详解Unix/Linux中Shell脚本的输入输出

阳光穿透心脏的1/2处 2022-08-06 01:11 256阅读 0赞

Shell的I/O语法比较复杂，难以理解，更难以正确使用。Shell的输入输出语法有两个难点：重定向和文件描述符。我以前对Shell脚本输入/输出的理解也有错误。最近重新整理思路，决定写一篇文章来总结I/O重定向。  
  
  
一、先介绍几个基本概念:  
  
（1）文件(File)：在Unix/Linux中，文件类型有七种，这七种类型是：目录、符号链接(指向另一个文件)、套接字文件、块设备文件、字符设备文件、命名管道文件、普通文件。这意味着，I/O设备被Unix/Linux视为“特殊”的文件，所以对设备进行输入输出等同于读写文件。  
  
（2）文件描述符(File Descriptor )：实际上，Shell中的文件描述符等同于C语言中的文件结构（参见《The C Programming Languag》的7.5节），它是一个包含文件信息的结构，这些信息包括：缓冲区的位置，缓冲区中当前字符的位置，文件是否到达末尾等。Shell脚本通过文件描述符来读写文件。一个Shell脚本有10个文件描述符。其中，0、1、2是标准输入、标准输出和标准错误，我们可以任意使用的文件描述符是3 到9。  
  
（3）重定向(Redirect)：在Shell中，我们可以对命令（命令就是程序或脚本）的标准输入、标准输出和标准错误进行重定向，使其指向其他文件。  
  
（4）重定向的作用域(Redirect's Scope )：重定向的“作用域”这个概念是我自己提出的，它对理解重定向的作用效果非常重要！我们来看下面这几个例子：  
  
例1：重定向的“作用域”局限于一个命令  
\#!/bin/bash  
echo "hello world" > result.txt  
解析：这个重定向的作用域是echo命令，命令结束重定向也就结束了。  
  
例2：重定向的“作用域”局限于一个循环  
\#!/bin/bash  
while read line  
do  
echo "$line"  
done < name.txt  
解析：这个重定向的作用域是while循环，在循环执行期间，标准输入都被重定向到了当前目录的的name.txt文件，即每次read都是从文件中读取一行，且read是顺序读取文件的所有行。  
  
while循环结束时，重定向就结束了。  
\#!/bin/bash  
while read line < name.txt  
do  
echo "$line"  
done  
解析：这个重定向的作用域是read命令，每次read都重新进行一次重定向。这造成了可怕的结果，每次都读取文件中的第一行，无限循环下去。  
  
  
例3：重定向的“作用域”局限于整个脚本  
\#!/bin/bash  
\#This script called ltx\_test  
while read line  
do  
echo "$line"  
done  
  
在终端运行这个脚本，执行命令  
ltx\_test < name.txt  
解析：这个重定向的作用域是整个脚本，在脚本执行期间，标准输入都被重定向到了当前目录的的name.txt文件，即每次read都是从文件中读取一行，且read是顺序读取每一行。脚本结束时，重定向就结束了。  
  
  
  
二、下面开始讨论Shell脚本中输入/输出的的两种情况：  
  
（1）脚本只使用标准输入、标准输出和标准错误  
  
Shell会自动为我们打开和关闭0、1、2这三个文件描述符，我们不需要显式地打开或关闭它们。标准输入是命令的输入，默认指向键盘；标准输出是命令的输出，默认指向屏幕；标准错误是命令错误信息的输出，默认指向屏幕。  
  
如果没有显式地进行重定向，命令通过文件描述符0从屏幕读取输入，通过文件描述符1和2将输出和错误信息输出到屏幕。但如果我们想从其他文件（再次强调，I/O设备在Unix/Linux中也是文件）读取输入或产生输出，就需要对0、1、2使用重定向了。其语法如下：  
  
  
command < filename 把标准输入重定向到filename文件中  
command 0< filename 把标准输入重定向到filename文件中  
  
command > filename 把标准输出重定向到filename文件中(覆盖)  
command 1> fielname 把标准输出重定向到filename文件中(覆盖)  
  
command >> filename 把标准输出重定向到filename文件中(追加)  
command 1>> filename 把标准输出重定向到filename文件中(追加)  
  
command 2> filename 把标准错误重定向到filename文件中(覆盖)  
command 2>> filename 把标准输出重定向到filename文件中(追加)  
  
command > filename 2>&1 把标准输出和标准错误一起重定向到filename文件中(覆盖)  
command >> filename 2>&1 把标准输出和标准错误一起重定向到filename文件中(追加)  
  
command < filename >filename2 把标准输入重定向到filename文件中，把标准输出重定向

到filename2文件中  
command 0< filename 1> filename2 把标准输入重定向到filename文件中，把标准输出重定向

到filename2文件中  
  
重定向的使用有如下规律：  
  
1）标准输入0、输出1、错误2需要分别重定向，一个重定向只能改变它们中的一个。  
2）标准输入0和标准输出1可以省略。（当其出现重定向符号左侧时）  
3）文件描述符在重定向符号左侧时直接写即可，在右侧时前面加&。  
4）文件描述符与重定向符号之间不能有空格！  
  
  
（2）脚本使用外部文件  
  
当Shell脚本使用外部文件而不是默认的I/O设备作为输入输出时，我们“可以”使用3到9等几个文件描述符显式地打开或关闭外部文件。它的作用域是从显式打开文件到显式关闭文件之间。之所以说可以而不是必需，是因为我们可以重定向标准输入、输出和错误到外部文件来达到同样的目的。  
使用文件描述符显式打开文件需要使用内置命令exec，格式如下：  
exec 文件描述符(没有空格)重定向符号 文件  
使用文件描述符显式关闭文件，格式如下：  
exec 文件描述符(没有空格)<&-  
  
例4：使用外部文件  
\#!/bin/bash  
exec 3< name.txt  
while read line <&3  
do  
echo "$line"  
done  
exec 3<&-  
解析：这个例子是从例2修改得来的，可以做比较。显式打开外部文件后，在循环执行期间，3都被重定向到了当前目录的的name.txt文件，即每次 read都是从文件中读取一行，且read是顺序读取文件的所有行。while循环结束时，重定向没有结束。直到显式文件为止。  
  
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