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I/O重定向詳解及例子

I/O重定向詳解及例子

作者:佚名來(lái)源:單片機(jī) 錄入:jdzj868 更新時(shí)間：2009-8-12 16:54:11 點(diǎn)擊數(shù)：0

【字體：

】

這幾天，在 r2007 兄的指點(diǎn)下，對(duì)IO重定向有了進(jìn)一步理解。為了充分吸收，故發(fā)此貼。因?yàn)槲乙恢闭J(rèn)為：在向其他人講授的過(guò)程中，自己才能更好的吸收！
1、基本概念（這是理解后面的知識(shí)的前提，請(qǐng)務(wù)必理解）
a、 I/O重定向通常與 FD有關(guān)，shell的FD通常為10個(gè)，即 0～9；
b、常用FD有3個(gè)，為0（stdin，標(biāo)準(zhǔn)輸入）、1（stdout，標(biāo)準(zhǔn)輸出）、2（stderr，標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出），默認(rèn)與keyboard、monitor、monitor有關(guān)；
c、用 < 來(lái)改變讀進(jìn)的數(shù)據(jù)信道(stdin)，使之從指定的檔案讀進(jìn)；
d、用 > 來(lái)改變送出的數(shù)據(jù)信道(stdout, stderr)，使之輸出到指定的檔案；
e、 0 是 < 的默認(rèn)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(huì)先準(zhǔn)備好，才會(huì)從 stdin 讀進(jìn)資料；
g、管道“|”(pipe line):上一個(gè)命令的 stdout 接到下一個(gè)命令的 stdin;
h、 tee 命令是在不影響原本 I/O 的情況下，將 stdout 復(fù)制一份到檔案去;
i、 bash（ksh）執(zhí)行命令的過(guò)程：分析命令－變量求值－命令替代（``和$( )）－重定向－通配符展開(kāi)－確定路徑－執(zhí)行命令；
j、 ( ) 將 command group 置于 sub-shell 去執(zhí)行，也稱 nested sub-shell，它有一點(diǎn)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(lái)替代當(dāng)前 shell 并重新啟動(dòng)一個(gè) shell，換句話說(shuō)，并沒(méi)有啟動(dòng)子 shell。使用這一命令時(shí)任何現(xiàn)有環(huán)境都將會(huì)被清除，。exec 在對(duì)文件描述符進(jìn)行操作的時(shí)候，也只有在這時(shí)，exec 不會(huì)覆蓋你當(dāng)前的 shell 環(huán)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(kāi) 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(jìn)階IO
>&n 使用系統(tǒng)調(diào)用 dup (2) 復(fù)制文件描述符 n 并把結(jié)果用作標(biāo)準(zhǔn)輸出
<&n 標(biāo)準(zhǔn)輸入復(fù)制自文件描述符 n
<&- 關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)輸入（鍵盤）
>&- 關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)輸出
n<&- 表示將 n 號(hào)輸入關(guān)閉
n>&- 表示將 n 號(hào)輸出關(guān)閉
上述所有形式都可以前導(dǎo)一個(gè)數(shù)字，此時(shí)建立的文件描述符由這個(gè)數(shù)字指定而不是缺省的 0 或 1。如：
... 2>file 運(yùn)行一個(gè)命令并把錯(cuò)誤輸出(文件描述符 2)定向到 file。
... 2>&1 運(yùn)行一個(gè)命令并把它的標(biāo)準(zhǔn)輸出和輸出合并。(嚴(yán)格的說(shuō)是通過(guò)復(fù)制文件描述符 1 來(lái)建立文件描述符 2 ，但效果通常是合并了兩個(gè)流。)
我們對(duì) 2>&1詳細(xì)說(shuō)明一下：2>&1 也就是 FD2＝FD1 ，這里并不是說(shuō)FD2 的值等于FD1的值，因?yàn)?> 是改變送出的數(shù)據(jù)信道，也就是說(shuō)把 FD2 的 “數(shù)據(jù)輸出通道” 改為 FD1 的 “數(shù)據(jù)輸出通道”。如果僅僅這樣，這個(gè)改變好像沒(méi)有什么作用，因?yàn)?FD2 的默認(rèn)輸出和 FD1的默認(rèn)輸出本來(lái)都是 monitor，一樣的！
但是，當(dāng) FD1 是其他文件，甚至是其他 FD 時(shí)，這個(gè)就具有特殊的用途了。請(qǐng)大家務(wù)必理解這一點(diǎn)。

exec 0exec 1>outfilename # 打開(kāi)文件outfilename作為stdout
exec 2>errfilename # 打開(kāi)文件 errfilename作為 stderr
exec 0<&- # 關(guān)閉 FD0
exec 1>&- # 關(guān)閉 FD1
exec 5>&- # 關(guān)閉 FD5

問(wèn)：
如果關(guān)閉了 FD0、FD1、FD2，其后果是什么？
恢復(fù) FD0、FD1、FD2與關(guān)閉FD0、FD1、FD2 有什么區(qū)別？代碼分別是什么？
打開(kāi)了FD3～FD9，我們用完之后，你覺(jué)得是將他們關(guān)閉還是恢復(fù)？

下面是提示（例子來(lái)源于CU一帖子，忘記出處，來(lái)日再補(bǔ)上）：
exec 6>&2 2>ver
command >>dev/null &
exec 2>&6 # 恢復(fù) FD2

4、簡(jiǎn)單舉例（其中 you 這個(gè)文件是存在的，no和yes這兩個(gè)文件不存在）
a、stdout和stderr都通過(guò)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(gè)例子要注意的就是：
理解命令執(zhí)行順序和管道“|”：在命令執(zhí)行前，先要進(jìn)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(gè)命令加上（），可以看作一個(gè)命令。其 FD1 已經(jīng)連接到“|”往egrep送了，當(dāng)遇到 2>&1時(shí)，也就是FD2＝FD1，即FD2同F(xiàn)D1一樣，往管道 “|”那邊送。
###

b、沒(méi)有任何東西通過(guò)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(zhuǎn)往FD1，但在（）外，遇到 >&2 ，結(jié)果所有的都送到monitor。
請(qǐng)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（其中 you 這個(gè)文件是存在的，no和yes這兩個(gè)文件不存在）
r2007兄的：http://bbs.chinaunix.net/forum/view...6313c6922123f67
條件：
stderr通過(guò)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>&-

r2007 兄在其貼已有詳細(xì)說(shuō)明，我就不在說(shuō)明了。
如果加兩個(gè)條件：
（1）要求cmd1和cmd2并行運(yùn)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(shuō)明：
exec 3>&1;4>&1
### 建立FD3，是用來(lái)將下面ls那條語(yǔ)句（子shell）中的FD1 恢復(fù)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(shí)用作保存ls的返回值（echo $?），你可以將FD4看作你考試時(shí)用于存放計(jì)算“echo $?”的草稿紙；

(ls you no 2>&1 1>&3 3>&-;echo $? >&4)
### 大家還記得前面說(shuō)的子shell和管道吧。這條命令首先會(huì)繼承FD0、FD1、FD2、FD3、FD4，它位于管道前，所以在運(yùn)行命令前會(huì)先把子shell自己的FD1和管道“|”相連。
但是我們的條件是stderr通過(guò)管道送往egrep，stdout仍然輸出到monitor。
于是通過(guò)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(guò) 1>&3，把以前的“硬盤備份”恢復(fù)給子shell的FD1，于是子shell中的FD1變成送到monitor了。
再通過(guò)3>&- ，將3關(guān)閉；
接著運(yùn)行echo $? ，本來(lái)其輸出值應(yīng)該送往管道的，通過(guò) >&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(guò)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(guān)閉 FD3、FD4。

6、高階例子
lightspeed 版主大大的：Shell 經(jīng)典問(wèn)題之 [ I/O 重定向] （http://bbs.chinaunix.net/forum/view...show_type=new）
[Q] 對(duì)于命令 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(zhí)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(shí)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(gè)我一步步解釋（好復(fù)雜，自己感覺(jué)看明白了，過(guò)一會(huì)再看，大腦仍然有幾分鐘空白～～～，沒(méi)想到我也能看明白）：
exec 3>&1; exec 4>&1
### 前面的例子都有說(shuō)明了，就是建立FD3 ，給cmd1恢復(fù)其FD1用和給cmd3 恢復(fù)其FD2用
### 建立FD4，保存“echo $?”輸出值的“草稿紙”

第一對(duì)括號(hào)：(cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 ) 和其后（第一個(gè)）管道
## 在第一個(gè)括號(hào)（子shell）中，其FD1已經(jīng)連到管道中了，所以用 FD3 將 FD1恢復(fù)正常，不讓他往管道跑；
## 這里的cmd1沒(méi)有stdin，接著將 cmd1 運(yùn)行的返回碼保存到 FD4 中；

第二對(duì)括號(hào)：((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 ) 3>&1 和其后（第二個(gè)）管道
## 前面的 FD1 已經(jīng)不送給 cmd2了，F(xiàn)D2 默認(rèn)也不送過(guò)來(lái)，所以cmd2 也沒(méi)有stdin ，所以在第二對(duì)括號(hào)里面：cmd1和cmd2 的stdout、stderr 為默認(rèn)輸出，一直遇到 “3>&1”為止。
## 請(qǐng)注意：“3>&1”，先將第二對(duì)括號(hào)看出一個(gè)命令，他們遇到第二個(gè)管道時(shí)，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(guān)系（繼承第一行的命令），F(xiàn)D3實(shí)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(duì)括號(hào)：(((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 ) 3>&1 | cmd3 >a 2>&3 ) 2>&1 和其后的第三個(gè)管道
## cmd1 和 cmd2 的 stdout 已經(jīng)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(fù)cmd3的錯(cuò)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(méi)有“2>&3”，那么cmd3的錯(cuò)誤輸出就會(huì)干擾cmd1和cmd2的錯(cuò)誤輸出，所以它是必須的！

## 請(qǐng)注意第三對(duì)括號(hào)后的 “2>&1”| ，其子shell的FD1 本來(lái)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(méi)動(dòng)了。于是在這里，通過(guò)管道送給了第四個(gè)命令cmd4 了。即“cmd1 和 cmd2 的 stderr 定向到 cmd4 的 stdin”
## 后面就比較簡(jiǎn)單了。cmd4 >b 表示“cmd4 的 stdout 定向到文件 b, stderr 定向到屏幕（默認(rèn)）”

第四對(duì)括號(hào)：((((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 ) 3>&1 | cmd3 >a 2>&3 ) 2>&1 | cmd4 >b ) 與其后的 4>&1
## 四對(duì)括號(hào)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(nèi)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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我嘗試回答下面的問(wèn)題。如有錯(cuò)誤，還請(qǐng)各位前輩指正！

7、在一個(gè)交互式的(Interactive) shell 中, 用 exec 進(jìn)行 I/O 重定向.
1）. Stdin, stderr 可以定向到文件中嗎? 有什么結(jié)果?
a、在交互式shell中，可以將stdin定向到文件。執(zhí)行：exec 0結(jié)果為：in 文件中每一行均會(huì)被自動(dòng)執(zhí)行，并且在最后會(huì)再加執(zhí)行一個(gè) exit 命令，導(dǎo)致退出（或退回到正常shell下）。
如 in 文件內(nèi)容：$ more in
date
read lsp
echo hahha
echo "this is $lsp"

在提示符下執(zhí)行命令：$ exec 0$ date
Tue Jan 18 18:29:07 HKT 2005
$ read lsp # 其下面本應(yīng)有的那句“ echo hahha ”的 “hahaha” 已經(jīng)被讀入到變量 lsp 中了
$ echo "this is $lsp"
this is echo hahha
$ exit

b、在交互式shell中，可以將stderr定向到文件。執(zhí)行：exec 2>err
結(jié)果為：命令提示符PS被屏蔽，輸入的命令也被屏蔽。但是命令執(zhí)行的結(jié)果，如果是stdout 則會(huì)回顯到屏幕上，如果是 stderr 則不會(huì)回顯到屏幕上。其中，命令提示符、命令、stderr均會(huì)保存到文件 err 中。如：
$ exec 2>err
err in out # 執(zhí)行 ls 命令
Tue Jan 18 18:55:58 HKT 2005 # 執(zhí)行 date 命令，而后執(zhí)行了“ ls nofile”，nofile這個(gè)文件不存在
$ # 執(zhí)行 exit 命令

現(xiàn)在讓我們查看 err文件：
$ more err
[lsp@ii lsp]$ ls
[lsp@ii lsp]$ date
[lsp@ii lsp]$ ls nofile
ls: nofile: No such file or directory
[lsp@ii lsp]$ exit
exit

c、在交互式shell中，可以將stdout定向到文件。這個(gè)使我們常用到的。就不說(shuō)了。就是將錯(cuò)誤的輸出內(nèi)容定向到文件中。正確的輸出內(nèi)容并不受影響。

2）. Stdin, Stderr 可以關(guān)閉嗎? 有什么結(jié)果?
在交互式shell中，如果關(guān)閉stdin，如：exec 0<&- ，其結(jié)果是退出（或退回到正常shell下）。
在交互式shell中，如果關(guān)閉stderr，如：exec 2>&- ，狀態(tài)同stderr定向到文件，唯一不同的是沒(méi)有保存下來(lái)。
在交互式shell中，如果關(guān)閉stdoutr，如：exec 1>&- ，只要執(zhí)行有stdout或stderr內(nèi)容送往 monitor 的命令，如ls、date這類命令，均會(huì)報(bào)錯(cuò)：“l(fā)s: write error: Bad file descriptor”。其他如cd、mkdir、……這類命令不受影響。

3）. 如果 stdin, stdout, stderr 進(jìn)行了重定向或關(guān)閉, 但沒(méi)有保存原來(lái)的 FD, 可以將其恢復(fù)到 default 狀態(tài)嗎?
*** 如果關(guān)閉了stdin，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致退出，那肯定不能恢復(fù)。
*** 如果重定向或關(guān)閉 stdout和stderr其中之一，可以恢復(fù)，因?yàn)樗麄兡J(rèn)均是送往monitor（但不知會(huì)否有其他影響）。如恢復(fù)重定向或關(guān)閉的stdout： exec 1>&2 ，恢復(fù)重定向或關(guān)閉的stderr：exec 2>&1。
*** 如果stdout和stderr全部都關(guān)閉了，又沒(méi)有保存原來(lái)的FD，可以用：exec 1>/dev/tty 恢復(fù)。

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下面參考了 r2007 兄的回復(fù)！謹(jǐn)以致謝！
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8、 cmd >a 2>a 和 cmd >a 2>&1 為什么不同？
cmd >a 2>a ：stdout和stderr都直接送往文件 a ，a文件會(huì)被打開(kāi)兩遍，由此導(dǎo)致stdout和stderr互相覆蓋。
cmd >a 2>&1 ：stdout直接送往文件a ，stderr是繼承了FD1的管道之后，再被送往文件a 。a文件只被打開(kāi)一遍，就是FD1將其打開(kāi)。
我想：他們的不同點(diǎn)在于：
cmd >a 2>a 相當(dāng)于使用了兩個(gè)互相競(jìng)爭(zhēng)使用文件a的管道；
而cmd >a 2>&1 只使用了一個(gè)管道，但在其源頭已經(jīng)包括了stdout和stderr。
從IO效率上來(lái)講，cmd >a 2>&1的效率應(yīng)該更高！

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