Linux如何实现文件描述符和重定向

这篇文章主要介绍Linux如何实现文件描述符和重定向，文中介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们一定要看完！

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linux下的文件描述符是与文件输入、输出相关联的整数。它们用来跟踪已打开的文件。
最常见的文件描述符是stdin、stdout和stderr.我们可以将某个文件描述符的内容重定向到另一个文件描述符中。

下面给出一些对文件描述符进行操作和重定向的例子。

1.5.1 预备知识

我们在编写脚本时会频繁使用标准输入（stdin)、标准输出（stdout)和标准错误（stderr)。

通过内容过滤将输出重定向到文件是我们从事的基础任务之一。

当命令输出文本时，这些输出文本有可能是错误信息，也可能是正常的（非错误的）输出信息。
单靠查看输出的文本本身，  我们无法区分哪些是正常的输出文本，哪些是错误文本。不过，我们可以通过文件描述符来解决这个问题，将那些与特定描述符关联的文本提取出来。
文件描述符是与一个打开的文件或数据流相关联的整数。文件描述符0、1以及2是系统预留的。
0——stdin(标准输入）
1——stdout(标准输出）
2——stderr(标准错误）

1.5.2  实战演练

将输出文本重定向或保存到一个文件中：

代码如下:

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

这种方法通过截取文件的方式，将输出文本存储到文件temp.txt中，也就是说在把echo命令的输出写入文件之前，temp.txt中的内容首先会被清空。
接下来,再看另一个例子:

代码如下:

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

这种方法会将文本追加到目标文件中。
>和>>并不相同。尽管这两个操作符都可以将文本重定向到文件，但是前者会先清空文件，再写入内容；而后者会将内容追加到现有文件的尾部。
可以用下面的方法查看文件内容：

代码如下:

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

在linux操作系统中，当使用重定向操作符时，重定向的内容不会出现在终端，而是直接被导入文件。重定向操作符默认使用标准输出。如果想使用特定的文件描述符，你必须将描述符置于操作符之前。

>等同于1>;对于>>来说，情况也类似（即>>等同于1>>)。
来看看什么是标准错误以及如何对它重定向。当命令输出错误信息时，stderr信息就会被打印出来。考虑下面的例子：

代码如下:

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

这里，+是一个非法参数，因些将返回错误信息。
[ 成功和不成功的命令
   当一个命令发生错误并退回时，它会返回一个非0的退出状态；而当命令成功完成后，它会返回数字0。退出状态可以从特殊变量$? 中获得（在命令执行语句之后立刻运行echo$?,就可以打印出退出状态）。]

将stderr文本打印到屏幕上，而不是文件中。

代码如下:

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

然而在下面的命令中，stdout没有任何输出，因为错误已经重定向到out.txt中去了。

代码如下:

$ Is +2> out.txt # 正常运行

你可以将stderr单独重定向到一个文件，将stdout重定向到另一个文件：

代码如下:

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

还可以利用下面的方法将stderr转换成stdout,使得stderr和stdout都被重定向到同一个文件中：

代码如下:

$ cmd 2>&1 output.txt

或者采用下列方法：

代码如下:

$ cmd&> output.txt

有时候，在输出中可能包含一些不必要的信息（比如除错信息）。如果你不想让终端中充斥着有关stderr的繁枝末节，那么你可以将stderr的输出重定向到/dev/null, 保证一切都会被清除得干干净净。假设我们有三个文件，分别是a1、a2、a3。但是普通用户对a1没有“读一写一执行”权限。如果你需要打印文件名以a起始的所有文件的内容，你可以使用cat命令。
设置一些测试文件：

代码如下:

$ echo a1 >a1
$ cp a1 a2；cp a2 a3;
$ chmod 000 a1 #清除所有权限

尽管可以使用通配符（a*)显示所有的文件内容，但是系统会显示一个出错信息，因为对文件a1没有可读权限。

代码如下:

$ cat a*
cat:a1 permission denied
a1
a1

其中，cat:a1:permission denied 属于stderr。我们可以将stderr信息重定向到一个文件中，而stdout 仍然保持不变。考虑如下代码：

代码如下:

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

观察下面的代码：

代码如下:

$ some_command 2>/dev/null

本节是 玩转Linux文件描述符和重定向 第二页的内容，欢迎大家继续阅读。

在这个示例中，来自stderr的输出被丢到文件/dev/null中。/dev/null是一个特殊的设备文件，这个文件接收到的任何数据都会被丢弃。

因此，null设备通常也被为位桶（bit bucket)或黑洞。
当对stderr或stdout进行重定向时，重定向的文本将传入文件。

因为文本已经被重定向到文件中，也就没剩下什么东西可以通过管道(|)传给接下来的命令，而这些命令是通过stdin来接收文本的。
但是有一个巧妙的方法可以一方面将数据重定向到文件，另一方面还可以提供一些重定向数据的副本作为后续命令的stdin。

这一切都可以使用tee来实现。

举个例子:要在终端中打印stdout,同时将它重定向到一个文件中，那么可以这样使用tee:

代码如下:

command | tee FILE1 FILE2

在下面的代码中，tee命令接收到来自stdin的数据。它将stdout的一份副写入文件out.txt,同时将别一份副本作为后续命令的stdin。命令cat -n将从stdin中接收到的每一行数据前加上行号并写入stdout:

代码如下:

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

查看out.txt 的内容：

代码如下:

$ cat out.txt
a1
a1

注意，cat:a1:permission denied并没有在任何文件内容中出现。这是因为这些信息属于stderr，而tee只能从stdin中进行读取。
默认情况下，tee命令会将文件覆盖，但是提供了一个-a选项，可以用于追加内容。例如：

代码如下:

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

带有参数的命令可以写成：command FILE1 FILE2依次类推，或者简简单单地用command FILE。
我们可以使用stdin作为命令参数。只需要将-作为命令的文件名参数即可：

代码如下:

$ cmd1 |cmd2 |cmd -

例如：

代码如下:

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

或者我们也可以将/dev/stdin作为输出文件名来使用stdin。
类似的，使用/dev/stderr代表标准错误，/dev/stdout代表标准输出。这些特殊的设备文件分别对应stdin、stderr和stdout。

补充内容：
从stdin读取输入的命令能以多种方式接收数据。另外，还可以用cat和管道来制定我们自己的文件描述符，例如：

代码如下:

$ cat file | cmd
$ cmd1 | cmd2

1.将文件重定向到命令
借助重定向，我们可以像使用stdin那样从文件中读取数据：

代码如下:

$ cmd

2.重定向脚本内部的文本块
有时候，需要对文本块（多行文本）像标准输入一样进行重定向。考虑一个特殊情况：源文本就位于shell脚本中。

来看下面这段shell脚本吧，向log文件中写入头部数据，可以按照下面的方法完成：

代码如下:

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

在cat <log.txt与下一个EOF行之间的所有文本行都会被当做stdin数据。log.txt文件的内容打印如下：

代码如下:

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

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