初学Linux之标准 I/O 和管道

通常对于程序来讲，输入输出数据的可以是键盘、鼠标、显示器等设备。但是我们输入的是命令，本身并没有输入“显示”这类命令和要求，但是系统就自动的在屏幕上输出我们命令指定的信息。系统本身默认对一些命令的输出进行了规范，这样也是减少了我们在使用Linux 过程中对输出的考虑，简化了不必要的繁琐的操作。对于这些默认的输入和输出，我们需要进行了解，这样对后面的程序学习以及脚本编辑都很有帮助。

一、三种标准 I/O

程序一般包括指令和数据，读入数据就是 Input ，输出数据是 Output ，在Linux中，一切皆文件，系统不会识别到具体的文件名，它是通过文件的（fd）文件描述符（数字代号）识别的，若是把键盘和屏幕都是作为文件，那么它们的 fd 是多少呢？下图我们通过一个已经打开的进程（7525），从进程中显示的三个编号分别为0、1、2，这三个编号就分别是系统对键盘输入，屏幕输出，屏幕报错的fd 。

这三个是系统默认的，我们将它们归为：标准输入（0），标准输出（1），标准错误输出（2）。很多命令在屏幕端显示的，都是标准输出。而一些在命令输入完成，回车运行过程中，要求我们使用键盘输入的，就是标准输入。比如 ls 在屏幕列出的文件和目录序列， cat 命令在运行过程中，我们在键盘输入的单词。当我们的输入不符合规范，或者程序运行出现中断，程序需要将错误的内容突出反馈给用户，在屏幕显示的就是标准错误输出。

二、把 I/O 重定向入文件

重定向是指将原先的输入方向更改到其他的，比如从原先从键盘输入的，我们可以更换到其他方式，原先从从屏幕输出显示的，我们输出到其他位置。

首选的重定向方式是—输出重定向到文件。具体的操作方法是“完整命令      操作符号    文件名”。支持的操作符号包括：  >  把标准输出重定向到文件； 2>  把标准错误输出重定向到文件； &>  把两种输出一起重定向到文件 。三种都使用到了 “ > ”这个大于符号，这个符号是比较随意的符号，每次会将后面跟着的文件内容进行覆盖，对记录整体的数据是不好处理的，此时可以使用 set -C  禁止覆盖，set +C 恢复覆盖。在禁止覆盖的情况下，可以使用 “ >|” 这个符号，同同样实现覆盖，而“ >> ”双大于号是追加的，不是覆盖，禁止覆盖是没有关系的，可以使用“ >> ” , “ 2>> ” , “ &>> ” 。

命令同时具备标准输出和标准错误输出的，可以使用下面的方法：COMMAND  > /PATH/FILE1  2> /PATH/FILE2 ,实现标准输出和错误输出重定向到不同的文件位置。另外这边需要提及的是：&> ,&>> 并不是对所有版本的Linux系统适用的，若是不能使用，可以在重定向的末尾 加上 2>&1 ,同样实现标准输出和错误输出重定向到同一个位置。例如：COMMAND >>/PATH/FIEL  2>&1 。

当多个程序的一起运行时，可以使用括号括起来，各个程序分号隔开，之后一起重定向到同一个位置。 ( COMMAND 1 ; COMMAND2 ; COMMAND3 ) >FILE.TXT

            以上是将输出重定向，对应的，我们可以将标准输入重定向。和标准输出使用“ > ”类似，标准输入使用的是“ < ”。cat 命令本身是同时有标准输出和标准输入的。标准输入重定向的用法就是在命令的后面加上“ < FILE ” 。     之前的f1文件里的信息是123，f2文件里的信息是456。示例中就用f2文件中的内容代替了cat命令的键盘输入。

以上是将标准输入重定向到文件的方法，还有这种多行重定向的方法，使用的符号是 “ <<终止词 ” ，位置也是在命令的后面。但是要使用终止词在符号后面。

三、tr 命令的使用

上面我们使用的都是 cat 这个命令，和 cat 一样包括标准输入和标准输出的命令还有很多，tr 命令就是其中之一，这个命令有字符处理的功能，这里可以着重了解一下。

tr 转换和删除字符

tr [OPTION]… SET1 [SET2]

常用的选项：  -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

四、使用管道链接命令

现实生活中的管道是头尾衔接，传递物体流的设备，在Linux中，将数据作为一种“流”，通过管道连接的命令，就可以将“数据流” 前后传递。Linux中的管道在命令中间用“ | ”表示。命令1 | 命令2 |命令3 |….. 管道将命令1的标准输出发送给命令2的标准输入，命令2的标准输出作为命令3的标准输入，如此反复。标准错误输出是无法通过管道传递的。可以利用 2>&1 | 或者 |& 。

当管道传递的数据不是标准输出，而是文件，那么不能作为标准输入传递给下一个命令，则可以使用管道中的 “ – ” 符号代替产生的文件，在管道前，作为输出的文件，在管道后，作为输入文件。

tar -cvf   –  /home   | tar  -xvf  –

另外，管道后面的命令，参数是多个，而管道前的标准输出是一串数据流，可以使用 | xargs 命令，将数据流中的空格隔开的数据，分成多个参数，一个个传递给管道后的命令处理。