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。下面展示了一些文件描述符操作和重定向的例子。

1.6.1 预备知识

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）

1.6.2 实战演练

使用大于号将文本保存到文件中

  1. $ echo "This is a sample text 1" > temp.txt

image.png
该命令会将输出的文本保存在temp.txt中。如果temp.txt已经存在，大于号会清空该文件中先前的内容。

使用双大于号将文本追加到文件中

  1. $ echo "This is sample text 2" >> temp.txt

image.png

使用cat查看文件内容

  1. cat temp.txt
  1. [root@dev workspace]# cat temp.txt
  2. This is a sample text 1
  3. This is sample text 2
  4. [root@dev workspace]#

接着来看看如何重定向stderr。当命令产生错误信息时，该信息会被输出到stderr流。考虑下面的例子：

  1. ls +
  1. [root@dev workspace]# ls +
  2. ls: cannot access '+': No such file or directory
  3. [root@dev workspace]#

这里，+是一个非法参数，因此会返回错误信息。

功和不成功的命令

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（在命结束之后立刻运行echo $?，就可以打印出退出状态）。

image.png
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）：

  1.  ls + > out.txt

image.png
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：

  1. ls + 2> out.txt   #没有问题

image.png
你可以将stderr和stdout分别重定向到不同的文件中：

  1. cmd 2>stderr.txt 1>stdout.txt

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：

  1. cmd 2>&1 alloutput.txt

或者这样

  1. 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：

  1. $ echo A1 > a1
  2. $ echo A2 > a2
  3. $ echo A3 > a3
  4. $ chmod 000 a1    #清除所有权限

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：

  1. $ cat a*
  2. cat: a1: Permission denied
  3. A2
  4. A3

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。

  1. $ cat a* 2> err.txt    # stderr被重定向到err.txt
  2. A2
  3. A3
  1. $ cat err.txt
  2. 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（single stream），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。

  1. 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:

  1. $ echo A1 > a1
  2. $ echo A2 > a2
  3. $ echo A3 > a3
  4. $ chmod 000 a1    #清除所有权限
  6. $ cat a* | tee out.txt | cat -n
  7. cat: a1: Permission denied
  8.      1 A2
  9.      2 A3

image.png
使用cat查看out.txt的内容：

  1. [root@dev workspace]# cat out.txt
  2. A1
  3. A2
  4. 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。

  1. $ cat a* | tee -a out.txt | cat –n

带有参数的命令可以写成：command FILE1 FILE2 ...，或者就简单地使用command FILE。

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：

  1. $ cmd1 | cmd2 | cmd -

例如：

  1. $ echo who is this | tee -

image.png
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。

1.6.3 工作原理

重定向操作符（>和>>）可以将输出发送到文件中，而不是终端。>和>>略有差异。尽管两者都可以将文本重定向到文件，但是前者会先清空文件，然后再写入内容，而后者会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。

1.6.4 补充内容

从stdin读取输入的命令能以多种方式接收数据。可以用cat和管道来指定我们自己的文件描述符。考虑下面的例子：

  1. $ cat file | cmd
  2. $ cmd1 | cmd2
  1. 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：

  1. $ cmd < file
  1. 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：

  1. #!/bin/bash
  2. cat<<EOF>log.txt
  3. This is a generated file. Do not edit. Changes will be overwritten.
  4. EOF

出现在cat <<EOF>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：

  1. $ cat log.txt
  2. This is a generated file. Do not edit. Changes will be overwritten.
  1. 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。
  • 追加写入模式。
  • 截断写入模式。

<操作符可以将文件读入stdin。>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）。>>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，而且该目标文件中原有的内容不会丢失）。文件描述符可以用以上3种模式中的任意一种来创建。

创建一个用于读取文件的文件描述符：

  1. $ exec 3<input.txt  #使用文件描述符3打开并读取文件

我们可以这样使用它：

  1. $ echo this is a test line > input.txt
  2. $ exec 3<input.txt

现在你就可以在命令中使用文件描述符3了。例如：

  1. $ cat<&3
  2. this is a test line

image.png
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。

创建一个用于写入（截断模式）的文件描述符：

  1. $ exec 4>output.txt  #打开文件进行写入

例如：

  1. $ exec 4>output.txt
  2. $ echo newline >&4
  3. $ cat output.txt
  4. newline

image.png
创建一个用于写入（追加模式）的文件描述符：

  1. $ exec 5>>input.txt

例如：

  1. $ exec 5>>input.txt
  1. $ echo appended line >&5
  2. $ cat input.txt
  3. newline
  4. appended line