Zsh 開發指南（第十三篇 管道和重定向）

導讀

到目前為止，我們已經大致了解了 zsh 的語法特性，可以寫一些功能不複雜的腳本了。但 shell 腳本主要的應用場景並不是閉門造車寫獨立的程序，而是和外部環境交互。所以要寫出實用的腳本，要了解 zsh 如何和外部環境交互。這裡的外部環境包括其他進程、文件系統、網路等等。本篇主要講管道和重定向，這是和其他進程、文件系統等交互的基礎。

本文中的命令主要是為了演示管道的用法，在實際腳本中通常不需要使用這些命令，因為可以用 zsh 代碼直接實現。另外本系列文章不詳細講任何外部命令的用法，因為相關文檔或者書籍特別多。如果看不懂本文的某些內容，可以暫時跳過，基本不影響其餘部分的理解。

管道

管道是類 Unix 系統中的一個比較基礎也特別重要的概念，它用於將一個程序的輸出作為另一個程序的輸入，進而兩個程序的數據可以互通。如果只是使用管道，還是非常簡單易懂的，並不需要了解管道的實現細節。

管道的基本用法：

% lsgit tmp# wc -l 功能是計算輸入內容的行數% ls | wc -l2

| 即管道，在鍵盤上是主鍵盤區右側 對應的上檔鍵字元。如果只輸入 wc -l，wc 會等待用戶輸入，這時可以輸入字元串，然後回車繼續輸入，直到按 ctrl + d 結束輸入。然後 wc 會統計用戶一共輸入了多少行，然後輸出行數。

# 敲 wc -l 回車後，依次按 a 回車 b 回車 ctrl + d% wc -lab2

但如果前邊有個管道符號，ls | wc -l，那麼 wc 就不等待用戶輸入了，而是直接將 ls 的結果作為輸入讀取過來，然後統計行數，輸出結果。

關於管道的更多細節

我們再運行一個簡單的例子：

% cat | wc -l# 查看 cat 進程打開的 fd% ls -l /proc/$(pidof cat)/fdtotal 0lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:15 0 -> /dev/pts/1l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:15 1 -> pipe:[2803]lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:15 2 -> /dev/pts/1# 查看 wc 進程打開的 fd% ls -l /proc/$(pidof wc)/fdtotal 0lr-x------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:16 0 -> pipe:[2803]lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:16 1 -> /dev/pts/1lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:16 2 -> /dev/pts/1

cat 命令的效果是等待用戶輸入，等用戶輸入一行，它就把這行再輸出來，直到用戶按 ctrl - d。所以 cat | wc -l 也會等待用戶輸入。

我們看下 fd 的指向，/dev/ps1/1 是指向偽終端設備文件的，進程就是通過這個來讀取用戶的輸入和輸出自己的內容。0 是標準輸入（即用戶輸入端），1 是標準輸出（即正常情況的輸出端），2 是錯誤輸出（即異常情況的輸出端）。但是 cat 的輸出端指向了 一個管道，並且 wc 的 輸入端指向了一個相同的管道，這代表兩個進程的輸入輸出端是通過管道連接的。這種管道是匿名管道，即只在內核中存在，是沒有對應的文件路徑的。

重定向

重定向，指的便是 fd 的重定向，管道也是重定向的一種方法。但用得更多的是將進程的 fd 重定向到文件。

一個最簡單的例子是輸出內容到文件。

% echo abce > test.txt% cat test.txtabce

因為這個用法太常見了，大家可能習以為常了。我們依然來看下更多的細節。

% cat > test.txt# 在另一個 zsh 中運行% ls -l /proc/$(pidof cat)/fdtotal 0lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:43 0 -> /dev/pts/1l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:43 1 -> /tmp/test.txtlrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:43 2 -> /dev/pts/1

可以看到標準輸出已經指向 test.txt 文件了。

除了標準輸出可以重定向，標準輸入（fd 0），錯誤輸出（fd 2）也都可以。

% touch 0.txt 1.txt 2.txt% sleep 1000 <0.txt >1.txt 2>2.txt# 在另一個 zsh 中運行% ls -l /proc/$(pidof sleep)/fdtotal 0lr-x------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:46 0 -> /tmp/0.txtl-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:46 1 -> /tmp/1.txtl-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:46 2 -> /tmp/2.txt

<0.txt 是重定向標準輸入，2>2.txt 是重定向錯誤輸出，>1.txt（即 1>1.txt）是重定向到標準輸出。然後我們看到 3 個文件已經各就各位，全部被重定向了。但因為 sleep 並不去讀寫任何東西，重定向它的輸入輸出沒有什麼意義。

更多重定向的用法

一個 fd 只能重定向到一個文件，一一對應。但在 zsh 中，我們可以把一個 fd 對應到多個文件。

% cat >0.txt >1.txt >2.txt

輸入完成後，3 個文件的內容都更新了，這是怎麼回事呢？

其實是 zsh 進程做了中介。

% pstree -p | grep cat `-tmux: server(1172)-+-zsh(1173)---cat(1307)---zsh(1308)% ls -l /proc/1307/fdtotal 0lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:57 0 -> /dev/pts/1l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:57 1 -> pipe:[2975]lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:57 2 -> /dev/pts/1% ls -l /proc/1308/fdtotal 0l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:58 12 -> /tmp/0.txtl-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:58 13 -> /tmp/1.txtlr-x------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:58 14 -> pipe:[2975]l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:58 15 -> /tmp/2.txt

可以看到 cat 的標準輸出是重定向到管道了，管道對面是 zsh 進程，然後 zsh 打開了那三個文件。實際將內容寫入文件的是 zsh，而不是 cat。但不管是誰寫入的，這個用法很方便。

標準輸入、錯誤輸出也可以重定向多個文件。

% echo good >0.txt >1.txt >2.txt% cat <0.txt <1.txt <2.txtgoodgoodgood

給 cat 的標準輸出重定向 3 個文件，它將 3 個文件的內容全部讀取了出來。

除了能同時重定向 fd 到多個文件外，還可以同時重定向到管道和文件。

# 敲完 a b c 後 ctrl -d 退出% cat >0.txt >1.txt | wc -labc3% cat 0.txt 1.txtabcabc

可以看到輸入的內容寫入了文件，並且通過管道傳給了 wc -l，不用說，這又是 zsh 在做背後工作，將數據分發給了文件和管道。所以在 zsh 中是不需要使用 tee 命令的。

命名管道

除了匿名管道，我們還可以使用命名管道，這樣更容易控制。命名管道所使用的文件即 FIFO（First Input First Output，先入先出）文件。

# mkfifo 用來創建 FIFO 文件% mkfifo fifo% ls -lprw-r--r-- 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:29 fifo|# cat 寫入 fifo% cat > fifo# 打開另一個 zsh，運行 wc -l 讀取 fifo% wc -l < fifo

然後在 cat 那邊輸入一些內容，按 ctrl - d 退出，wc 這邊就會統計輸入的行數。

在輸入完成之前，我們也可以看一下 cat 和 wc 兩個進程的 fd 指向哪裡：

% ls -l /proc/$(pidof cat)/fdtotal 0lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:35 0 -> /dev/pts/2l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:35 1 -> /tmp/fifolrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:35 2 -> /dev/pts/2% ls -l /proc/$(pidof wc)/fdtotal 0lr-x------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:34 0 -> /tmp/fifolrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:34 1 -> /dev/pts/1lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 Aug 30 21:34 2 -> /dev/pts/1

可以看到之前的匿名管道已經變成了我們剛剛創建的 fifo 文件，其他的並無不同。

總結

本文講了管道和重定向的基本概念和各種用法。Zsh 中的重定向還是非常靈活好用的，之後的文章會詳細講在實際場景中怎樣使用。

本文不再更新，全系列文章在此更新維護：github.com/goreliu/zshguide

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