标准文件描述符

Linux系统将每个对象当作文件处理。这包括输入和输出进程。Linux用文件描述符(file descriptor)来标识每个文件对象。文件描述符是一个非负整数，可以唯一标识会话中打开的文件。每个进程一次最多可以有九个文件描述符。出于特殊目的，bash shell保留了前三个文件描述符(0、1和2).

STDIN

STDIN文件描述符代表shell的标准输入。对终端界面来说，标准输入是键盘。shell从STDIN 文件描述符对应的键盘获得输入，在用户输入时处理每个字符。

在使用输入重定向符号(<)时，Linux会用重定向指定的文件来替换标准输入文件描述符。它会读取文件并提取数据，就如同它是键盘上键入的。

STDOUT

STDOUT文件描述符代表shell的标准输出。在终端界面上，标准输出就是终端显示器。shell 的所有输出(包括shell中运行的程序和脚本)会被定向到标准输出中，也就是显示器。

默认情况下，大多数bash命令会将输出导向STDOUT文件描述符。你可以用输出重定向来改变。你也可以将数据追加到某个文件。这可以用»符号来完成。

STDERR

shell通过特殊的STDERR文件描述符来处理错误消息。STDERR文件描述符代表shell的标准错误输出。shell或shell中运行的程序和脚本出错时生成的错误消息都会发送到这个位置。

默认情况下，STDERR文件描述符会和STDOUT文件描述符指向同样的地方(尽管分配给它们的文件描述符值不同)。也就是说，默认情况下，错误消息也会输出到显示器输出中。

但STDERR并不会随着STDOUT的重定向而发生改变。

重定向错误

只重定向错误

STDERR文件描述符被设成2。可以选择只重定向错误消息，将该文件描述符值放在重定向符号前。该值必须紧紧地放在重定向符号前，否则不会工作。

ls -al badfile 2> test4

现在运行该命令，错误消息不会出现在屏幕上了。该命令生成的任何错误消息都会保存在输出文件中。用这种方法，shell会只重定向错误消息，而非普通数据。

重定向错误和数据

如果想重定向错误和正常输出，必须用两个重定向符号。需要在符号前面放上待重定向数据所对应的文件描述符，然后指向用于保存数据的输出文件。

$ ls -al test test2 test3 badtest 2> test6 1> test7

可以用这种方法将脚本的正常输出和脚本生成的错误消息分离开来。这样就可以轻松地识别出错误信息，再不用在成千上万行正常输出数据中翻腾了。

另外，如果愿意，也可以将STDERR和STDOUT的输出重定向到同一个输出文件。为此bash shell 提供了特殊的重定向符号&>。

在脚本中重定向输出

可以在脚本中用STDOUT和STDERR文件描述符以在多个位置生成输出，只要简单地重定向相应的文件描述符就行了。有两种方法来在脚本中重定向输出:

临时重定向行输出
永久重定向脚本中的所有命令

临时重定向

如果有意在脚本中生成错误消息，可以将单独的一行输出重定向到STDERR。你所需要做的是使用输出重定向符来将输出信息重定向到STDERR文件描述符。在重定向到文件描述符时，你必须在文件描述符数字之前加一个&:

echo "This is an error message" >&2

这行会在脚本的STDERR文件描述符所指向的位置显示文本，而不是通常的STDOUT.

记住，默认情况下，Linux会将STDERR导向STDOUT。但是，如果你在运行脚本时重定向了 STDERR，脚本中所有导向STDERR的文本都会被重定向。

$ ./test8 2> test9
This is normal output
$ cat test9
This is an error
$

永久重定向

如果脚本中有大量数据需要重定向，那重定向每个echo语句就会很烦琐。取而代之，你可以用exec命令告诉shell在脚本执行期间重定向某个特定文件描述符。

exec 1>testout

exec命令会启动一个新shell并将STDOUT文件描述符重定向到文件。脚本中发给STDOUT的所有输出会被重定向到文件。

在脚本中重定向输入

你可以使用与脚本中重定向STDOUT和STDERR相同的方法来将STDIN从键盘重定向到其他位置。exec命令允许你将STDIN重定向到Linux系统上的文件中:

exec 0< testfile

这个命令会告诉shell它应该从文件testfile中获得输入，而不是STDIN。这个重定向只要在脚本需要输入时就会作用。

$ cat test12
#!/bin/bash
# redirecting file input
exec 0< testfile
count=1
while read line
do
   echo "Line #$count: $line"
   count=$[ $count + 1 ]
done
$ ./test12
Line #1: This is the first line.
Line #2: This is the second line.
Line #3: This is the third line.
$

创建自己的重定向

在shell 中最多可以有9个打开的文件描述符。其他6个从3~8的文件描述符均可用作输入或输出重定向。你可以将这些文件描述符中的任意一个分配给文件，然后在脚本中使用它们。

创建输出文件描述符

可以用exec命令来给输出分配文件描述符。和标准的文件描述符一样，一旦将另一个文件描述符分配给一个文件，这个重定向就会一直有效，直到你重新分配。

exec 3>test13out 
echo "and this should be stored in the file" >&3

这个脚本用exec命令将文件描述符3重定向到另一个文件。当脚本执行echo语句时，输出内容会像预想中那样显示在STDOUT上。但你重定向到文件描述符3的那行echo语句的输出却进入了另一个文件。这样你就可以在显示器上保持正常的输出，而将特定信息重定向到文件中(比如日志文件)。

也可以不用创建新文件，而是使用exec命令来将输出追加到现有文件中。

exec 3>>test13out

现在输出会被追加到test13out文件，而不是创建一个新文件。

重定向文件描述符

你可以分配另外一个文件描述符给标准文件描述符，反之亦然。这意味着你可以将STDOUT的原来位置重定向到另一个文件描述符，然后再利用该文件描述符重定向回STDOUT。听起来可能有点复杂，但实际上相当直接。

 exec 3>&1
exec 1>test14out
exec 1>&3

首先，脚本将文件描述符3重定向到文件描述符1的当前位置，也就是STDOUT。这意味着任何发送给文件描述符3的输出都将出现在显示器上。

第二个exec命令将STDOUT重定向到文件，shell现在会将发送给STDOUT的输出直接重定向到输出文件中。但是，文件描述符3仍然指向STDOUT原来的位置，也就是显示器。如果此时将输出数据发送给文件描述符3，它仍然会出现在显示器上，尽管STDOUT已经被重定向了。

在向STDOUT(现在指向一个文件)发送一些输出之后，脚本将STDOUT重定向到文件描述符 3的当前位置(现在仍然是显示器)。这意味着现在STDOUT又指向了它原来的位置:显示器。

创建输入文件描述符

可以用和重定向输出文件描述符同样的办法重定向输入文件描述符。在重定向到文件之前，先将STDIN文件描述符保存到另外一个文件描述符，然后在读取完文件之后再将STDIN恢复到它原来的位置。

exec 6<&0
exec 0< testfile
exec 0<&6

文件描述符6用来保存STDIN的位置。然后脚本将STDIN重定向到一个文件。 read命令的所有输入都来自重定向后的STDIN(也就是输入文件)。在读取了所有行之后，脚本会将STDIN重定向到文件描述符6，从而将STDIN恢复到原先的位置。

创建读写文件描述符

你也可以打开单个文件描述符来作为输入和输出。可以用同一个文件描述符对同一个文件进行读写。

不过用这种方法时，你要特别小心。由于你是对同一个文件进行数据读写，shell会维护一个内部指针，指明在文件中的当前位置。任何读或写都会从文件指针上次的位置开始。如果不够小心，它会产生一些令人瞠目的结果。看看下面这个例子。

$ cat test16
#!/bin/bash
# testing input/output file descriptor
exec 3<> testfile
read line <&3
echo "Read: $line"
echo "This is a test line" >&3
$ cat testfile
This is the first line.
This is the second line.
This is the third line.
$ ./test16
Read: This is the first line.
$ cat testfile
This is the first line.
This is a test line
ine.
This is the third line.
$

这个例子用了exec命令将文件描述符3分配给文件testfile以进行文件读写。接下来，它通过分配好的文件描述符，使用read命令读取文件中的第一行，然后将这一行显示在STDOUT上。最后，它用echo语句将一行数据写入由同一个文件描述符打开的文件中。

在运行脚本时，一开始还算正常。输出内容表明脚本读取了testfile文件中的第一行。但如果你在脚本运行完毕后，查看testfile文件内容的话，你会发现写入文件中的数据覆盖了已有的数据。

当脚本向文件中写入数据时，它会从文件指针所处的位置开始。read命令读取了第一行数据，所以它使得文件指针指向了第二行数据的第一个字符。在echo语句将数据输出到文件时，它会将数据放在文件指针的当前位置，覆盖了该位置的已有数据。

关闭文件描述符

要关闭文件描述符，将它重定向到特殊符号&-。脚本中看起来如下:

exec 3>&-

该语句会关闭文件描述符3，不再在脚本中使用它。

一旦关闭了文件描述符，就不能在脚本中向它写入任何数据，否则shell会生成错误消息。

在关闭文件描述符时还要注意另一件事。如果随后你在脚本中打开了同一个输出文件，shell 会用一个新文件来替换已有文件。这意味着如果你输出数据，它就会覆盖已有文件。

列出打开的文件描述符

lsof命令会列出整个Linux系统打开的所有文件描述符。这是个有争议的功能，因为它会向非系统管理员用户提供Linux系统的信息。鉴于此，许多Linux系统隐藏了该命令，这样用户就不会一不小心就发现了。

在很多Linux系统中(如Fedora)，lsof命令位于/usr/sbin目录。要想以普通用户账户来运行它，必须通过全路径名来引用:

$ /usr/sbin/lsof

该命令会产生大量的输出。它会显示当前Linux系统上打开的每个文件的有关信息。这包括后台运行的所有进程以及登录到系统的任何用户。

有大量的命令行选项和参数可以用来帮助过滤lsof的输出。最常用的有-p和-d，前者允许指定进程ID(PID)，后者允许指定要显示的文件描述符编号。

要想知道进程的当前PID，可以用特殊环境变量$$(shell会将它设为当前PID)。-a选项用来对其他两个选项的结果执行布尔AND运算.

 $ /usr/sbin/lsof -a -p $$ -d 0,1,2

lsof的默认输出中有7 列信息

与STDIN、STDOUT和STDERR关联的文件类型是字符型。因为STDIN、STDOUT和STDERR文件描述符都指向终端，所以输出文件的名称就是终端的设备名。所有3种标准文件都支持读和写(尽管向STDIN写数据以及从STDOUT读数据看起来有点奇怪)。

阻止命令输出

有时候，你可能不想显示脚本的输出。这在将脚本作为后台进程运行时很常见(参见第16 章)。如果在运行在后台的脚本出现错误消息，shell会通过电子邮件将它们发给进程的属主。这会很麻烦，尤其是当运行会生成很多烦琐的小错误的脚本时。

要解决这个问题，可以将STDERR重定向到一个叫作null文件的特殊文件。null文件跟它的名字很像，文件里什么都没有。shell输出到null文件的任何数据都不会保存，全部都被丢掉了。

在Linux系统上null文件的标准位置是/dev/null。你重定向到该位置的任何数据都会被丢掉，不会显示。

ls -al > /dev/null

这是避免出现错误消息，也无需保存它们的一个常用方法。

也可以在输入重定向中将/dev/null作为输入文件。由于/dev/null文件不含有任何内容，程序员通常用它来快速清除现有文件中的数据，而不用先删除文件再重新创建。

cat /dev/null > testfile

文件testfile仍然存在系统上，但现在它是空文件。这是清除日志文件的一个常用方法，因为日志文件必须时刻准备等待应用程序操作。

记录消息

将输出同时发送到显示器和日志文件，这种做法有时候能够派上用场。你不用将输出重定向两次，只要用特殊的tee命令就行。

tee命令相当于管道的一个T型接头。它将从STDIN过来的数据同时发往两处。一处是 STDOUT，另一处是tee命令行所指定的文件名:

tee filename

由于tee会重定向来自STDIN的数据，你可以用它配合管道命令来重定向命令输出。

$ date | tee testfile

如果你想将数据追加到文件中，必须用-a选项。

$ date | tee -a testfile

利用这个方法，既能将数据保存在文件中，也能将数据显示在屏幕上。

重定向脚本内部的文本块

有时候，我们需要对文本块（多行文本）像标准输人一样进行重定向。考虑一个特殊情况：

源文本就位于shell脚本中。一个实用的例子是向log文件中写入头部数据，可以按照下面的方法完成：

#! /bin/baah
cat < <EOF>log.txt
LOG PILE HEADER
This is a test log file
Functions System statistics
EOF

在cat < <EOF>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：

$ cat log.txt
LOG FILE HBADBR
this is a test log file
Function： System statistics

>&与&>

shell上:

0表示标准输入

1表示标准输出

2表示标准错误输出

> 默认为标准输出重定向，与 1> 相同

2>&1 意思是把标准错误输出重定向到标准输出.

&>file 意思是把标准输出和标准错误输出都重定向到文件file中

用例子说话：

grep da * 1>&2 
rm -f $(find / -name core) &> /dev/null

上面两例中的 & 如何理解，&不是放到后台执行吗?

解释：

&>file或n>&m均是一个独立的重定向符号，不要分开来理解。
明确文件和文件描述符的区别。
&>file表示重定向标准输出和错误到文件
n>&m表示使文件描述符n成为输出文件描述符m的副本。当你运行某些命令的时候,出错信息也许很重要,便于你检查是哪出了毛病,如:2>&1

例如：

注意，为了方便理解，必须设置一个环境使得执行grep da *命令会有正常输出和错误输出，然后分别使用下面的命令生成三个文件：

1
2
3
4
5
6


grep da * > greplog1
grep da * > greplog2 1>&2   
grep da * > greplog3 2>&1  //grep da * 2> greplog4 1>&2 结果一样
#查看greplog1会发现里面只有正常输出内容
#查看greplog2会发现里面什么都没有
#查看greplog3会发现里面既有正常输出内容又有错误输出内容

为何2>&1要写在后面？

command > file 2>&1

首先是command > file将标准输出重定向到file中， 2>&1 是标准错误拷贝了标准输出的行为，也就是同样被重定向到file中，最终结果就是标准输出和错误都被重定向到file中。

command 2>&1 >file

2>&1 标准错误拷贝了标准输出的行为，但此时标准输出还是在终端。>file 后输出才被重定向到file，但标准错误仍然保持在终端。

输入输出重定向

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