> 与 < 差在哪？-- Shell十三问<第十一问>

> 与 < 差在哪？-- Shell十三问<第十一问>

谈到 I/O redirection ，不妨先让我们认识一下 File Descriptor (FD) 。程序的运算，在大部份情况下都是进行数据(data)的处理，这些数据从哪读进？又，送出到哪里呢？这就是 file descriptor (FD) 的功用了。

在 shell 程序中，最常使用的 FD 大概有三个，分别为：

• 0: Standard Input (STDIN)
• 1: Standard Output (STDOUT)
• 2: Standard Error Output (STDERR)

在标准情况下，这些 FD 分别跟如下设备(device)关联：

• stdin(0): keyboard
• stdout(1): monitor
• stderr(2): monitor

我们可以用如下下命令测试一下：

$ mail -s test root
this is a test mail.
please skip.
^d (同时按 crtl 跟 d 键)

很明显，mail 程序所读进的数据，就是从 stdin 也就是 keyboard 读进的。不过，不见得每个程序的 stdin 都跟 mail 一样从 keyboard 读进，因为程序作者可以从档案参数读进 stdin ，如：

$ cat /etc/passwd

但，要是 cat 之后没有档案参数则又如何呢？哦，请您自己玩玩看啰..

$ cat

(请留意数据输出到哪里去了，最后别忘了按 ^d 离开...)

相信，经过上一个练习后，你对 stdin 与 stdout 应该不难理解吧？

然后，让我们继续看 stderr 好了。

事实上，stderr 没甚么难理解的：说穿了就是"错误信息"要往哪边送而已...

比方说，若读进的档案参数是不存在的，那我们在 monitor 上就看到了：

$ ls no.such.file
ls: no.such.file: No such file or directory
若，一个命令同时产生 stdout 与 stderr 呢？那还不简单，都送到 monitor 来就好了：
$ touch my.file
$ ls my.file no.such.file
ls: no.such.file: No such file or directory
my.file
至此，关于 FD 及其名称、还有相关联的设备，相信你已经没问题了吧？

那好，接下来让我们看看如何改变这些 FD 的预设数据信道，

我们可用 < 来改变读进的数据信道(stdin)，使之从指定的档案读进。

我们可用 > 来改变送出的数据信道(stdout, stderr)，使之输出到指定的档案。

比方说：

$ cat < my.file
就是从 my.file 读进数据

$ mail -s test root < /etc/passwd
则是从 /etc/passwd 读进...
这样一来，stdin 将不再是从 keyboard 读进，而是从档案读进了.严格来说，< 符号之前需要指定一个 FD 的(之间不能有空白)，
但因为 0 是 < 的默认值，因此 < 与 0< 是一样的!这个好理解吧？那，要是用两个 << 又是啥呢？
这是所谓的 HERE Document ，它可以让我们输入一段文本，直到读到 << 后指定的字符串。

比方说：
$ cat <<FINISH
first line here
second line there
third line nowhere
FINISH

这样的话，cat 会读进 3 行句子，而无需从 keyboard 读进数据且要等 ^d 结束输入。
至于 > 又如何呢？
当你搞懂了 0< 原来就是改变 stdin 的数据输入信道之后，相信要理解如下两个
redirection 就不难了：
* 1>
* 2>
前者是改变 stdout 的数据输出信道，后者是改变 stderr 的数据输出信道。
两者都是将原本要送出到 monitor 的数据转向输出到指定档案去。
由于 1 是 > 的默认值，因此，1> 与 > 是相同的，都是改 stdout 。
用上次的 ls 例子来说明一下好了：

$ ls my.file no.such.file 1>file.out
ls: no.such.file: No such file or directory
这样 monitor 就只剩下 stderr 而已。因为 stdout 给写进 file.out 去了。
$ ls my.file no.such.file 2>file.err
my.file
这样 monitor 就只剩下 stdout ，因为 stderr 写进了 file.err 。

$ ls my.file no.such.file 1>file.out 2>file.err

这样 monitor 就啥也没有，因为 stdout 与 stderr 都给转到档案去了...

呵~~~ 看来要理解 > 一点也不难啦!是不？没骗你吧？

不过，有些地方还是要注意一下的。

首先，是同时写入的问题。比方如下这个例子：

$ ls my.file no.such.file 1>file.both 2>file.both
假如 stdout(1) 与 stderr(2) 都同时在写入 file.both 的话，
则是采取“覆盖”方式：后来写入的覆盖前面的。

让我们假设一个 stdout 与 stderr 同时写入 file.out 的情形好了：
* 首先 stdout 写入 10 个字符
* 然后 stderr 写入 6 个字符
那么，这时候原本 stdout 的前面 6 个字符就被 stderr 覆盖掉了。
那，如何解决呢？所谓山不转路转、路不转人转嘛，我们可以换一个思维：将 stderr 导进 stdout 或将 stdout 导进 sterr ，而不是大家在抢同一份档案，不就行了!

bingo﹗就是这样啦：
* 2>&1 就是将 stderr 并进 stdout 作输出
* 1>&2 或 >&2 就是将 stdout 并进 stderr 作输出
于是，前面的错误操作可以改为：

$ ls my.file no.such.file 1>file.both 2>&1
或
$ ls my.file no.such.file 2>file.both >&2

这样，不就皆大欢喜了吗？ 呵！

不过，光解决了同时写入的问题还不够，我们还有其它技巧需要了解的。

故事还没结束，别走开!广告后，我们再回来...!

在 Linux 档案系统里，有个设备档位于 /dev/null 。

许多人都问过我那是甚么玩意儿？我跟你说好了：那就是"空"啦!

没错!空空如也的空就是 null 了.... 请问施主是否忽然有所顿误了呢？然则恭喜了.

这个 null 在 I/O Redirection 中可有用得很呢：

• 若将 FD1 跟 FD2 转到 /dev/null 去，就可将 stdout 与 stderr 弄不见掉。
• 若将 FD0 接到 /dev/null 来，那就是读进 nothing 。
  
  比方说，当我们在执行一个程序时，画面会同时送出 stdout 跟 stderr ，假如你不想看到 stderr (也不想存到档案去)，那可以：

$ ls my.file no.such.file 2>/dev/null
my.file
若要相反：只想看到 stderr 呢？还不简单!将 stdout 弄到 null 就行：

$ ls my.file no.such.file >/dev/null
ls: no.such.file: No such file or directory
那接下来，假如单纯只跑程序，不想看到任何输出结果呢？
哦，这里留了一手上次节目没讲的法子，专门赠予有缘人!.
除了用 >/dev/null 2>&1 之外，你还可以如此：

$ ls my.file no.such.file &>/dev/null
(提示：将 &> 换成 >& 也行啦~~! )
okay？讲完佛，接下来，再让我们看看如下情况：

$ echo "1" > file.out
$ cat file.out
1
$ echo "2" > file.out
$ cat file.out
2

看来，我们在重导 stdout 或 stderr 进一份档案时，似乎永远只获得最后一次导入的结果。

那，之前的内容呢？

呵~ 要解决这个问提很简单啦，将 > 换成 >> 就好：

$ echo "3" >> file.out
$ cat file.out
2
3

如此一来，被重导的目标档案之内容并不会失去，而新的内容则一直增加在最后面去。但，只要你再一次用回单一的 > 来重导的话，那么，旧的内容还是会被"洗"掉的!

这时，你要如何避免呢？

----备份! yes ，我听到了!不过.... 还有更好的吗？

既然与施主这么有缘份，老纳就送你一个锦囊妙法吧：

$ set -o noclobber
$ echo "4" > file.out
-bash: file: cannot overwrite existing file
那，要如何取消这个"限制"呢？
哦，将 set -o 换成 set +o 就行：

$ set +o noclobber
$ echo "5" > file.out
$ cat file.out
5
再问：那... 有办法不取消而又"临时"盖写目标档案吗？
哦，佛曰：不可告也!
啊~~~ 开玩笑的、开玩笑的啦！ 唉，早就料到人心是不足的了!

$ set -o noclobber
$ echo "6" >| file.out
$ cat file.out
6
留意到没有：在 > 后面再加个" | "就好(注意： > 与 | 之间不能有空白哦)....

再来还有一个难题要你去参透的呢：

$ echo "some text here" > file
$ cat < file
some text here
$ cat < file > file.bak
$ cat < file.bak

some text here
$ cat < file > file
$ cat < file
嗯？!注意到没有？!!
---- 怎么最后那个 cat 命令看到的 file 竟是空的？!
why? why? why?

前面提到：$ cat < file > file 之后原本有内容的档案结果却被洗掉了!

要理解这一现像其实不难，这只是 priority 的问题而已：

• 在 IO Redirection 中，stdout 与 stderr 的管道会先准备好，才会从 stdin 读进资料。也就是说，在上例中，> file 会先将 file 清空，然后才读进 < file ， 但这时候档案已经被清空了，因此就变成读不进任何数据了...
  
  哦~ 原来如此~！
  
  那. 如下两例又如何呢？

$ cat <> file
$ cat < file >> file

嗯. 同学们，这两个答案就当练习题啰，下节课之前请交作业!

好了，I/O Redirection 也快讲完了，sorry，因为我也只知道这么多而已啦~~~ 嘻~~ 不过，还有一样东东是一定要讲的，各位观众(请自行配乐~!#@!$%) ：就是 pipe line 也!

谈到 pipe line ，我相信不少人都不会陌生：我们在很多 command line 上常看到的" | "符号就是 pipe line 了。

不过，究竟 pipe line 是甚么东东呢？别急别急... 先查一下英汉字典，看看 pipe 是甚么意思？没错!它就是"水管"的意思...

那么，你能想象一下水管是怎么一根接着一根的吗？又，每根水管之间的 input 跟 output 又如何呢？灵光一闪：原来 pipe line 的 I/O 跟水管的 I/O 是一模一样的：

• 上一个命令的 stdout 接到下一个命令的 stdin 去了!
  
  的确如此... 不管在 command line 上你使用了多少个 pipe line ，前后两个 command 的 I/O 都是彼此连接的!(恭喜：你终于开窍了! )
  
  若水管漏水怎么办？
  
  也就是说：在 pipe line 之间，前一个命令的 stderr 是不会接进下一命令的 stdin 的，
  
  其输出，若不用 2> 导到 file 去的话，它还是送到监视器上面来!
  
  这点请你在 pipe line 运用上务必要注意的。
  
  那，或许你又会问：
• 有办法将 stderr 也喂进下一个命令的 stdin 去吗？
  
  方法当然是有，而且你早已学过了!

我提示一下就好：

• 请问你如何将 stderr 合并进 stdout 一同输出呢？

或许，你仍意尤未尽!或许，你曾经碰到过下面的问题：

• 在 cm1 | cm2 | cm3 ... 这段 pipe line 中，若要将 cm2 的结果存到某一档案呢？
  
  若你写成 cm1 | cm2 > file | cm3 的话，
  
  那你肯定会发现 cm3 的 stdin 是空的!(当然啦，你都将水管接到别的水池了!)聪明的你或许会如此解决：

cm1 | cm2 > file ; cm3 < file

是的，你的确可以这样做，但最大的坏处是：这样一来，file I/O 会变双倍!在 command 执行的整个过程中，file I/O 是最常见的最大效能杀手。凡是有经验的 shell 操作者，都会尽量避免或降低 file I/O 的频率。那，上面问题还有更好方法吗？

有的，那就是 tee 命令了。

• 所谓 tee 命令是在不影响原本 I/O 的情况下，将 stdout 复制一份到档案去。
  
  因此，上面的命令行可以如此：

cm1 | cm2 | tee file | cm3

在预设上，tee 会改写目标档案，若你要改为增加内容的话，那可用 -a 参数达成。基本上，pipe line 的应用在 shell 操作上是非常广泛的，尤其是在 text filtering 方面， 凡举 cat, more, head, tail, wc, expand, tr, grep, sed, awk, ... 等等文字处理工具， 搭配起 pipe line 来使用，你会惊觉 command line 原来是活得如此精彩的!

常让人有"众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处!"之感.