Linux Shell重定向（输入输出重定向）精讲

Linux Shell 重定向分为两种，一种输入重定向，一种是输出重定向；从字面上理解，输入输出重定向就是「改变输入与输出的方向」的意思。

那么，什么是输入输出方向呢？标准的输入输出方向又是什么呢？

一般情况下，我们都是从键盘读取用户输入的数据，然后再把数据拿到程序（C语言程序、Shell 脚本程序等）中使用；这就是标准的输入方向，也就是从键盘到程序。

反过来说，程序中也会产生数据，这些数据一般都是直接呈现到显示器上，这就是标准的输出方向，也就是从程序到显示器。

我们可以把观点提炼一下，其实输入输出方向就是数据的流动方向：

• 输入方向就是数据从哪里流向程序。数据默认从键盘流向程序，如果改变了它的方向，数据就从其它地方流入，这就是输入重定向。
• 输出方向就是数据从程序流向哪里。数据默认从程序流向显示器，如果改变了它的方向，数据就流向其它地方，这就是输出重定向。

硬件设备和文件描述符

计算机的硬件设备有很多，常见的输入设备有键盘、鼠标、麦克风、手写板等，输出设备有显示器、投影仪、打印机等。不过，在 Linux 中，标准输入设备指的是键盘，标准输出设备指的是显示器。

Linux 中一切皆文件，包括标准输入设备（键盘）和标准输出设备（显示器）在内的所有计算机硬件都是文件。

为了表示和区分已经打开的文件，Linux 会给每个文件分配一个 ID，这个 ID 就是一个整数，被称为文件描述符（File Descriptor）。

表1：与输入输出有关的文件描述符

文件描述符	文件名	类型	硬件
0	stdin	标准输入文件	键盘
1	stdout	标准输出文件	显示器
2	stderr	标准错误输出文件	显示器

Linux 程序在执行任何形式的 I/O 操作时，都是在读取或者写入一个文件描述符。一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数，它的背后可能是一个硬盘上的普通文件、FIFO、管道、终端、键盘、显示器，甚至是一个网络连接。

stdin、stdout、stderr 默认都是打开的，在重定向的过程中，0、1、2 这三个文件描述符可以直接使用。

Linux Shell 输出重定向

输出重定向是指命令的结果不再输出到显示器上，而是输出到其它地方，一般是文件中。这样做的最大好处就是把命令的结果保存起来，当我们需要的时候可以随时查询。Bash 支持的输出重定向符号如下表所示。

表2：Bash 支持的输出重定向符号

类 型	符 号	作 用
标准输出重定向	command >file	以覆盖的方式，把 command 的正确输出结果输出到 file 文件中。
	command >>file	以追加的方式，把 command 的正确输出结果输出到 file 文件中。
标准错误输出重定向	command 2>file	以覆盖的方式，把 command 的错误信息输出到 file 文件中。
	command 2>>file	以追加的方式，把 command 的错误信息输出到 file 文件中。
正确输出和错误信息同时保存	command >file 2>&1	以覆盖的方式，把正确输出和错误信息同时保存到同一个文件（file）中。
	command >>file 2>&1	以追加的方式，把正确输出和错误信息同时保存到同一个文件（file）中。
	command >file1 2>file2	以覆盖的方式，把正确的输出结果输出到 file1 文件中，把错误信息输出到 file2 文件中。
	command >>file1  2>>file2	以追加的方式，把正确的输出结果输出到 file1 文件中，把错误信息输出到 file2 文件中。
	command >file 2>file	【不推荐】这两种写法会导致 file 被打开两次，引起资源竞争，所以 stdout 和 stderr 会互相覆盖，我们将在《结合Linux文件描述符谈重定向，彻底理解重定向的本质》一节中深入剖析。
	command >>file 2>>file

在输出重定向中，>代表的是覆盖，>>代表的是追加。

注意

输出重定向的完整写法其实是fd>file或者fd>>file，其中 fd 表示文件描述符，如果不写，默认为 1，也就是标准输出文件。

当文件描述符为 1 时，一般都省略不写，如上表所示；当然，如果你愿意，也可以将command >file写作command 1>file，但这样做是多此一举。

当文件描述符为大于 1 的值时，比如 2，就必须写上。

需要重点说明的是，fd和>之间不能有空格，否则 Shell 会解析失败；>和file之间的空格可有可无。为了保持一致，我习惯在>两边都不加空格。

下面的语句是一个反面教材：

echo "www.xinbaoku.com" 1 >log.txt

注意1和>之间的空格。echo 命令的输出结果是www.xinbaoku.com，我们的初衷是将输出结果重定向到 log.txt，但是当你打开 log.txt 文件后，发现文件的内容为www.xinbaoku.com 1，这就是多余的空格导致的解析错误。也就是说，Shell 将该条语句理解成了下面的形式：

echo "www.xinbaoku.com" 1 1>log.txt

输出重定向举例

【实例1】将 echo 命令的输出结果以追加的方式写入到 demo.txt 文件中。

#!/bin/bash

for str in "新宝库" "https://www.xinbaoku.com/" "成立7年了" "日IP数万"
do
    echo $str >>demo.txt  #将输入结果以追加的方式重定向到文件
done

运行以上脚本，使用cat demo.txt查看文件内容，显示如下：
新宝库
https://www.xinbaoku.com/
成立7年了
日IP数万

【实例2】将ls -l命令的输出结果重定向到文件中。

[www.xinbaoku.com]$ ls -l  #先预览一下输出结果
总用量 16
drwxr-xr-x. 2 root     root      21 7月   1 2016 abc
-rw-r--r--. 1 mozhiyan mozhiyan 399 3月  11 17:12 demo.sh
-rw-rw-r--. 1 mozhiyan mozhiyan  67 3月  22 17:16 demo.txt
-rw-rw-r--. 1 mozhiyan mozhiyan 278 3月  16 17:17 main.c
-rwxr-xr-x. 1 mozhiyan mozhiyan 187 3月  22 17:16 test.sh
[www.xinbaoku.com]$ ls -l >demo.txt  #重定向
[www.xinbaoku.com]$ cat demo.txt  #查看文件内容
总用量 12
drwxr-xr-x. 2 root     root      21 7月   1 2016 abc
-rw-r--r--. 1 mozhiyan mozhiyan 399 3月  11 17:12 demo.sh
-rw-rw-r--. 1 mozhiyan mozhiyan   0 3月  22 17:21 demo.txt
-rw-rw-r--. 1 mozhiyan mozhiyan 278 3月  16 17:17 main.c
-rwxr-xr-x. 1 mozhiyan mozhiyan 187 3月  22 17:16 test.sh

错误输出重定向举例

命令正确执行是没有错误信息的，我们必须刻意地让命令执行出错，如下所示：

[www.xinbaoku.com]$ ls java  #先预览一下错误信息
ls: 无法访问java: 没有那个文件或目录
[www.xinbaoku.com]$ ls java 2>err.log  #重定向
[www.xinbaoku.com]$ cat err.log  #查看文件
ls: 无法访问java: 没有那个文件或目录

正确输出和错误信息同时保存

【实例1】把正确结果和错误信息都保存到一个文件中，例如：

[www.xinbaoku.com]$ ls -l >out.log 2>&1
[www.xinbaoku.com]$ ls java >>out.log 2>&1
[www.xinbaoku.com]$ cat out.log
总用量 12
drwxr-xr-x. 2 root     root      21 7月   1 2016 abc
-rw-r--r--. 1 mozhiyan mozhiyan 399 3月  11 17:12 demo.sh
-rw-rw-r--. 1 mozhiyan mozhiyan 278 3月  16 17:17 main.c
-rw-rw-r--. 1 mozhiyan mozhiyan   0 3月  22 17:39 out.log
-rwxr-xr-x. 1 mozhiyan mozhiyan 187 3月  22 17:16 test.sh
ls: 无法访问java: 没有那个文件或目录

out.log 的最后一行是错误信息，其它行都是正确的输出结果。

【实例2】上面的实例将正确结果和错误信息都写入同一个文件中，这样会导致视觉上的混乱，不利于以后的检索，所以我建议把正确结果和错误信息分开保存到不同的文件中，也即写成下面的形式：

ls -l >>out.log 2>>err.log

这样一来，正确的输出结果会写入到 out.log，而错误的信息则会写入到 err.log。

/dev/null 文件

如果你既不想把命令的输出结果保存到文件，也不想把命令的输出结果显示到屏幕上，干扰命令的执行，那么可以把命令的所有结果重定向到 /dev/null 文件中。如下所示：

ls -l &>/dev/null

大家可以把 /dev/null 当成 Linux 系统的垃圾箱，任何放入垃圾箱的数据都会被丢弃，不能恢复。

Linux Shell 输入重定向

输入重定向就是改变输入的方向，不再使用键盘作为命令输入的来源，而是使用文件作为命令的输入。

表3：Bash 支持的输出重定向符号

符号	说明
command <file	将 file 文件中的内容作为 command 的输入。
command <<END	从标准输入（键盘）中读取数据，直到遇见分界符 END 才停止（分界符可以是任意的字符串，用户自己定义）。
command <file1 >file2	将 file1 作为 command 的输入，并将 command 的处理结果输出到 file2。

和输出重定向类似，输入重定向的完整写法是fd<file，其中 fd 表示文件描述符，如果不写，默认为 0，也就是标准输入文件。

输入重定向举例

【示例1】统计文档中有多少行文字。

Linux wc 命令可以用来对文本进行统计，包括单词个数、行数、字节数，它的用法如下：

wc  [选项]  [文件名]

其中，-c选项统计字节数，-w选项统计单词数，-l选项统计行数。

统计 readme.txt 文件中有多少行文本：

[www.xinbaoku.com]$ cat readme.txt  #预览一下文件内容
新宝库
https://www.xinbaoku.com/
成立7年了
日IP数万
[www.xinbaoku.com]$ wc -l <readme.txt  #输入重定向
4

【实例2】逐行读取文件内容。

#!/bin/bash

while read str; do
    echo $str
done <readme.txt

运行结果：
新宝库
https://www.xinbaoku.com/
成立7年了
日IP数万

这种写法叫做代码块重定向，也就是把一组命令同时重定向到一个文件，我们将在《Shell代码块重定向》一节中详细讲解。

【实例3】统计用户在终端输入的文本的行数。

此处我们使用输入重定向符号<<，这个符号的作用是使用特定的分界符作为命令输入的结束标志，而不使用 Ctrl+D 键。

[www.xinbaoku.com]$ wc -l <<END
> 123
> 789
> abc
> xyz
> END
4

wc 命令会一直等待用输入，直到遇见分界符 END 才结束读取。

<<之后的分界符可以自由定义，只要再碰到相同的分界符，两个分界符之间的内容将作为命令的输入（不包括分界符本身）。