Linux基础管理—— " 标准IO、重定向及管道 "

1、标准输入和输出

一般来说程序是由指令+数据组成；那么就不可避免的要读入和输出数据，即input和output。 打开的文件都有一个fd: file descriptor (文件描述符)，可以在/proc/$$/fd中查看当前终端打开的文件数，一个文件描述符就是一个打开的文件。

[root@centos7x ~]#ll /proc/$$/fd
total 0
lrwx------. 1 root root 64 Nov 26 12:27 0 -> /dev/pts/5
lrwx------. 1 root root 64 Nov 26 12:27 1 -> /dev/pts/5
lrwx------. 1 root root 64 Nov 26 12:27 2 -> /dev/pts/5
lrwx------. 1 root root 64 Nov 26 15:20 255 -> /dev/pts/5

Linux给程序提供三种I/O设备：

标准输入（ STDIN）－0 默认接受来自键盘的输入；
标准输出（ STDOUT）－1 默认输出到终端窗口；
标准错误（ STDERR）－2 默认输出到终端窗口；

由于Linux提供给我们的三种标准IO设备并不能满足所有的情况，于是有了IO重定向，将文件输出流定向至指定的文件、终端；当前也可以接收来自于不同的文件、终端的输入。

2、输出重定向
包括标准输出重定向和标准错误输出重定向。

STDOUT和STDERR可以被重定向到文件：

语法：
命令 操作符号 文件名

支持的操作符号：
> 把STDOUT重定向到文件；
2> 把STDERR重定向到文件；
&> 把所有输出重定向到文件；

2.1、输出重定向分类：

> ：文件内容会被覆盖；
set –C 禁止将内容覆盖已有文件,但可追加>| ；file 强制覆盖set +C 允许覆盖；
>>：原有内容基础上，追加内容；
2>：覆盖重定向错误输出数据流；
2>>：追加重定向错误输出数据流

2.2、标准输出和错误输出各自定向至不同位置；
COMMAND > /path/to/file.out 2> /path/to/error.out

2.3、合并标准输出和错误输出为同一个数据流进行重定向

&> ：覆盖重定向
&>> ：追加重定向
> ，2>&1 和 >> 2>&1：
COMMAND > /path/to/file.out 2>&1 （顺序很重要）
COMMAND >> /path/to/file.out 2>&1
()：合并多个程序的STDOUT
( cal 2007 ; cal 2008 ) > all.txt

3、tr命令

tr：转换和删除字符；
tr [OPTION]... SET1 [SET2]；

选项：

-c –C --complement：取字符集的补集；
-d --delete：删除所有属于第一字符集的字符；
-s --squeeze-repeats：把连续重复的字符以单独一个字符表示；
-t --truncate-set1：将第一个字符集对应字符转化为第二字符集对应的字符；

tr命令支持的通配符：

[:alnum:]：字母和数字；
[:alpha:]：字母；
[:cntrl:]：控制（非打印）字符 ；
[:digit:]：数字 ；
[:graph:]：图形字符；
[:lower:]：小写字母 ；
[:print:]：可打印字符；
[:punct:]：标点符号；
[:space:]：空白字符；
[:upper:]：大写字母；
[:xdigit:]：十六进制字符；

3.1、从文件中导入STDIN

（1）使用<来重定向标准输入；可以是文件可以是键盘输入；

（2）某些命令能够接受来自于文件导入的STDIN；如cat /etc/passwd相当于 #cat < /etc/passwd；对于不能接受来自文件的输入重定向时，需要使用<指定输入重定向。

tr ‘a-z’ ‘A-Z’< /etc/issue：该命令会把/etc/issue中的小写字符都转换成写写字符
tr –d abc < /etc/fstab 删除fstab文件中的所有abc中任意字符；

#
# cat /etc/passwd相当于 #cat < /etc/passwd；

（3）默认接受来自键盘的标准输入：

cat > file
ABC
DEF
按ctrl+d离开，可以使用文件来代替键盘的输入

（4）接受来自键盘的标准输入，并输出重定向到一个文件中：


cat > filea < fileb

3.2、把多行发送给STDIN；
使用“ <<终止词”命令从键盘把多行重导向给STDIN，直到 "终止词" 位置的所有文本都发送给STDIN；有时被称为就地文本（ heretext）。

mail 命令就是默认接收标准输入的；

mail -s "Please Call" admin@magedu.com <<END
> Hi Wang,
> >
Please give me a call when you get in. We may need
> to do some maintenance on server1.
> >
Details when you're on-site
> Zhang
> END

4、管道
输入输出重定向功能固然强大，但是无法解决将一个命令的输入结果直接定向到一个命令中，作为一个命令的执行结果，而是只能将输入结果定向到当前终端或者是指定文件中；于是就有了管道。

格式：

命令1 | 命令2 | 命令3 | …

说明：管道（使用符号“ |”表示）用来连接命令：

作用：
将命令1的STDOUT发送给命令2的STDIN，命令2的STDOUT发送到命令3的STDIN；
STDERR默认不能通过管道转发，可利用2>&1 或 |& 实现；
最后一个命令会在当前shell进程的子shell进程中执行；
用来组合多种工具的功能；ls | tr 'a-z' 'A-Z'

[root@centos7x ~]#ls /a |& tr 'a-z' 'A-Z'
LS: CANNOT ACCESS /A: NO SUCH FILE OR DIRECTORY
[root@centos7x ~]#ls /a | tr 'a-z' 'A-Z'
ls: cannot access /a: No such file or directory

4.1、管道中常用的查看命令：

less ：一页一页地查看输入，看完即退出；默认接受标准键盘输入。但是在管道中使用less的时候，会导致无法使用"B"键完成回翻。

ls -l /etc | less

mail： 通过电子邮件发送输入；默认接收标准键盘输入；

echo "test email" | mail -s "test" user@example.com

lpr：把输入发送给打印机：

echo "test print" | lpr -P printer_name

4.2、管道中 - 符号

示例:
将 /home 里面的文件打包，但打包的数据不是记录到文件，而是传送到 stdout， 经过管道后，将 tar -cvf - /home 传送给后面的 tar -xvf - , 后面的这个 - 则是取前一个命令的stdout， 因此，就不需要使用临时file了。

tar -cvf - /home | tar -xvf -

4.3、重定向到多个目标（ tee）

格式：
命令1 | tee [-a ] 文件名 | 命令2
解释：
把命令1的STDOUT保存在文件中，做为命令2的输入；-a 追加。
功能：

保存不同阶段的输出；
复杂管道的故障排除；
同时查看和记录输出；

演示：

[root@centos7x ~]#ls -a | tee /app/ls.out | tr 'a-z' 'A-Z'
.BASH_HISTORY
.BASH_LOGOUT
.BASH_PROFILE
.BASHRC

[root@centos7x ~]#cat /app/ls.out
.bash_history
.bash_logout
.bash_profile
.bashrc