Zsh 开发指南（第十三篇管道和重定向）-白红宇

导读

到目前为止，我们已经大致了解了 zsh 的语法特性，可以写一些功能不复杂的脚本了。但 shell 脚本主要的应用场景并不是闭门造车写独立的程序，而是和外部环境交互。所以要写出实用的脚本，要了解 zsh 如何和外部环境交互。这里的外部环境包括其他进程、文件系统、网络等等。本篇主要讲管道和重定向，这是和其他进程、文件系统等交互的基础。

本文中的命令主要是为了演示管道的用法，在实际脚本中通常不需要使用这些命令，因为可以用 zsh 代码直接实现。另外本系列文章不详细讲任何外部命令的用法，因为相关文档或者书籍特别多。如果看不懂本文的某些内容，可以暂时跳过，基本不影响其余部分的理解。

管道

管道是类 Unix 系统中的一个比较基础也特别重要的概念，它用于将一个程序的输出作为另一个程序的输入，进而两个程序的数据可以互通。如果只是使用管道，还是非常简单易懂的，并不需要了解管道的实现细节。

管道的基本用法：

% lsgit  tmp# wc -l 功能是计算输入内容的行数% ls | wc -l2复制代码

| 即管道，在键盘上是主键盘区右侧 \ 对应的上档键字符。如果只输入 wc -l，wc 会等待用户输入，这时可以输入字符串，然后回车继续输入，直到按 ctrl + d 结束输入。然后 wc 会统计用户一共输入了多少行，然后输出行数。

# 敲 wc -l 回车后，依次按 a 回车 b 回车 ctrl + d% wc -lab2复制代码

但如果前边有个管道符号，ls | wc -l，那么 wc 就不等待用户输入了，而是直接将 ls 的结果作为输入读取过来，然后统计行数，输出结果。

关于管道的更多细节

我们再运行一个简单的例子：

% cat | wc -l# 查看 cat 进程打开的 fd% ls -l /proc/$(pidof cat)/fdtotal 0lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:15 0 -> /dev/pts/1l-wx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:15 1 -> pipe:[2803]lrwx------ 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:15 2 -> /dev/pts/1# 查看 wc 进程打开的 fd% ls -l /proc/$(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复制代码

cat 命令的效果是等待用户输入，等用户输入一行，它就把这行再输出来，直到用户按 ctrl - d。所以 cat | wc -l 也会等待用户输入。

我们看下 fd 的指向，/dev/ps1/1 是指向伪终端设备文件的，进程就是通过这个来读取用户的输入和输出自己的内容。0 是标准输入（即用户输入端），1 是标准输出（即正常情况的输出端），2 是错误输出（即异常情况的输出端）。但是 cat 的输出端指向了一个管道，并且 wc 的输入端指向了一个相同的管道，这代表两个进程的输入输出端是通过管道连接的。这种管道是匿名管道，即只在内核中存在，是没有对应的文件路径的。

重定向

重定向，指的便是 fd 的重定向，管道也是重定向的一种方法。但用得更多的是将进程的 fd 重定向到文件。

一个最简单的例子是输出内容到文件。

% echo abce > test.txt% cat test.txtabce复制代码

因为这个用法太常见了，大家可能习以为常了。我们依然来看下更多的细节。

% cat > test.txt# 在另一个 zsh 中运行% 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复制代码

可以看到标准输出已经指向 test.txt 文件了。

除了标准输出可以重定向，标准输入（fd 0），错误输出（fd 2）也都可以。

% touch 0.txt 1.txt 2.txt% sleep 1000 <0.txt >1.txt 2>2.txt# 在另一个 zsh 中运行% 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复制代码

<0.txt 是重定向标准输入，2>2.txt 是重定向错误输出，>1.txt（即 1>1.txt）是重定向到标准输出。然后我们看到 3 个文件已经各就各位，全部被重定向了。但因为 sleep 并不去读写任何东西，重定向它的输入输出没有什么意义。

命名管道

除了匿名管道，我们还可以使用命名管道，这样更容易控制。命名管道所使用的文件即 FIFO（First Input First Output，先入先出）文件。

# mkfifo 用来创建 FIFO 文件% mkfifo fifo% ls -lprw-r--r-- 1 goreliu goreliu 0 2017-08-30 21:29 fifo|# cat 写入 fifo% cat > fifo# 打开另一个 zsh，运行 wc -l 读取 fifo% wc -l < fifo复制代码

然后在 cat 那边输入一些内容，按 ctrl - d 退出，wc 这边就会统计输入的行数。

在输入完成之前，我们也可以看一下 cat 和 wc 两个进程的 fd 指向哪里：

% 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复制代码

可以看到之前的匿名管道已经变成了我们刚刚创建的 fifo 文件，其他的并无不同。

exec 命令的用法

说起重定向，就不得不提 exec 命令。exec 命令主要用于启动新进程替换当前进程以及对 fd 做一些操作。

用 exec 启动新进程：

% exec cat复制代码

看上去效果和直接运行 cat 差不多。但如果运行 ctrl + d 退出 cat，终端模拟器就关闭了，因为在运行 exec cat 的时候，zsh 进程将已经被 cat 取代了，回不去了。

但在脚本中很少直接这样使用 exec，更多情况是用它来操作 fd：

# 将当前 zsh 的错误输出重定向到 test.txt% exec 2>test.txt# 随意敲入一个不存在的命令，错误提示不出现了% fdsafds# 错误提示被重定向到 test.txt 里% cat test.txtzsh: command not found: fdsafds复制代码

更多用法：

用法	功能
n>filename	重定向 fd n 的输出到 filename 文件
n<filename	重定向 fd n 的输入为 filename 文件
n<>filename	同时重定向 fd n 的输入输出为 filename 文件
n>&m	重定向 fd n 的输出到 fd m
n<&m	重定向 fd n 的输入为 fd m
n>&-	关闭 fd n 的输出
n<&-	关闭 fd n 的输入

更多例子：

# 把错误输出关闭，这样错误内容就不再显示% exec 2>&-% fsdafdsa% exec 3>test.txt% echo good >&3% exec 3>&-# 关闭后无法再输出% echo good >&3zsh: 3: bad file descriptor% exec 3>test.txt# 将 fd 4 的输出重定向到 fd 3% exec 4>&3% echo abcd >&4# 输出内容到 fd 4，test.txt 内容更新了% cat test.txtabcd复制代码

通常情况我们用 exec 主要为了重定向输出和关闭输出，比较少操作输入。

总结

本文讲了管道和重定向的基本概念和各种用法。Zsh 中的重定向还是非常灵活好用的，之后的文章会详细讲在实际场景中怎样使用。

参考

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管道

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重定向

更多重定向的用法

命名管道

exec 命令的用法

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