一文搞懂Linux的标准输出/错误重定向

本文介绍: Linux 系统，有一个非常重要概念，就是一切皆文件。在使用 shell 脚本时，系统为了能够进行接收外部输入，同时向外部输出，将三个文件始终保持在打开的状态，并使用三个文件描述符0，1，2来分别指向这三个文件，以此来完成标准输入，标准输出，标准错误输出。

前言

今天在写一个脚本时，需要将shell 命令和可执行程序的输出重定向在某一个 log 文件中，但是遇到了点小问题，索性就研究下输出重定向到底怎么回事。

Linux 系统，有一个非常重要概念，就是一切皆文件。在使用 shell 脚本时，系统为了能够进行接收外部输入，同时向外部输出，将三个文件始终保持在打开的状态，并使用三个文件描述符0，1，2来分别指向这三个文件，以此来完成标准输入，标准输出，标准错误输出。

标准输入：由键盘输入
标准输出：输出到屏幕
标准错误：输出到屏幕

在正常情况下，我们执行 shell 命令时，其输出总是标准输出或者标准错误，因此总是会将输出的信息，不论是正常信息还是报错信息，都会打印在屏幕上，但有时我们不希望这些输出打印在屏幕上，而是希望这了信息能被保存到指定的文件中，这就是输出重定向。

那么，究竟什么是标准输入/标准输出/标准错误呢？下面为大家一一介绍。

1.标准输出

在终端输入

echo hello
hello

终端会打印h el lo，但是我们ec ho出来的h el lo，到底去了什么地方？

每个基于 Uni x 的操作系统都有一个“输出的默认位置”的概念。由于这个短语比较啰嗦，所以大家都称它为“标准输出”或“std out”，读作standard out。 shell（可能是 bash 或 zsh）一直在监视默认输出位置。当 shell 在标准输出那里看到新的输出时，它会将其打印在屏幕上，以便我们可以看到它。否则，shell不去监视标准输出位置，echo hello会将“hello”发送到那个默认位置，但我们却看不到。

2.标准输入

标准输入(std in)是命令监听信息的默认位置，尝试在终端输入cat，不添加任何参数

cat 
hello
hello
1234
1234

不论输入什么，shell会将你的输入再次打印，shell怎么读取到你的输入呢，和标准输出类似，shell会一直监视默认输入位置，一有新的输入进来，shell便会把数据读进来，然后输出到stdout。

3.标准错误

标准错误(std err)和std in/stdout很像，区别就是s td err是错误信息存储的地方，例如， cat一个不存在的文件

cat ttt
cat: ttt: No such file or directory

似乎和s tdout没什么两样，但是我们借助管道来验证一下，在linux中，管道是将一个命令的stdout连接到另一个命令的stdin，可以使用管道符号|来完成这个操作，例如

echo "hello there"
hello there
echo "hello there" | sed "s/hello/hi/"
hi there

这里的sed是将hello替换为hi，上面命令中，echo将hello there传输到标准输出，然后通过管道将hello there将其作为标准输入传递给sed，sed对其进行操作后，再输出到标准输出。

那cat打印出的信息，到底是stdout呢还是stderr呢？看这个命令

cat ttt | sed "s/No such/hello world/"
cat: ttt: No such file or directory

如果 cat ttt打印出来的信息是stdout的话，那No su ch会被替换成hello world，但似乎并没有被替换到，是的，c at ttt打印出的信息，是stderr而不是stdout。管道只会接收stdout，而不会接收stderr。

4. 重定向

这里我们终于可以知道什么是重定向了，默认情况下，我们shell执行的命令的输出一定会到stdout或者stderr，如果我们不想让信息输出到stdout或者stderr，那就要用到重定向了，我们可以使用>将输出进行重定向。

$ echo "hello world" > file
$ cat file
hello world

这行命令做了两件事

file不存在，则创建
file存在，则用hello world覆盖其内容

如果只是想追加内容而不是覆盖原有内容，则可以使用>>

$ echo "hello world" > file
$ cat file
hello world
$ echo "go go go" >>file
$ cat file
hello world
go go go

其中，如果>或者>>前不添加文件描述符，则默认是将标准输出重定向到file，如果想重定向stderr，则需要表示为1 > file或者2 > file

5.文件描述符

文件描述符(File descriptor)是表示输入/输出源的正整数，例如stdin是0，stdout是1，stderr是2，这些数字是由POSIX标准定义的，MacOS和Linux都实现了这个标准的一部分。

如果想将输出重定向到某一文件描述符，则需要借助>&运算符并跟上文件描述符来完成

# Redirect stdout to stdout (FD 1)
echo "hello there" >&amp;1
hello there
# Redirect stdout to stderr (FD 2)
echo "hello there" >&amp;2
hello there

这和上面的输出重定向到某一文件基本一样，只不过重定向的最终目标变成了stdout和stderr，让我们继续通过管道看看这两个输出有什么区别

echo "no changes" >&amp;1 | sed "s/no/some/"
some changes
# Redirect to stderr, so it does not come through
echo "no changes" >&amp;2 | sed "s/no/some/"
no changes

原理还是和上面一样，第一行将输出重定向到了标准输出，所以管道会将其传递给sed，第二行经echo的输出重定向到了标准错误，管道无法传递。

6.将stderr重定向到stdout

如果一个脚本，将输入的参数的三个参数分别重定向到了stdout stderr stdout，那么一个命令就出现了两种不同的输出，使用管道时，就无法传递全部的输出作为下个命令的输入，我们编写一个这样的command

#!/bin/bash

for f in $@; do
  if [[ $f == "file2" ]]; then
    echo "stderr file2" >&amp; 2
  else
    echo "stdout $f"
  fi
done

$ bash command file1 file2 file3
stdout file1
stderr file2
stdout file3

用管道来处理，则只会处理部分，file2是stderr，无法被管道抓取。

$ bash command file1 file2 file3 | sed "s/^/Robot says: /"
stderr file2
Robot says: stdout file1
Robot says: stdout file3

我们可以通过2>&1将标准错误重定向给标准输出，例如

cat ttt 2>&amp;1 | sed "s/No such/hello world/"
cat: ttt: hello world file or directory

由于stderr重定向到了stdout，管道就将输出的信息传递给了sed，sed做了处理并输出到stdout。

同样的，对于co m mand也可以这样做

dexu_tian@VM-4-10-ubuntu:~/Tmp/outputRedirect$ bash ./command file1 file2 file3 2>&amp;1 | sed "s/std/Robot says: std/"
Robot says: stdout file1
Robot says: stderr file2
Robot says: stdout file3