2.1 标准I/O与重定向

标准I/O设备

    根据Linux的哲学思想：一切皆文件。当我们对问将进行处理的时候，系统会对每个打开的文件分配一个fd(file descriptor,文件描述符)。

    fd中，系统默认将“0”设置为标准输入(stdin)，通常为键盘；                                                                        “1”设置为标准输入(stdout)，通常为屏终端窗口；                                                            “ 2”设置为标准错误(stderr),通常为终端窗口。                                   另外3~9是保留标识符，可以把这些字符指定为临时标准输入、输出、错误进行连接。

文件描述符

     文件描述符的作用在于使进程与文件相连：

    内核中，对应于每个进程都有一个文件描述符表，表示这个进程打开的所有文件。文件描述表中每一项都是一个指针，指向一个用于描述打开文件文件对象表。

    file status flags：用于记录文件被打开来读的，还是写的。其实记录的就是open调用中用户指定的第2个参数
    current file offset：用于记录文件的当前读写位置（指针）。正是由于此字段的存在，使得一个文件被打开并读取后，下一次读取将从上一次读取的字符后开始读取
    v-node ptr：该字段是指针，指向v节点表的一个元素，从而关联了物理文件。

    需要注意的是，文件对象不是专属于某个进程的，不同进程的文件描述符表中的指针可以指向相同的文件对象，从而共享这个打开的文件。文件对象有引用计数，记录了引用这个文件对象描述符个数，只有当引用计数为0时，内核才销毁file对象，因此某个进程关闭文件，不影响与之共享同一个file对象的进程。

I/O重定向

    I/O重定向是将一个过程，将命令、程序或脚本的输出，作为输入发送到另外一个程序、文件、或命令。

标准输出(stdin)

    将标准输出结果默认输出

[root@CentOS6 ~]#ls /data
file0.txt   file1.txt  file3.txt  file5.txt  file7.txt  file9.txt
file10.txt  file2.txt  file4.txt  file6.txt  file8.txt

    将标准输出的结果重定向至文件中

[root@CentOS6 ~]#ls /data >std.out
[root@CentOS6 ~]#cat std.out 
file0.txt
file10.txt
file1.txt
file2.txt
file3.txt
file4.txt
file5.txt
file6.txt
file7.txt
file8.txt
file9.txt

    将标准输出的结果追加重定向至文件中

[root@CentOS6 ~]#pwd >>std.out
[root@CentOS6 ~]#cat std.out 
file0.txt
file10.txt
file1.txt
file2.txt
file3.txt
file4.txt
file5.txt
file6.txt
file7.txt
file8.txt
file9.txt
/root

标准错误输出(stderr)

    将标准错误输出结果默认输出

[root@CentOS6 ~]#ls /erreo
ls: cannot access /erreo: No such file or directory

    将标准错误输出的结果重定向至文件中

[root@CentOS6 ~]#ls /erreo 2>err.out
[root@CentOS6 ~]#cat err.out 
ls: cannot access /erreo: No such file or directory

    将标准错误输出的结果追加重定向至文件中

[root@CentOS6 ~]#ls /STDERR 2>>err.out
[root@CentOS6 ~]#cat err.out 
ls: cannot access /erreo: No such file or directory
ls: cannot access /STDERR: No such file or directory

    当标准输入与标准错误输出同时存在时

[root@CentOS6 ~]#ls /data /error >all.out 2>&1
[root@CentOS6 ~]#cat all.out 
ls: cannot access /error: No such file or directory
/data:
file0.txt
file10.txt
file1.txt
file2.txt
file3.txt
file4.txt
file5.txt
file6.txt
file7.txt
file8.txt
file9.txt

[root@CentOS6 ~]#ls /data /error &>all.out
[root@CentOS6 ~]#cat all.out 
ls: cannot access /error: No such file or directory
/data:
file0.txt
file10.txt
file1.txt
file2.txt
file3.txt
file4.txt
file5.txt
file6.txt
file7.txt
file8.txt
file9.txt

    在第一种方法下，想要将标准输出和标准错误输出都输出至目标，2>&1必须写在后面，因为

stdout=screen
errout=screen
res=stdres+errres
<span style="color:#33cc00;">#一同输出至目标</span>
res-->out
stdout=out.log
stdres-->stdout=out.log
errres-->stdout=out.log
end
<span style="color:#33cc00;">#失败</span>
<span style="color:#ff0000;">res-->out
errres--stdout=screen
stdout=out.log
stdres-->stdout=out.log
end</span>

标准输入(stdin)

    使用默认输入读入数据

[root@CentOS6 ~]#cat
This is a stdin!
This is a stdin!

    使用输入重定向读入数据

[root@CentOS6 ~]#cat < /data/std.in 
This is a stdin!

    可以使用">> 文件名"来创建新文件，如果文件已经存在，则不创建，且不改变原文件的任何属性。使用"> 文件名"来清空文件。

    tr命令可以对来自标准输入的字符进行替换、压缩和删除。

    语法：tr [选项] [字符集] [字符集]

[root@CentOS6 ~]#echo "HELLO WORLD" | tr 'A-Z' 'a-z'
hello world

    选项：

-c：取代所有不属于第一字符集的字符；
-d：删除所有属于第一字符集的字符；
-s：把连续重复的字符以单独一个字符表示；
-t：先删除第一字符集较第二字符集多出的字符。

[:alnum:]：字母和数字
[:alpha:]：字母
[:cntrl:]：控制（非打印）字符
[:digit:]：数字
[:graph:]：图形字符
[:lower:]：小写字母
[:print:]：可打印字符
[:punct:]：标点符号
[:space:]：空白字符
[:upper:]：大写字母
[:xdigit:]：十六进制字符