【Linux 重定向超全解析】从基础到进阶，一文掌握高效输入输出技巧

在 Linux 操作系统的世界里，重定向是一项强大且实用的技术。它犹如一把神奇的钥匙，能够让我们随心所欲地掌控命令的输入输出，实现数据的灵活流转，极大地提升工作效率。今天，就让我们一同深入探究 Linux 重定向的奥秘，从基础概念到进阶操作，一网打尽！

一、Linux 重定向基础概念全知晓

（一）文件描述符（FD）：命令输入输出的“指南针”

在 Linux 中，每当执行一个命令，它就像踏上了一段旅程，而文件描述符（FD）则是指引这个旅程方向的“指南针”。Shell 的 FD 通常有 10 个，编号从 0 到 9，但其中最常用的“三剑客”当属 0（stdin，标准输入）、1（stdout，标准输出）和 2（stderr，标准错误输出）。默认情况下，0 号 FD 与键盘相连，就像一条信息高速公路，将我们从键盘输入的数据传输给命令；1 号 FD 通向显示器，负责将命令的正常输出展示在屏幕上，让我们一目了然；2 号 FD 也与显示器相连，不过它专门负责输出命令执行过程中产生的错误信息，就像一个警示灯，提醒我们哪里出了问题。

（二）重定向符号：数据流向的“指挥官”

1. 输入重定向（<）：这个符号如同一位严格的“指挥官”，改变了数据流入命令的通道。当我们使用 < 时，就像是在告诉系统：“嘿，别从默认的地方读取数据了，从这个指定的文件里获取输入吧！”例如，< file 表示命令将从 file 文件中读取数据，而不是等待我们从键盘输入。
2. 输出重定向（>和>>）：> 符号则是输出数据的“调度员”，它能将原本输出到显示器（stdout 或 stderr）的数据引导到指定的文件中。比如，cmd > file 会把命令 cmd 的标准输出重定向到 file 文件，覆盖文件原有的内容；而 cmd >> file 则是追加模式，就像在文件末尾添加新的内容，不会破坏原有数据。

（三）管道（|）：命令之间的“接力棒”

管道（|）是 Linux 中一个非常巧妙的概念，它就像一根神奇的“接力棒”，将前一个命令的标准输出（stdout）无缝连接到下一个命令的标准输入（stdin）。例如，我们执行 command1 | command2 时，command1 的输出结果会像流水一样直接成为 command2 的输入，两个命令就像接力赛跑的选手一样紧密协作，实现更复杂的数据处理任务。

（四）tee 命令：输出的“分身术”

tee 命令就像是一个拥有“分身术”的魔法师，它可以在不影响命令原本输出（stdout）的情况下，悄悄地复制一份输出到指定的文件中。这在我们既想在屏幕上查看命令执行结果，又想将结果保存到文件以供后续分析时，简直是太方便了！

（五）命令执行流程：Linux 系统的“工作流程表”

1. 当我们在 Linux 终端输入一个命令并按下回车键后，系统就像一个高效的工厂，开始按照一套严谨的流程执行命令。首先，它会仔细地分析命令，就像工程师解读图纸一样，确保理解命令的含义。
2. 接着，对命令中的变量进行求值，将变量替换为实际的值，这一步就像是在准备建筑材料，确保每个元素都准确无误。
3. 然后进行命令替代（通过反引号 `` 和 $() 实现），如果命令中有需要先执行其他命令并获取结果的部分，系统会暂停当前命令的执行，先去执行被替代的命令，再将结果代入原命令继续执行。
4. 完成上述准备工作后，就轮到重定向发挥作用了，根据我们设置的重定向规则，调整命令的输入输出方向。
5. 之后，系统会展开通配符，将通配符替换为实际匹配的文件名，这就像在文件系统中撒下一张大网，精准地捕获我们需要的文件。
6. 确定命令的执行路径，确保系统能找到对应的命令程序。最后，一切准备就绪，执行命令，输出结果。

（六）子 Shell 与 exec 命令：环境的“魔法盒”

1. 子 Shell（()）：当我们使用 () 将一组命令括起来时，这组命令就像是被放进了一个“魔法盒”（子 Shell）中执行。这个子 Shell 会继承父 Shell 的标准输入、输出和错误输出，以及其他打开的文件描述符。这意味着在子 Shell 中执行的命令可以访问父 Shell 的环境，但在子 Shell 中所做的环境变更（如变量赋值、文件描述符操作等）不会影响父 Shell 的环境，就像魔法盒里的变化不会蔓延到外面的世界一样。
2. exec 命令：exec 命令则像是一个“环境重置大师”，它通常用于替代当前 Shell 并重新启动一个新的 Shell。这一过程中，当前的环境会被彻底清除，就像把房间里的东西全部清空重新布置一样。不过，当 exec 用于对文件描述符进行操作时，它不会覆盖当前的 Shell 环境，而是在当前环境下对文件描述符进行精准的调整。

二、Linux 重定向基本 IO 操作实战

（一）标准输出重定向（stdout）

1. 覆盖式重定向（>）
   • 语法：cmd > file
   • 功能：将命令 cmd 的标准输出重定向到 file 文件中，如果 file 文件不存在，则创建该文件；如果文件已存在，则覆盖原有内容。
   • 示例：假设我们有一个名为 list_files.sh 的脚本，内容为 ls -l（列出当前目录下的文件详细信息），执行以下命令：

./list_files.sh > file.txt

执行后，原本在屏幕上显示的文件列表信息将被重定向到 file.txt 文件中，打开 file.txt 文件，就能看到详细的文件列表内容，而屏幕上不会再有任何输出。
2. 追加式重定向（>>）

• 语法：cmd >> file
• 功能：与覆盖式重定向类似，但不会覆盖文件原有内容，而是将新的输出追加到文件末尾。
• 示例：再次执行以下命令：

./list_files.sh >> file.txt

这次，新的文件列表信息会被追加到 file.txt 文件的末尾，文件中会保存多次执行命令的结果。

（二）标准错误输出重定向（stderr）

1. 覆盖式重定向（2>）
   • 语法：cmd 2> file
   • 功能：将命令 cmd 执行过程中产生的标准错误输出重定向到 file 文件中，覆盖原有内容。
   • 示例：假设有一个脚本 error_script.sh，内容如下：

#!/bin/bash
echo "This is a normal output"
ls non_existent_file  # 尝试列出一个不存在的文件，会产生错误

执行命令：

./error_script.sh 2> error.log

执行后，正常输出 "This is a normal output" 会显示在屏幕上，而错误信息 "ls: cannot access 'non_existent_file': No such file or directory" 则会被重定向到 error.log 文件中，屏幕上不再显示错误信息。
2. 追加式重定向（2>>）

• 语法：cmd 2>> file
• 功能：将标准错误输出追加到指定文件末尾。
• 示例：再次执行：

./error_script.sh 2>> error.log

新的错误信息会追加到 error.log 文件中，原有错误信息不会被覆盖。