摘要:本篇主要讲管道和重定向,这是和其他进程文件系统等交互的基础。重定向重定向,指的便是的重定向,管道也是重定向的一种方法。命名管道所使用的文件即,先入先出文件。命令的用法说起重定向,就不得不提命令。总结本文讲了管道和重定向的基本概念和各种用法。
导读
到目前为止,我们已经大致了解了 zsh 的语法特性,可以写一些功能不复杂的脚本了。但 shell 脚本主要的应用场景并不是闭门造车写独立的程序,而是和外部环境交互。所以要写出实用的脚本,要了解 zsh 如何和外部环境交互。这里的外部环境包括其他进程、文件系统、网络等等。本篇主要讲管道和重定向,这是和其他进程、文件系统等交互的基础。
本文中的命令主要是为了演示管道的用法,在实际脚本中通常不需要使用这些命令,因为可以用 zsh 代码直接实现。另外本系列文章不详细讲任何外部命令的用法,因为相关文档或者书籍特别多。如果看不懂本文的某些内容,可以暂时跳过,基本不影响其余部分的理解。
管道管道是类 Unix 系统中的一个比较基础也特别重要的概念,它用于将一个程序的输出作为另一个程序的输入,进而两个程序的数据可以互通。如果只是使用管道,还是非常简单易懂的,并不需要了解管道的实现细节。
管道的基本用法:
% ls git tmp # wc -l 功能是计算输入内容的行数 % ls | wc -l 2
| 即管道,在键盘上是主键盘区右侧 对应的上档键字符。如果只输入 wc -l,wc 会等待用户输入,这时可以输入字符串,然后回车继续输入,直到按 ctrl + d 结束输入。然后 wc 会统计用户一共输入了多少行,然后输出行数。
# 敲 wc -l 回车后,依次按 a 回车 b 回车 ctrl + d % wc -l a b 2
但如果前边有个管道符号,ls | wc -l,那么 wc 就不等待用户输入了,而是直接将 ls 的结果作为输入读取过来,然后统计行数,输出结果。
关于管道的更多细节我们再运行一个简单的例子:
% cat | wc -l # 查看 cat 进程打开的 fd % ls -l /proc/$(pidof cat)/fd total 0 lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:15 0 -> /dev/pts/1 l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:15 1 -> pipe:[2803] lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:15 2 -> /dev/pts/1 # 查看 wc 进程打开的 fd % ls -l /proc/$(pidof wc)/fd total 0 lr-x------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:16 0 -> pipe:[2803] lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:16 1 -> /dev/pts/1 lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:16 2 -> /dev/pts/1
cat 命令的效果是等待用户输入,等用户输入一行,它就把这行再输出来,直到用户按 ctrl - d。所以 cat | wc -l 也会等待用户输入。
我们看下 fd 的指向,/dev/ps1/1 是指向伪终端设备文件的,进程就是通过这个来读取用户的输入和输出自己的内容。0 是标准输入(即用户输入端),1 是标准输出(即正常情况的输出端),2 是错误输出(即异常情况的输出端)。但是 cat 的输出端指向了 一个管道,并且 wc 的 输入端指向了一个相同的管道,这代表两个进程的输入输出端是通过管道连接的。这种管道是匿名管道,即只在内核中存在,是没有对应的文件路径的。
重定向重定向,指的便是 fd 的重定向,管道也是重定向的一种方法。但用得更多的是将进程的 fd 重定向到文件。
一个最简单的例子是输出内容到文件。
% echo abce > test.txt % cat test.txt abce
因为这个用法太常见了,大家可能习以为常了。我们依然来看下更多的细节。
% cat > test.txt # 在另一个 zsh 中运行 % ls -l /proc/$(pidof cat)/fd total 0 lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:43 0 -> /dev/pts/1 l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:43 1 -> /tmp/test.txt lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:43 2 -> /dev/pts/1
可以看到标准输出已经指向 test.txt 文件了。
除了标准输出可以重定向,标准输入(fd 0),错误输出(fd 2)也都可以。
% touch 0.txt 1.txt 2.txt % sleep 1000 <0.txt >1.txt 2>2.txt # 在另一个 zsh 中运行 % ls -l /proc/$(pidof sleep)/fd total 0 lr-x------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:46 0 -> /tmp/0.txt l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:46 1 -> /tmp/1.txt l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:46 2 -> /tmp/2.txt
<0.txt 是重定向标准输入,2>2.txt 是重定向错误输出,>1.txt(即 1>1.txt)是重定向到标准输出。然后我们看到 3 个文件已经各就各位,全部被重定向了。但因为 sleep 并不去读写任何东西,重定向它的输入输出没有什么意义。
更多重定向的用法一个 fd 只能重定向到一个文件,一一对应。但在 zsh 中,我们可以把一个 fd 对应到多个文件。
% cat >0.txt >1.txt >2.txt
输入完成后,3 个文件的内容都更新了,这是怎么回事呢?
其实是 zsh 进程做了中介。
% pstree -p | grep cat `-tmux: server(1172)-+-zsh(1173)---cat(1307)---zsh(1308) % ls -l /proc/1307/fd total 0 lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:57 0 -> /dev/pts/1 l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:57 1 -> pipe:[2975] lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:57 2 -> /dev/pts/1 % ls -l /proc/1308/fd total 0 l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:58 12 -> /tmp/0.txt l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:58 13 -> /tmp/1.txt lr-x------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:58 14 -> pipe:[2975] l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:58 15 -> /tmp/2.txt
可以看到 cat 的标准输出是重定向到管道了,管道对面是 zsh 进程,然后 zsh 打开了那三个文件。实际将内容写入文件的是 zsh,而不是 cat。但不管是谁写入的,这个用法很方便。
标准输入、错误输出也可以重定向多个文件。
% echo good >0.txt >1.txt >2.txt % cat <0.txt <1.txt <2.txt good good good
给 cat 的标准输出重定向 3 个文件,它将 3 个文件的内容全部读取了出来。
除了能同时重定向 fd 到多个文件外,还可以同时重定向到管道和文件。
# 敲完 a b c 后 ctrl -d 退出 % cat >0.txt >1.txt | wc -l a b c 3 % cat 0.txt 1.txt a b c a b c
可以看到输入的内容写入了文件,并且通过管道传给了 wc -l,不用说,这又是 zsh 在做背后工作,将数据分发给了文件和管道。所以在 zsh 中是不需要使用 tee 命令的。
命名管道除了匿名管道,我们还可以使用命名管道,这样更容易控制。命名管道所使用的文件即 FIFO(First Input First Output,先入先出)文件。
# mkfifo 用来创建 FIFO 文件 % mkfifo fifo % ls -l prw-r--r-- 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:29 fifo| # cat 写入 fifo % cat > fifo # 打开另一个 zsh,运行 wc -l 读取 fifo % wc -l < fifo
然后在 cat 那边输入一些内容,按 ctrl - d 退出,wc 这边就会统计输入的行数。
在输入完成之前,我们也可以看一下 cat 和 wc 两个进程的 fd 指向哪里:
% ls -l /proc/$(pidof cat)/fd total 0 lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:35 0 -> /dev/pts/2 l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:35 1 -> /tmp/fifo lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:35 2 -> /dev/pts/2 % ls -l /proc/$(pidof wc)/fd total 0 lr-x------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:34 0 -> /tmp/fifo lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:34 1 -> /dev/pts/1 lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:34 2 -> /dev/pts/1
可以看到之前的匿名管道已经变成了我们刚刚创建的 fifo 文件,其他的并无不同。
exec 命令的用法说起重定向,就不得不提 exec 命令。exec 命令主要用于启动新进程替换当前进程以及对 fd 做一些操作。
用 exec 启动新进程:
% exec cat
看上去效果和直接运行 cat 差不多。但如果运行 ctrl + d 退出 cat,终端模拟器就关闭了,因为在运行 exec cat 的时候,zsh 进程将已经被 cat 取代了,回不去了。
但在脚本中很少直接这样使用 exec,更多情况是用它来操作 fd:
# 将当前 zsh 的错误输出重定向到 test.txt % exec 2>test.txt # 随意敲入一个不存在的命令,错误提示不出现了 % fdsafds # 错误提示被重定向到 test.txt 里 % cat test.txt zsh: command not found: fdsafds
更多用法:
用法 | 功能 |
---|---|
n>filename | 重定向 fd n 的输出到 filename 文件 |
n重定向 fd n 的输入为 filename 文件 |
|
n<>filename | 同时重定向 fd n 的输入输出为 filename 文件 |
n>&m | 重定向 fd n 的输出到 fd m |
n<&m | 重定向 fd n 的输入为 fd m |
n>&- | 关闭 fd n 的输出 |
n<&- | 关闭 fd n 的输入 |
更多例子:
# 把错误输出关闭,这样错误内容就不再显示 % exec 2>&- % fsdafdsa % exec 3>test.txt % echo good >&3 % exec 3>&- # 关闭后无法再输出 % echo good >&3 zsh: 3: bad file descriptor % exec 3>test.txt # 将 fd 4 的输出重定向到 fd 3 % exec 4>&3 % echo abcd >&4 # 输出内容到 fd 4,test.txt 内容更新了 % cat test.txt abcd
通常情况我们用 exec 主要为了重定向输出和关闭输出,比较少操作输入。
总结本文讲了管道和重定向的基本概念和各种用法。Zsh 中的重定向还是非常灵活好用的,之后的文章会详细讲在实际场景中怎样使用。
参考http://adelphos.blog.51cto.co...
更新历史20170901:增加“exec 命令的用法”。
本文不再更新,全系列文章在此更新维护:github.com/goreliu/zshguide
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