shell浅谈之八I/O重定向

来源：互联网发布：玩游戏防闪退软件编辑：程序博客网时间：2024/04/27 14:37

一、简介

I/O重定向用于捕获一个文件、命令、程序或脚本甚至代码块的输出，然后把捕获到的输出作为输入发送给另外一个文件、命令、程序或脚本等。I/O重定向最常用的方法是管道（管道符"|"）。

二、详解

1、管道

（1）管道技术是Linux间的一种通信技术，利用先进先出排队模型来指挥进程间的通信（可当作连接两个实体的一个单向连接器）。Linux管道可用于应用程序之间、linux命令之间、应用程序与命令间的通讯。shell编程指利用管道进行Linux命令之间的通信。

例：ls -l | grep vi | wc -l，在三个命令之间建立两根管道，第一个命令ls -l的输出作为grep vi 的输入，第二个命令在管道输入下执行后的输出作为第三个命令wc -l的输入，第三个命令在管道输入下执行命令将结果输出到shell。这是一个半双工通信，因通信是单向的，则两个命令之间的具体工作是由linux内核来完成的。

（2）sed、awk和管道

sed、awk可以从文件读取输入数据，也可以从管道获得输入数据。

sed命令的格式是：| sed [选项] 'sed命令'，表示sed对管道输入的数据进行处理。例：ls -l | sed -n '1,5p'，表示打印ls -l命令结果的第1～5行。例：cat passwd | sed -n '/root/p' | sed -n '/login/p'，查找文件中包含root和login两个关键字的行。例：variable1="Hello world";variable2=`echo $variable1 | sed "s/world/Sir/g"`;echo $variable2，对变量中字符串进行替换。

awk的命令格式是：| awk [-F 域分隔符] 'awk程序段'（可以用awk代替expr的使用），例：echo $string | awk '{print length($0)}'，计算string字符串的长度。echo $string | awk '{print substr($0, 1, 8)}'，抽取string字符串中第1～8个字符作为字串输出。

注意：管道将字符串作为awk的输入数据时，awk将管道输入当作输入文件。awk可以解析变量名，但这必须要在该变量从管道输入的情况下，如上若字符串变量不从管道输入时，awk无法解析变量名。

awk使用管道，例：awk -F ':' '{print $1 | "sort"}' /etc/passwd，awk将分隔符指定为冒号，将打印结果通过管道传输给sort命令进行排序，然后输出。特别注意的是awk中调用Linux命令时需要用双引号将这些命令引起来。

awk处理shell命令输出，需要引入getline函数将shell命令的输出保存到变量中，awk再对该变量进行处理。例：awk 'BEGIN{while (("ls /usr" | getline data) > 0) print data}'，awk在BEGIN字段中使用了while循环将ls /usr命令的结果逐个传给getline data，并打印data变量，直到ls /usr命令的结果全部处理结束。例：df -k | awk '$4 > 1000000'，df -k列出文件系统控件信息，第四个域是剩余空间量，输出可用空间大于1GB的文件系统。

对shell命令结果进行处理，必须将结果通过管道传给getline函数，如果结果较多则要使用循环。也可以不将shell命令放在awk内部，awk同样也可以对shell命令进行处理。

2、I/O重定向

（1）I/O重定向是一个过程，这个过程捕捉一个文件、命令、程序或脚本，甚至代码块的输出，然后把捕捉到的输出作为输入发送给另外一个文件、命令、程序或脚本。

（2）文件描述符

文件描述符是从0开始到9的结束的整数，指明了与进程相关的特定数据流的源。当Linux系统启动一个进程（该进程可能用于执行shell命令）时，将自动为该进程打开三个文件：标准输入（文件标识符为0）、标准输出（1标识）和标准错误输出（2标识），若要打开其他的输入或输出文件则从整数3开始标识。默认情况下，标准输入与键盘输入相关联，标准输出与标准错误输出与显示器相关联。

Shell从标准输入读取输入数据，将输出送到标准输出，如果该命令在执行过程中发生错误，则将错误信息输出到标准错误输出。

tee命令将shell的输出从标准输出复制一份到文件中，tee命令加-a表示追加到文件的末尾。

（3）I/O重定向符号

I/O重定向符号分为：基本I/O重定向符号和高级I/O重定向符号（与exec命令有关）。

基本I/O重定向符号及其意义如下：

>|符号是强制覆盖文件的符号，如果noclobber选项开启（set -o noclobber），表示不允许覆盖任何文件，此时>|可强制将文件覆盖。n>> file、n>|file与n>file都是将FD为n的文件重定向到file文件中。

<是I/O重定向的输入符号，它可将文件内容写到标准输入之中。wc -l < newfile，其中shell从命令行会“吞掉”<newfile并启动wc命令。

<<delimiter（delimiter为分界符），该符号表明：shell将分界符delimiter之前的所有内容作为输入，cat > file << FIN，输入FIN后按回车键结束编辑，输入内容重定向到file文件中。其另一种形式：-<<delimiter，在<<前加一个负号，这样输入文本行所有开头的"Tab"键都会被删除，但开头的空格键却不会被删除，如cat > file -<< FIN。

高级I/O重定向符号及其意义：

（4）exec命令

exec命令可以通过文件描述符打开或关闭文件，也可将文件重定向到标准输入及将标准输出重定向到文件。

[cpp] view plaincopy

#使用exec将stdin重定向到文件
#!/bin/bash
exec 8<&0 #FD 8是FD 0的副本，用于恢复标准输入
exec < file #将标准输入重定向到file
read a #读取file的第一行
read b #读取file的第二行
echo "----------------"
echo $a #标准输出
echo $b #标准输出
echo "close FD 8:"
#exec 0<&8 8<&- #将FD 8复制到FD 0，恢复FD 0，并关闭FD 8，其他进程可以重复使用FD 8
echo -n "Enter Data:"
read c #read从标准输入读取数据
echo $c

[cpp] view plaincopy

#exec将标准输出从定向到文件
#!/bin/bash
exec 8>&1 #FD 8是FD 1的副本，用于恢复FD 1
exec > log #将标准输出重定向到log，>符号等价于1>符号
echo "Output of date command："
date #date和df命令
echo "Output of df command："
df
exec 1>&8 8>&- #FD 8复制到FD 0，FD 0恢复为标准输出，并关闭FD 8
echo "--------------------------------"
cat log #查看log文件

[cpp] view plaincopy

# &>file将stdout和stderr重定向到文件
#!/bin/bash
exec 8>&1 9>&2 #FD 1复制到FD 8，FD 2复制到FD 9
exec &> log #&>符号将stdout和stderr重定向到文件log
ls z* #错误写入文件log
date #输出写入文件log
exec 1>&8 2>&9 8<&- 9<&- #恢复关闭操作
echo "-----------------"
echo "Close FD 8 and 9:"
ls z*
date

（5）代码块重定向

代码块重定向是指在代码块内将标准输入或标准输出重定向到文件，而在代码块之外还是保留默认状态。可以重定向的代码块可以是while、until、for等循环结构、可以是if/then测试结构、还可以是函数。代码块输入重定向符号是<，输出重定向符号是>。
while循环的重定向：

[cpp] view plaincopy

#while循环的重定向
#!/bin/bash
ls /etc > log #将ls /etc的结果写到log文件中
while [ "$filename" != "rc.d" ] #搜索log文件中第一次与rc.d匹配的行，并输出行数
do #不匹配时，执行while循环体
read filename
let "count +=1"
done < log #将while代码块的标准输入重定向到log文件
echo "$count times read" #测试循环体外的标准输入是否被重定向
echo -n "-----Input Data:-----"
read test #最终是从标准输入获取数据
echo $test

for循环的重定向：

[cpp] view plaincopy

#for循环的重定向
#!/bin/bash
ls /etc > log #将ls /etc的结果写到log文件中
maxline=$(wc -l < log) #计算log文件的最大行数，赋给maxline
for filename in `seq $maxline` #seq命令产生循环参数，相当于for filename in 1,2,...,maxline
do
read filename #按行读取log文件数据
if [ "$filename" = "rc.d" ] #if指定跳出循环的条件
then
break
else
let "count +=1" #不匹配，计数器count加1
fi
done < log #for代码块中将标准输入重定向到log文件
echo "$count：times read"
echo -n "-----Input Data:-----" #测试for外标准输入是否被重定向
read test
echo $test

if/then结构的重定向，命令格式是（重定向符号要放在fi关键字后面）：

[cpp] view plaincopy

#if/then结构的输出重定向
#!/bin/bash
if [ -z "$1" ] #如果位置参数$1为空
then
echo "Positional Parameter is NULL" #将该语句重定向输入到log文件
fi > log #if/then代码块输出重定向到log文件
echo "------Normal Stdout --------" #代码块外的标准输出是否被重定向

代码块重定向在一定程度上增强了shell脚本处理文本文件的灵活性，它可以让一段代码很方便地处理一个文件（只要该文件输入重定向到该代码块）。

3、命令行处理

（1）流程

shell从标准输入或脚本读取的每一行称为管道（pipeline），每一行包含一个或多个命令，这些命令用管道符隔开，shell对每一个读取的管道处理流程如下（命令行的处理步骤是由shell自动完成。）：

例如在/root目录下输入：echo ~/i* $PWD `echo hello world` $((21*20)) > output，shell处理该命令步骤：

1）shell首先将命令行分割成令牌（令牌以元字符分隔），> output虽被识别但它不是令牌。

2）检测第一个单词echo是否为关键字，echo不是开放关键字，命令行继续。

3）检测echo是否为别名，echo不是，命令行继续。

4）扫描命令行是否需要花括号展开，该命令无花括号，则命令行继续处理。

5）扫描命令行是否需要波浪号展开，存在则展开：echo /root/i* $PWD `echo hello world` $((21*20))。

6）扫描命令行中是否存在变量，若存在则替换，存在PWD，命令行变为：echo /root/i* /root`echo hello world` $((21*20)) 。

7）扫描命令行中是否存在反引号，若存在则替换，存在则命令行变为：echo /root/i* /roothello world $((21*20)) 。

8）执行命令行中的算术运算，则命令行变为：echo /root/i* /roothello world 420 。

9）shell对前面所有展开所产生的结果进行再次扫描，依据$IFS对结果进行单词分割。

10）扫描命令行中的通配符并展开，展开后命令行变为：echo /root/install.log /root/install.log.syslog /root hello world 420。

11）此时，shell已经准备执行命令了，它寻找echo（echo是内建命令）。

12）shell执行echo，此时执行>output的I/O重定向。

（2）eval命令

上图中从执行命令步骤跳转到初始步骤，这正是eval命令的作用。eval命令将其参数作为命令行，让shell重新执行该命令行。eval在处理简单命令时，与直接执行该命令无区别。如果变量中包含任何需要shell直接在命令中看到的字符，就需要使用eval命令。命令结束符（；，|，&）、I/O重定向符（<和>）及引号这些对shell具有特殊意义的符号，必须直接出现在命令行中。

[cpp] view plaincopy

#eval重新提交shell
#!/bin/bash
while read NAME VALUE #第一列作为变量名，第二列作为变量值
do
eval "${NAME}=${VALUE}" #第1轮变量替换，eval重新提交shell完成赋值操作
done < evalsource #输入重定向
echo "var1=$var1" #变量赋值
echo "var2=$var2"
echo "var3=$var3"
echo "var4=$var4"
echo "var5=$var5

0 0