道來制定我們自己的文件描述符，例如：

代碼如下:

$ cat file | cmd
$ cmd1 | cmd2

1.將文件重定向到命令
借助重定向，我們可以像使用stdin那樣從文件中讀取數據：

代碼如下:

$ cmd <file

2.重定向腳本內部的文本塊
有時候，需要對文本塊（多行文本）像標準輸入一樣進行重定向。考慮一個特殊情況：源文本就位于shell腳本中。

來看下面這段shell腳本吧，向log文件中寫入頭部數據，可以按照下面的方法完成：

代碼如下:

#!/bin/bash
cat <<EOF>log.txt
LOG FILE HEADER
This is a test log file
Function:System statistics
EOF

在cat <<EOF>log.txt與下一個EOF行之間的所有文本行都會被當做stdin數據。log.txt文件的內容打印如下：

代碼如下:

$ cat log.txt
LOG FILE HEADER
This is a test log file
Function:System statistics

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