I/O重定向詳解及應用實例
1、基本概念（這是理解後面的知識的前提，請務必理解）
a、I/O重定向通常與 FD有關，shell的FD通常為10個，即 0～9；
b、常用FD有3個，為0（stdin，標准輸入）、1（stdout，標准輸出）、2（stderr，標准錯誤輸出），默認與keyboard、monitor、monitor有關；
c、用 < 來改變讀進的數據信道(stdin)，使之從指定的檔案讀進；
d、用 > 來改變送出的數據信道(stdout, stderr)，使之輸出到指定的檔案；
e、0 是 <的默認值，因此 < 與 0<是一樣的；同理，> 與 1> 是一樣的；
f、在IO重定向中，stdout 與 stderr的管道會先准備好，才會從 stdin 讀進資料；
g、管道“|”(pipe line):上一個命令的stdout 接到下一個命令的stdin;
h、tee命令是在不影響原本 I/O的情況下，將stdout 復制一份到檔案去;
i、bash（ksh）執行命令的過程：分析命令－變量求值－命令替代（``和$( )）－重定向－通配符展開－確定路徑－執行命令；
j、( )將command group置於sub-shell去執行，也稱nested sub-shell，它有一點非常重要的特性是：繼承父shell的Standard input, output, and error plus any other open file descriptors。
k、exec命令：常用來替代當前shell並重新啟動一個 shell，換句話說，並沒有啟動子 shell。使用這一命令時任何現有環境都將會被清除。exec在對文件描述符進行操作的時候，也只有在這時，exec 不會覆蓋你當前的shell 環境。
2、基本IO
cmd > file把stdout重定向到file文件中；
cmd >> file把stdout重定向到file文件中(追加)；
cmd 1> fiel把stdout重定向到file文件中；
cmd > file 2>&1把stdout和stderr 一起重定向到file文件中；
cmd 2> file把stderr重定向到file文件中；
cmd 2>> file把stderr重定向到file文件中(追加)；
cmd >> file 2>&1把stderr和stderr 一起重定向到file文件中(追加)；
cmd < file >file2 cmd命令以 file文件作為stdin，以 file2文件作為stdout；
cat <>file 以讀寫的方式打開 file；
cmd < file cmd命令以 file文件作為stdin；
cmd << delimiter Here document，從 stdin中讀入，直至遇到delimiter 分界符。
3、進階IO
>&n 使用系統調用 dup (2)復制文件描述符 n並把結果用作標准輸出；
<&n 標准輸入復制自文件描述符 n；
<&- 關閉標准輸入（鍵盤）；
>&- 關閉標准輸出；
n<&- 表示將n號輸入關閉；
n>&- 表示將n號輸出關閉；
上述所有形式都可以前導一個數字，此時建立的文件描述符由這個數字指定而不是缺省的0 或 1。如：
... 2>file運行一個命令並把錯誤輸出(文件描述符 2)定向到file。
... 2>&1運行一個命令並把它的標准輸出和輸出合並。(嚴格的說是通過復制文件描述符 1 來建立文件描述符 2 ，但效果通常是合並了兩個流。)
我們對 2>&1詳細說明一下 ：2>&1 也就是 FD2＝FD1 ，這裡並不是說FD2的值等於FD1的值，因為> 是改變送出的數據信道，也就是說把 FD2的“數據輸出通道” 改為FD1的“數據輸出通道”。如果僅僅這樣，這個改變好像沒有什麼作用，因為FD2的默認輸出和 FD1的默認輸出本來都是 monitor，一樣的！ 但是，當 FD1 是其他文件，甚至是其他 FD 時，這個就具有特殊的用途了。請大家務必理解這一點。
exec 0exec 1>outfilename # 打開文件outfilename作為stdout。
exec 2>errfilename # 打開文件errfilename作為stderr。
exec 0<&- # 關閉FD0。
exec 1>&- # 關閉FD1。
exec 5>&- # 關閉FD5。
問： 如果關閉了FD0、FD1、FD2，其後果是什麼？ 恢復 FD0、FD1、FD2與 關閉FD0、FD1、FD2 有什麼區別？代碼分別是什麼？ 打開了FD3～FD9，我們用完之後，你覺得是將他們關閉還是恢復？
下面是提示（例子來源於CU一帖子，忘記出處，來日再補上）：
exec 6>&2 2>ver
command >>dev/null &
exec 2>&6 # 恢復 FD2
4、簡單舉例
a、stdout和stderr都通過管道送給egrep了：
(ls you no 2>&1;ls yes 2>&1)2>&1|egrep \* >file
(ls you no 2>&1;ls yes 2>&1)|egrep \* >file
(ls you no;ls yes)2>&1|egrep \* >file
這個例子要注意的就是：
理解命令執行順序和管道“|”：在命令執行前，先要進行重定向的處理，並將把 nested sub-shell的stdout 接到egrep命令的stdin。 nested sub-shell ，在 ( )中的兩個命令加上（），可以看作一個命令。其FD1 已經連接到“|”往egrep送了，當遇到2>&1時，也就是FD2＝FD1，即FD2同FD1一樣，往管道 “|”那邊送。
b、沒有任何東西通過管道送給egrep，全部送往monitor。 (ls you no 2>&1;ls yes 2>&1)>&2|egrep \* >file。雖然在（）裡面將FD2轉往FD1，但在（）外，遇到>&2 ，結果所有的都送到monitor。 請理解：
(ls you no 2>&1)1>&2|egrep \* >file ##送到monitor
ls you no 2>&1 1>&2|egrep \* >file ##送給管道 “|”
ls you no 1>&2 2>&1|egrep \* >file ##送到monitor
5、中階例子
條件： stderr通過管道送給egrep，正確消息仍然送給monitor（不變）
exec 4>&1;(ls you no 2>&1 1>&4 4>&-;ls yes 2>&1 1>
&4 4>&-)|egrep \* >file;exec 4>&-
或者
exec 4>&1;(ls you no;ls yes)2>&1 1>
&4 4>&-|egrep \* >file;exec 4>&-
如果加兩個條件：
（1）要求cmd1和cmd2並行運行；
（2）將cmd1的返回值賦給變量ss。
則為：
exec 3>&1;exec 4>&1
ss=$(((ls you no 2>&1 1>&3 3>&-;echo $? >&4)|egrep \* >file)4>&1)
exec 3>&-;exec 4>&-
說明：
exec 3>&1;4>&1 建立FD3，是用來將下面ls那條語句（子shell）中的FD1 恢復到正常FD1，即輸出到monitor，你可以把FD3看作最初始的FD1的硬盤備份（即輸出到monitor）；建立FD4，到時用作保存ls的返回值（echo $?），你可以將FD4看作你考試時用於存放計算“echo $?”的草稿紙；
(ls you no 2>&1 1>&3 3>&-;echo $? >&4)大家還記得前面說的子shell和管道吧。這條命令首先會繼承FD0、FD1、FD2、FD3、FD4，它位於管道前，所以在運行命令前會先把子shell自己的FD1和管道“|”相連。但是我們的條件是stderr通過管道送往egrep，stdout仍然輸出到monitor。 於是通過2>&1，先把 子shell的FD1的管道“送給”FD2，於是子shell中的stderr送往管道“|”；再通過 1>&3，把以前的“硬盤備份”恢復給子shell的FD1，於是子shell中的FD1變成送到monitor了。再通過3>&- ，將3關閉；接著運行echo $? ，本來其輸出值應該送往管道的，通過 >&4 ，將輸出送往 “草稿紙”FD4，留以備用。
((ls you no 2>&1 1>&3 3>&-;echo $? >&4)|egrep \* >file) 於是，stderr 通過管道送給 egrep ，stdout 送給monitor，但是，還有 FD4，它送到哪去了？ $(((ls you no 2>&1 1>&3 3>&-;echo $? >&4)|egrep \* >file) 4>&1)最後的 4>&1 ，就是把FD4 重定向到 FD1。但由於其輸出在 $( )中，其值就賦給變量ss了。最後一行關閉 FD3、FD4。
6、高階例子
命令 cmd1, cmd2, cmd3, cmd4. 如何利用單向管道完成下列功能：
1. 所有命令並行執行。
2. cmd1和cmd2 不需要 stdin。
3. cmd1和cmd2的stdout定向到cmd3的stdin。
4. cmd1和cmd2的stderr定向到cmd4的stdin。
5. cmd3的stdout定向到文件a, stderr定向到屏幕。
6. cmd4的stdout定向到文件b, stderr定向到屏幕。
7. cmd1的返回碼賦給變量s。
8. 不能利用臨時文件。
解決方法：
exec 3>&1; exec 4>&1
s=$(((((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 )3>
&1 | cmd3 >a 2>&3 )2>&1 | cmd4 >b )4>&1)
exec 3>&-; exec 4>&-
這個我一步步解釋（好復雜，自己感覺看明白了，過一會再看，大腦仍然有幾分鐘空白～～～，沒想到我也能看明白。exec 3>&1; exec 4>&1 前面的例子都有說明了，就是建立FD3 ，給cmd1恢復其FD1用和給cmd3 恢復其FD2用，建立FD4，保存“echo $?”輸出值的“草稿紙”。
第一對括號：(cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )和其後（第一個）管道。在第一個括號（子shell）中，其FD1已經連到管道中了，所以用 FD3 將FD1恢復正常，不讓他往管道跑；這裡的cmd1沒有stdin，接著將cmd1運行的返回碼 保存到FD4中。
第二對括號：((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 )3>&1 和其後（第二個）管道。前面的FD1 已經不送給cmd2了，FD2 默認也不送過來，所以cmd2 也沒有stdin ，所以在第二對括號裡面：cmd1和cmd2的stdout、stderr 為默認輸出，一直遇到“3>&1”為止。請注意：“3>&1”，先將第二對括號看出一個命令，他們遇到第二個管道時，其FD1 連到管道 “|”，由於“3>&1”的作用，子shell的FD1送給FD3 使用，所以所有FD3的輸出都 “流往”cmd3，又由於繼承關系（繼承第一行的命令），FD3實際上就是cmd1和cmd2的stdout，於是“ cmd1和cmd2的stdout定向到cmd3的stdin”
第三對括號：(((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 )3>&1 | cmd3 >a 2>&3 )2>&1 和其後的第三個管道。cmd1和cmd2的stdout 已經定向到cmd3的stdin，處理之後，cmd3 >a 意味著將其stdout送給a文件。而2>&3的意思是：恢復cmd3的錯誤輸出為FD3，即送往 monitor。於是“cmd3的stdout定向到文件a, stderr定向到屏幕”。如果沒有“2>&3”，那麼cmd3的錯誤輸出就會干擾cmd1和cmd2的錯誤輸出，所以它是必須的！請注意第三對括號後的“2>&1”| ，其子shell的FD1 本來連接著管道“|”，但子shell FD1 慷慨大方，送給了FD2，於是FD2 連接著管道。還記得前面的cmd1和cmd2 嗎？他們的stderr一直沒動了。於是在這裡，通過管道送給了第四個命令cmd4了。即“cmd1和cmd2的stderr定向到cmd4的stdin”。後面就比較簡單了。cmd4 >b 表示“cmd4的stdout定向到文件b, stderr定向到屏幕（默認）”
第四對括號：((((cmd1 1>&3 ; echo $? >&4 )| cmd2 )3>&1 | cmd3 >a 2>&3 )2>&1 | cmd4 >b )與其後的4>&1。四對括號裡面的FD1、FD2都處理完了。但是還記得前面“echo $? >&4”那塊“草稿紙”嗎？“4>&1”的作用就是“將草稿紙上的內容送給monitor”，但是由於最外面還有 $()將其“包著”。於是其值賦給變量“s”。
