Bash One-Liners Explained（一）：文件处理

原文出处： Peteris Krumins   译文出处： 团子的小窝

Bash One-Liners Explained 是一系列介绍 Bash 命令技巧的文章，由国外牛人 Peteris Krumins撰写。凭借扎实的功底和丰富的经验，作者总结了许多快速解决问题的技巧，并且每一条都只要用简洁的一行 Bash 命令就可以完成，同时每一行命令文中都给出了非常详尽的解释。

Peteris Krumins 是一位高产的博主，在他的博客上有很多非常精彩的文章，推荐大家有机会都可以去好好读一读。例如，大家耳熟能详的 Awk One-Liners Explained、Sed One-Liners Explained 等等。后者我也曾经在博客上分享过一篇笔记。

回到正题，虽然这一系列文章不难，但是还是可以从中学到很多细节的知识，相信这些肯定会对许多初学者有所帮助，所以我打算将这一系列翻译成中文，分享给大家。为了同原文保持一致，这一系列文章最终会分成以下五篇：

1. Bash One-Liners Explained 译文（一）: 文件处理；
2. Bash One-Liners Explained 译文（二）: 操作字符串；
3. Bash One-Liners Explained 译文（三）: 漫谈重定向；
4. Bash One-Liners Explained 译文（四）: 历史命令；
5. Bash One-Liners Explained 译文（五）: 命令行跳转；

本系列的文章同其它系列一样，最终都可以在连载页面找到，有兴趣的同学可以随意翻翻，看看有没有一些对你有价值的文章，大家一起交流学习。

1. 清空文件内容

  $ > file

这一行命令用到了输出重定向操作符>。输出重定向发生时，文件会被打开准备写入。如果此时文件不存在则先创建，存在则将其大小截取为0。这里我们并没有重定向写任何内容到文件中，所以文件依然保持为空。

如果你想替换文件的内容，或者创建一个包含指定内容的文件，可以运行下面的命令：

$ echo "some string" > file

2. 追加内容到文件

$ echo "foo bar baz" >> file

这一行命令用到了另外一个输出重定向操作符>>，该操作符将内容追加到文件。同样地，如果文件不存在则先创建它。追加的内容之后，紧跟着换行符。如果你不想要追加换行符，在执行echo命令时可以指定-n选项：

$ echo -n "foo bar baz" >> file

3. 读取文件的首行并赋值给变量

$ read -r line < file

这一行命令用到了 Bash 的内置命令read，和输入重定向操作符<。read命令从标准输入中读取一行，并将内容保存到变量line中。在这里，-r选项保证读入的内容是原始的内容，意味着反斜杠转义的行为不会发生。输入重定向操作符< file打开并读取文件file，然后将它作为read命令的标准输入。

记住，read命令会删除包含在IFS变量中出现的所有字符，IFS 的全称是 Internal Field Separator，Bash 根据 IFS 中定义的字符来分隔单词。在这里，read命令读入的行被分隔成多个单词。默认情况下，IFS包含空格，制表符和回车，这意味着开头和结尾的空格和制表符都会被删除。如果你想保留这些符号，可以通过设置IFS为空来完成：

$ IFS= read -r line < file

IFS 的变化仅会影响当前的命令，这行命令可以保证读入原始的首行内容到变量line中，同时行首与行尾的空白字符被保留。

另外一种读取文件首行内容，并赋值给变量的方法是:

$ line=$(head -1 file)

这里用到了命令替换操作符$(...)，它运行括号里的命令并且将输出返回。 这个例子中，命令是head -1 file，输出的内容是文件的首行。输入然后通过等号赋值给变量line。$(...)的等价写法是`...`，所以也可以换成下面这样：

$ line=`head -1 file`

不过，在 Bash 中$(...)用法更加推荐，因为它看起来更加整洁，并且容易嵌套使用。

4. 依次读入文件每一行

$ while read -r line; do    # do something with $linedone < file

这是一种正确的读取文件内容的做法，read命令放在while循环中。当read命令遇到文件结尾时（EOF），它会返回一个正值，导致循环判断失败终止。

记住，read命令会删除首尾多余的空白字符，所以如果你想保留，请设置 IFS 为空值:

$ while IFS= read -r line; do    # do something with $linedone < file

如果你不想将< file放在最后，可以通过管道将文件的内容输入到 while 循环中：

$ cat file | while IFS= read -r line; do # do something with $linedone

5. 随机读取一行并赋值给变量

$ read -r random_line < <(shuf file)

Bash 中并没有提供一种直接的方法来随机读取文件的某一行内容，所以这里需要利用外部程序。在最新的一些 Linux 系统上，GNU Coreutils 包中提供的shuf命令可以满足我们的需求。

这一行命令中用到了进程替换（process substitution）操作符<(...)。进程替换操作会创建一个匿名的管道文件，并将进程命令的标准输出连接到管道的写一端。然后 Bash 开始执行进程替换中的命令，然后将整个进程替换的表达式替换成匿名管道的文件名。

当 Bash 看到<(shuf file)时，它首先打开一个特殊的文件/dev/fd/n，这里的n是一个空闲的文件描述符，然后执行shuf file命令，将标准输出连接到/dev/fd/n，并且替换<(shuf file)为/dev/fd/n，因此实际的命令会变成:

$ read -r random_line < /dev/fd/n

结果会读取洗牌后的文件的第一行内容。

另外一种做法是，使用 GNU sort 命令，它提供的-R选项可以随机排序文件：

$ read -r random_line < <(sort -R file）

或者，同前面一样，将结果赋值给变量：

$ random_line=$(sort -R file | head -1)

这里，我们首先通过sort -R随机排序文件，然后通过head -1 读取文件的第一行。

6. 读取文件首行前三个字段并赋值给变量

$ while read -r field1 field2 field3 throwaway; do  # do something with $field1, $field2, and $field3done < file

如果在read命令中指定多个变量名，它会将读入的内容分隔成多个字段，然后依次赋值给对应的变量，第一个字段赋值给第一个变量，第二个字段赋值给第二个变量，等等，最后将剩余的所有字段赋值给最后一个变量。这也是为什么，在上面的例子中，我们加了一个throwaway变量，否则的话，当文件的一行大于三个字段时，第三个变量的内容会包含所有剩余的字段。

有时候，为了书写方便，可以简单地用_来替换throwaway变量：

$ while read -r field1 field2 field3 _; do    # do something with $field1, $field2, and $field3done < file

又或者，如果你的文件确实只有三个字段，那可以忽略它：

$ while read -r field1 field2 field3; do    # do something with $field1, $field2, and $field3done < file

下面是一个例子，假如你想知道一个文件到底包含多少行，多少个单词以及多少个字节。当你执行wc命令时，你会得到3个数字加上文件名，文件名在最后：

$ cat file-with-5-linesx 1x 2x 3x 4x 5 $ wc file-with-5-lines5 10 20 file-with-5-lines

所以，这个文件包含5行，10个单词，以及20个字符。我们接下来，可以通过read命令将这些信息保存到变量中：

$ read lines words chars _ < <(wc file-with-5-lines) $ echo $lines5$ echo $words10$ echo $chars20

类似地，你也可以使用 here-strings 将字符串分隔并保存到变量中。假设你有一个字符串变量$info，内容为"20 packets in 10 seconds"，然后你想要将从中获取20和10。在不久之前，我是这样来完成的：

$ packets=$(echo $info | awk '{ print $1 }')$ time=$(echo $info | awk '{ print $4 }')

然而，得益于read命令的强大和对 Bash 的了解，我们可以这样做：

$ read packets _ _ time _ <<< "$info"

这里，<<< 就是 here-string 的语法，它允许你直接传递字符串给标准输入。

7. 保存文件的大小到变量

$ size=$(wc -c < file)

这一行命令中用到了第3点中介绍的命令替换操作$(...)，它运行里面的命令并将结果获取回来。在这个例子中，命令是wc -c < file，它输出文件的字节数。这个结果最终会赋值给变量size。

8. 从文件路径中获取文件名

假设，你有一个文件，它的路径为/path/to/file.ext，然后你要从中获取文件名，在这里是file.ext。你要怎么做？ 一个好的方法是通过参数展开（parameter expansion）功能：

$ filename=${path##*/}

这一行命令使用了参数展开的语法：${var##pattern}，它从$var字符串开始处开始匹配pattern。如果能够匹配成功，将最长匹配的内容删除后再返回。

在这个例子中，匹配的模式是*/，它尝试匹配/path/to/file.ext的开始部分，正如前面所说，这里是贪婪匹配，所以它能够匹配到最后一个斜杠为止，即匹配的内容是/path/to/。所以当把匹配的内容删除后，返回的内容就是文件名file.ext。

9. 从文件路径中获取目录名

和上面一样类似，这次你要从路径/path/to/file.txt中获取目录名/path/to。你可以继续通过参数展开功能来完成这个任务：

$ dirname=${path%/*}

这次的用法是${var%pattern}，它从$var的结尾处匹配/*。如果能够成功匹配，将最短匹配的内容删除再返回。

在这个例子中，匹配的模式是/*，它能够匹配/file.ext部分，删除这部分内容后返回的就是目录名称。

10. 快速拷贝文件

假设你要将文件/path/to/fil拷贝到/path/to/file_copy，一般情况下，大多数人会这么来写：

$ cp /path/to/file /path/to/file_copy

不过，你可以利用括号展开（brace expansion）{...}功能:

$ cp /path/to/file{,_copy}

括号展开可以生成任意字符串的组合，在这个例子中，/path/to/file{,_copy}最终生成/path/to/file /path/to/file_copy。所以上面这行命令最终发型成:

$ cp /path/to/file /path/to/file_copy

类似地，你可以执行下面的命令快速的移动文件：

$ mv /path/to/file{,_old}

这行命令展开后就变成了：

$ mv /path/to/file /path/to/file_old