前言

Linux將所有內核對象當做文件來處理，系統用一個size_t類型來表示一個文件對象，比如對于文件描述符0就表示系統的標準輸入設備STDIN，通常情況下STDIN的值為鍵盤，如read命令就默認從STDIN讀取數據，當然STDIN的值是可以改變的，比如將其改成其他文件，這樣的話想read等命令就會默認從相應的文件讀取數據了。

簡單地說，一個文件描述符可以和一個文件掛鉤，一旦掛鉤就可以通過取地址運算符&獲得該文件的句柄，比如&0就可以獲得STDIN設備在內存中的句柄（設備在系統中也被當做文件處理），可以這樣理解，如果是一個shell中的普通變量var，可以通過$var的形式獲得該變量所代表的值，而對于一個文件描述符fd，則可以通過&fd的形式獲得文件描述符指向的文件的句柄，而這個句柄可以簡單地理解成該文件的路徑。

在 Shell 編程里經常會用到重定向操作, 它本質上是對文件描述符進行操作, 本文會對 Shell 腳本里的文件描述符做一個詳細的介紹.

默認標準文件描述符

每個進程啟動時默認都會有三個標準的文件描述符:

• stdin 0 號描述符, 代表輸入設備, 進程從它讀入數據;
• stdout 1 號描述符, 進程往其中寫入數據;
• stderr 2 號描述符, 進程會往其中寫入錯誤信息;

這三個描述符默認是對應同一個 tty 設備, 這樣我們便可以在終端中輸入數據和獲取進程的輸出.

默認的文件描述符也是可以被替換的, 例如我們可以替換掉 stdout 到一個文件, 這樣命令的輸出就不是打印到終端, 而是被輸出到文件中:

在上面的 demo 中, 我們先是通過 exec 1 > /tmp/stdout 把 stdout 指向了文件 /tmp/stdout, 緊接著我們執行了兩條命令 ls 和 pwd, 可以看到此時終端已經沒有了命令的輸出. 當我們通過 exec 1 >&2 恢復 stdout 后, 可以發現文件 /tmp/stdout 里存儲了之前命令的輸出.

其中 exec 是一個 bash 內置命令, 不同于在終端中執行命令時會 fork 一個子進程, 通過 exec 執行的命令會直接修改當前的 shell 進程, 可以通過它執行命令來修改當前 shell 的 context.

如果你想使壞的話可以在別人的 ~/.bashrc 里加入 exec 1 > /tmp/stdout, 這樣新開的所有的終端窗口里都看不到命令的輸出, 要是因此被打概不負責 :) .

文件描述符的操作

Shell 中對文件描述符的操作由三部分組成: (Left, Operation, Right):

• Left 可以是 0-9 的數字, 代表第 n 號文件描述符;
       Left 還可以為 &, 表示同時操作 stdout 和 stderr
• Right 可以是文件名或 0-9 的數字, 當 Right 是數字時必須要加上 & 符號, 表示引用第 n 號文件描述符;
       Right 還可以為 &-, 此時表示關閉 Left 描述符, 例如 2<&- 表示關閉 stderr;
• Operation 可以為 < 或 >;
       為 < 時表示以讀模式復制 Right 到 Left, 此時如果沒有指定 Left 的話, 則為默認值 0;
       當為 > 表示以寫模式復制 Right 到 Left, 此時如果沒有指定 Left 的話, 則為默認值 1;
       Operation 和 Left 之間不能有空格;
       當 Right 為文件名時, Operation 和 Right 可以有空格, 否則也不能有空格;

當存在多個文件描述符的操作時, 會按照從左往右的順序依次執行. 例如通過命令 cmd 3>&1 1>&2 2>&3 3>&- 就可以交換 stdin 和 stdout.

我們通過下面的例子來驗證上面的文件描述符交換是否生效:

• 首先把默認的 stderr 重定向到文件 /tmp/stderr 中, 這樣在終端中就不會看到錯誤輸出了;
• 當交換完 stderr 和 stdout 后, 我們就可以在 /tmp/stderr 文件中看到命令的正常輸出了;

讓我們來開始實驗吧:

? test exec 2> /tmp/stderr? test lsa.txt? test ls 3>&1 1>&2 2>&3 3>&-? test cat /tmp/stderra.txt

和我們的預期時一致的!

一些示例

用文件重載 stdin :

? test cat 0< a.txthello? test cat < a.txt # same with last commandhello

把 stderr 和 stdout 都過濾掉

ls not_exist 1> /dev/zero 2>&1# another wayls not_exist &> /dev/zero

處理上一個命令的錯誤輸出:

? blog git:(hexo) ls not_exist 2>&1 | sed 's/not_exist/error/g'ls: error: No such file or directory# another way? blog git:(hexo) ls not_exist |& sed 's/not_exist/error/g'ls: error: No such file or directory

把標準輸出轉入到錯誤輸出上: echo hello 1>&2

Process Substitution

在 bash 中提供了兩個特殊的操作, 它們都可以被直接當成文件名使用:

• <(cmd) : 可以看作時一個可讀文件, cmd 命令的輸出是這個文件的內容;
• >(cmd) : 可以看作時一個可寫文件, cmd 會接受輸入并進行處理;

示例

利用 <(cmd) 來驗證一對公私鑰是否匹配:

? blog git:(hexo) diff <(ssh-keygen -y -e -f ~/.ssh/id_rsa) <(ssh-keygen -y -e -f ~/.ssh/id_rsa.pub)? blog git:(hexo)

利用 >(cmd) 來對錯誤信息進行處理, 同時保證錯 stderr 信息不回變成 stdout:

? blog git:(hexo) ls not_exist 2> >(sed 's/not_exist/keep_error/g')ls: keep_error: No such file or directory? blog git:(hexo)

總結

以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對VEVB武林網的支持。

References

• File Descriptors in Bourne shell
• Process Substitution