003.文件描述符、重定向

1、文件描述符

文件描述符是与输入和输出流相关联的整数。最广为人知的文件描述符是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。

在编写脚本的时候会频繁用到标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误（stderr）。脚本可以使用大于号将输出重定向到文件中。命令产生的文本可能是正常输出，也可能是错误信息。默认情况下，正常输出（stdout）和错误信息（stderr）都会显示在屏幕上。我们可以分别为其指定特定的文件描述符来区分两者。

文件描述符是与某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）。

# 使用大于号将文本保存到文件中：
 echo "This is a sample text 1" > temp.txt
 
 # 使用双大于号将文本追加到文件中：
  echo "This is sample text 2" >> temp.txt

a. 退出状态

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，它会返回为0的退出状态。退出状态可以从特殊变量$?中获得（在命令结束之后立刻运行echo $?，就可以打印出退出状态）。

下面的命令会将stderr文本打印到屏幕上，而不是文件中（因为stdout并没有输出，所以out.txt的内容为空）：

$ ls + > out.txt		# 在屏幕上输出 ls: cannot access +: No such file or director

在下面的命令中，我们使用2>（数字2以及大于号）将stderr重定向到out.txt：

ls + 2> out.txt     #没有问题

可以将stderr和stdout分别重定向到不同的文件中：

cmd 2>stderr.txt 1>stdout.txt
 
# stdout.txt 文件中没有内容,stderr.txt文件中的内容如下:
	#bash: cmd: command not found...
	#Similar command is: 'mcd'

下面这种更好的方法能够将stderr转换成stdout，使得stderr和stdout都被重定向到同一个文件中：

cmd &> output.txt

如果你不想看到或保存错误信息，那么可以将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3个文件，分别是a1、a2、a3。但是普通用户对文件a1没有“读-写-执行”权限。如果需要打印文件名以a起始的所有文件的内容，可以使用cat命令。来设置一些测试文件：

echo A1 > a1
echo A2 > a2
echo A3 > a3
chmod 000 a1	 #清除所有权限
 
# 切换普通用户 使用通配符（a*）显示这些文件内容的话，系统会显示出错信息，因为文件a1没有可读权限
cat a*

其中，cat: a1: Permission denied属于stderr信息。我们可以将其重定向到一个文件中，同时将stdout信息发送到终端：

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

我们在处理一些命令输出的同时还想将其保存下来，以备后用。stdout作为单数据流（singlestream），可以被重定向到文件或是通过管道传入其他程序，但是无法两者兼得。

有一种方法既可以将数据重定向到文件，还可以提供一份重定向数据的副本作为管道中后续命令的stdin。

tee命令从stdin中读取，然后将输入数据重定向到stdout以及一个或多个文件中：command | tee FILE1 FILE2 | otherCommand

在下面的代码中，tee命令接收到来自stdin的数据：

• 它将stdout的一份副本写入文件out.txt，同时将另一份副本作为后续命令的stdin。
• 命令cat -n为从stdin中接收到的每一行数据前加上行号并将其写入stdout：

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

cat out.txt				# 输出 A2,A3

注意：cat: a1: Permission denied 并没有在文件内容中出现，因为这些信息被发送到了stderr，而tee只能从stdin中读取。

默认情况下，tee命令会将文件覆盖，但它提供了一个-a选项，可用于追加内容。

 cat a* | tee -a out.txt | cat –n

要发送输入内容的两份副本给stdout，使用-作为命令的文件名参数即可：

echo who is this | tee -

也可以将/dev/stdin作为输出文件名来代替stdin。类似地，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。

b. 自定义文件描述符

文件描述符是一种用于访问文件的抽象指示器（abstract indicator）。存取文件离不开被称为“文件描述符”的特殊数字。0、1和2分别是stdin、stdout和stderr预留的描述符编号。exec命令创建全新的文件描述符。

如果你熟悉其他编程语言中的文件操作，那么应该对文件打开模式也不陌生。常用的打开模式有3种：

• • 只读模式。 <操作符可以将文件读入stdin。
  • 截断写入模式。>操作符用于截断模式的文件写入（数据在目标文件内容被截断之后写入）。
  • 追加写入模式。>>操作符用于追加模式的文件写入（数据被追加到文件的现有内容之后）。

例1：创建一个用于读取文件的文件描述符

echo this is a test line > input.txt		# 准备一个文件
exec 3<input.txt    										# 定义文件描述符3：将文件内容读入到标准输入中
cat<&3																	# 使用文件描述符3，输出this is a test line

• 如果要再次读取，我们就不能继续使用文件描述符3了，而是需要用exec重新创建一个新的文件描述符（可以是4）来从另一个文件中读取或是重新读取上一个文件。

例2：创建一个用于写入（截断模式）的文件描述符：

exec 4>output.txt							# 定义文件描述符4：将内容截断写入至output.txt
echo newline >&4							# 将内容写入文件
cat output.txt								# 输出 newline

例3：创建一个用于写入（追加模式）的文件描述符：

exec 5>>input.txt					# 定义文件描述符5：将内容追加至input.txt
echo appended line >&5		# 将内容追加入文件
cat input.tx							# 查看输出内容

2、重定向操作符

重定向操作符（>和>>）可以将输出发送到文件中，而不是终端：

• >：先清空文件，然后再写入内容
• >>：将内容追加到现有文件的尾部。

默认情况下，重定向操作针对的是标准输出。如果想使用特定的文件描述符，你必须将描述符编号置于操作符之前。>等同于1>；对于>>来说，情况也类似（即>>等同于1>>）。

处理错误时，来自stderr的输出被倾倒入文件/dev/null中。./dev/null是一个特殊的设备文件，它会丢弃接收到的任何数据。null设备通常也被称为黑洞，因为凡是进入其中的数据都将一去不返。

将文件重定向到命令：?

借助小于号（<），我们可以像使用stdin那样从文件中读取数据：命令 < 文件

重定向脚本内部的文本块：?

可以将脚本中的文本重定向到文件。要想将一条警告信息添加到自动生成的文件顶部，可以使用下面的代码：

#!/bin/bash
cat<<EOF>log.txt
This is a generated file. Donot edit. Changes will be overwritten.
EOF

出现在cat <log.txt与下一个EOF行之间的所有文本行都会被当作stdin数据。log.txt文件的内容显示如下：