Shell 中的重定向

Shell 中的重定向。这篇讲解会从最基础的概念讲起，逐步深入到高级用法和实战场景，让你彻底搞懂它。

核心概念：一切皆文件与标准流

在理解重定向之前，必须先理解 Linux/Unix 的一个核心哲学思想：“一切皆文件 (Everything is a file)”。这包括硬件设备、网络连接，当然也包括程序的输入和输出。

当一个命令在 Shell 中执行时，它会自动打开三个标准的数据流（可以看作是三个特殊的文件）：

1. 标准输入 (Standard Input, stdin)
   • 文件描述符 (File Descriptor): 0
   • 作用: 命令默认从这里读取数据。通常，它连接到你的键盘。
2. 标准输出 (Standard Output, stdout)
   • 文件描述符: 1
   • 作用: 命令默认将正常的、成功执行的结果输出到这里。通常，它连接到你的终端屏幕。
3. 标准错误 (Standard Error, stderr)
   • 文件描述符: 2
   • 作用: 命令默认将错误、警告或诊断信息输出到这里。通常，它也连接到你的终端屏幕。

重定向 (Redirection) 的本质，就是改变这三个标准流的默认目标或来源。它就像是给数据流接上了不同的“水管”，让数据不再流向默认的键盘或屏幕，而是流向文件、设备或其他命令。

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一、标准输出重定向 (stdout)

这是最常用的重定向类型，用于控制命令的正常输出。

1. > (覆盖写入)

• 语法: command > file
• 说明: 将 command 的标准输出 (stdout) 重定向到 file。
  • 如果 file 不存在，则创建它。
  • 如果 file 已存在，则其内容会被 清空并覆盖。
• 示例:

  # 将当前目录的文件列表写入到 file_list.txt，会覆盖旧内容
  ls -l > file_list.txt
  

2. >> (追加写入)

• 语法: command >> file
• 说明: 将 command 的标准输出 (stdout) 追加到 file 的末尾。
  • 如果 file 不存在，则创建它。
  • 如果 file 已存在，新内容会添加到文件末尾，原有内容保持不变。
• 示例:

  # 将当前日期追加到 log.txt 文件中，用于记录日志
  date >> log.txt
  

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二、标准错误重定向 (stderr)

有时我们只关心错误信息，或者希望将错误信息和正常输出分开处理。

1. 2> (覆盖写入)

• 语法: command 2> error_file
• 说明: 将 command 的标准错误 (stderr, 文件描述符为 2) 重定向到 error_file。同样，会覆盖文件原有内容。
• 示例:

  # 尝试查找一个不存在的文件，错误信息会写入 find_error.log
  # 屏幕上将不会看到 "find: ‘non_existent_file’: No such file or directory"
  find / -name "non_existent_file" 2> find_error.log
  

2. 2>> (追加写入)

• 语法: command 2>> error_file
• 说明: 将 command 的标准错误 (stderr) 追加到 error_file 的末尾。
• 示例:

  # 在一个循环中，将可能产生的错误都追加到同一个日志文件
  for i in {1..3}; do# some_command_that_might_fail 是一个可能会失败的命令some_command_that_might_fail 2>> error.log
  done
  

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三、合并 stdout 和 stderr

这是一个非常常见的需求，比如在后台运行脚本时，我们希望把所有输出（无论正常还是错误）都记录到同一个日志文件中。

1. 传统方法: > file 2>&1

• 语法: command > file 2>&1
• 说明: 这是最经典也是兼容性最好的方法。必须按这个顺序写。
  • > file：首先，将标准输出 (stdout, 描述符1) 重定向到 file。
  • 2>&1：然后，将标准错误 (stderr, 描述符2) 重定向到标准输出 (stdout, 描述符1) 当前所在的位置。因为此时 stdout 已经指向了 file，所以 stderr 也跟着指向了 file。
• 示例:

  # 将 my_script.sh 的所有输出（正确和错误）都覆盖写入到 script.log
  ./my_script.sh > script.log 2>&1# 如果要追加，则使用 >>
  ./my_script.sh >> script.log 2>&1
  

2. 现代方法 (Bash/Zsh): &>

• 语法: command &> file
• 说明: 这是 Bash 提供的一种更简洁的写法，功能与 > file 2>&1 完全相同。
• 示例:

  # 覆盖写入所有输出
  ./my_script.sh &> script.log# 追加写入所有输出，使用 &>>
  ./my_script.sh &>> script.log
  

四、标准输入重定向 (stdin)

用于改变命令的数据来源，让命令从文件而不是键盘读取内容。

1. <

• 语法: command < file
• 说明: 将 file 的内容作为 command 的标准输入 (stdin)。
• 示例:

  # 创建一个 email.txt 文件
  echo "This is the body of the email." > email.txt# mail 命令会从 email.txt 读取邮件正文，而不是等待用户输入
  mail -s "Test Email" [e-mail] < email.txt# wc -l 命令会统计 words.txt 文件中的行数
  wc -l < words.txt
  

  注意: wc -l < words.txt 和 wc -l words.txt 的输出略有不同。前者只输出行数，后者会输出行数和文件名。

五、高级重定向

1. Here Document (<<)

• 语法:

  command << DELIMITER
  line 1
  line 2
  ...
  DELIMITER
  

• 说明: 这是一种非常有用的输入重定向，允许你将多行文本直接作为命令的输入，而无需创建临时文件。DELIMITER 是一个自定义的分隔符（通常用 EOF），当 Shell 读到单独一行的 DELIMITER 时，输入结束。
• 示例:

  # 使用 cat 创建一个多行文件
  cat << EOF > my_config.conf
  # This is a config file
  user = admin
  port = 8080
  EOF# 自动执行需要交互的 FTP 命令
  ftp -n ftp.example.com << EOF
  quote USER myuser
  quote PASS mypassword
  binary
  get remote_file.zip
  quit
  EOF
  

2. Here String (<<<)

• 语法: command <<< "string"
• 说明: 这是 Here Document 的简化版，用于将一个单行字符串作为命令的标准输入。
• 示例:

  # 计算字符串 "hello world" 中的字符数
  wc -c <<< "hello world"
  

六、特殊重定向目标: /dev/null

/dev/null 是一个特殊的设备文件，它像一个“黑洞”，任何写入它的数据都会被丢弃，从它那里也读不出任何数据。

• 丢弃标准输出: command > /dev/null
• 丢弃标准错误: command 2> /dev/null
• 丢弃所有输出: command &> /dev/null 或 command > /dev/null 2>&1

常见用途: 在后台执行脚本或定时任务（Cron Job）时，如果不关心任何输出，就可以将所有输出重定向到 /dev/null，以避免产生不必要的日志或邮件。

# 在 cron 中，这可以防止任务产生任何输出邮件
30 2 * * * /path/to/my/backup_script.sh &> /dev/null

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七、管道 (|)：一种特殊的重定向

虽然管道符 | 通常不被归类为文件重定向，但其原理密切相关。

• 语法: command1 | command2
• 说明: 它将 command1 的标准输出 (stdout) 直接连接到 command2 的标准输入 (stdin)。这形成了一个数据流管道，实现了命令之间的协作。
• 注意: 管道默认 只重定向 stdout，不包括 stderr。
• 示例:

  # 列出所有进程，然后用 grep 筛选出包含 "nginx" 的行
  ps aux | grep "nginx"# 如果想把 command1 的 stderr 也通过管道传给 command2，可以这样做：
  # command1 2>&1 | command2
  

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总结与实战场景

符号	名称	说明	示例
>	输出重定向	(覆盖) 将 stdout 重定向到文件	ls > files.txt
>>	输出追加	(追加) 将 stdout 重定向到文件	date >> log.txt
2>	错误重定向	(覆盖) 将 stderr 重定向到文件	find / 2> err.log
2>>	错误追加	(追加) 将 stderr 重定向到文件	script.sh 2>> err.log
<	输入重定向	从文件读取 stdin	sort < data.txt
&>	合并重定向	(覆盖) 将 stdout 和 stderr 都重定向到文件 (Bash/Zsh)	command &> all_output.log
&>>	合并追加	(追加) 将 stdout 和 stderr 都重定向到文件 (Bash/Zsh)	command &>> all_output.log
> file 2>&1	传统合并重定向	功能同 &>，兼容性更好	command > out.log 2>&1
<< DELIMITER	Here Document	将多行文本作为 stdin	cat << EOF > file.txt
<<< "string"	Here String	将单行字符串作为 stdin	wc -c <<< "hello"
`	`	管道	将一个命令的 stdout 连接到另一个命令的 stdin

实战场景:

1. 日志记录: sudo my_service >> /var/log/my_service.log 2>&1
2. 静默执行: run_backup.sh > /dev/null 2>&1
3. 数据处理: cat access.log | grep "404" | sort | uniq -c > 404_errors.txt
4. 自动化脚本: 使用 Here Document 向 ssh 或 ftp 提供指令，实现非交互式操作。

掌握了重定向，你就掌握了控制 Shell 中数据流的强大能力，这是从普通用户迈向 Shell 高手的关键一步。