Linux 从0到1 : 06 · 输入输出与管道

 欢迎来到罐子的实验室

    本次目标

    理解命令行的「真正威力」——重定向和管道。学会把命令的输入输出像水管一样拼接、过滤、保存。

学完你能做什么：

• 理解 stdin / stdout / stderr 三个标准流
• 用 >>><2> 重定向输入输出
• 用 | 把命令串成「流水线」
• 用 tee、进程替换、命名管道处理复杂数据流

1. 三个标准流

每个 Linux 进程一出生就有三条「数据通道」，简称三个标准流：

为什么把它们分开？因为这样你就能分别处理正常结果和错误信息——比如把结果存文件，把错误显示在屏幕上。

文件描述符（FD） 是 Linux 给每条通道编的号。这三条是固定的 0/1/2。

2. 输出重定向：> 和 >>

> 把命令的标准输出写进文件，而不是显示在屏幕上：

user@host:~$ echo hello > greeting.txtuser@host:~$ cat greeting.txthello

屏幕上没有显示 hello——它被「截走」进了文件。

⚠️ > 会覆盖——如果文件已存在，原内容会被清空替换！

user@host:~$ echo first > f.txtuser@host:~$ echo second > f.txtuser@host:~$ cat f.txtsecond# first 没了！

想追加而不覆盖，用 >>：

user@host:~$ echo first > f.txtuser@host:~$ echo second >> f.txtuser@host:~$ cat f.txtfirstsecond

动手练习 1：写一个清单

任务：用 echo 把三行内容（"买菜"、"洗碗"、"扔垃圾"）追加写进 todo.txt，然后查看。

思路引导：第一行用 >（创建/覆盖），后两行用 >>（追加）。

参考答案：

user@host:~$ echo 买菜 > todo.txtuser@host:~$ echo 洗碗 >> todo.txtuser@host:~$ echo 扔垃圾 >> todo.txtuser@host:~$ cat todo.txt买菜洗碗扔垃圾

常见错误：第二行误用 > 把第一行覆盖了——分清 >（覆盖）和 >>（追加）。

3. 错误重定向：2>

回想 FD 编号：stdout 是 1，stderr 是 2。> 默认重定向的是 1，等价于 1>。要重定向错误，写 2>：

user@host:~$ ls /不存在的目录ls: cannot access '/不存在的目录': No such file or directory# 这条是 stderruser@host:~$ ls /不存在的目录 2> err.log# 错误进文件，屏幕上看不到了user@host:~$ cat err.logls: cannot access '/不存在的目录': No such file or directory

2> 同样会覆盖，2>> 是追加。

同时重定向 stdout 和 stderr

一个命令可以分别把正常输出和错误送到不同地方：

user@host:~$ ls /etc /不存在 > result.txt 2> error.txt

result.txt 里是 /etc 的列表，error.txt 里是关于 /不存在 的报错。

动手练习 2：分离错误

任务：运行 find / -name passwd，让正常结果留在屏幕上，但把所有 Permission denied 错误丢到 /dev/null（一个「黑洞」设备文件，写进去的东西都消失）。

思路引导：2> /dev/null 把 stderr 丢掉。

参考答案：

user@host:~$ find / -name passwd 2> /dev/null/etc/passwd/usr/share/base-files/passwd

清爽多了——之前刷屏的那些 Permission denied 全消失了。

4. 2>&1：把错误合并到输出

有时你想让 stdout 和 stderr 合并到一起。比如用管道把错误也传给 grep（管道默认只传 stdout，详见下节）。

2>&1 的意思是「把 FD2（stderr）重定向到 FD1（stdout）当前指向的地方」：

user@host:~$ ls /etc /不存在 > all.log 2>&1user@host:~$ cat all.logls: cannot access '/不存在': No such file or directory/etc 下的文件列表...

注意顺序很重要！Shell 从左到右处理重定向：

💡 还有个更简洁的写法：&> all.log 等价于 > all.log 2>&1，把两者都重定向到同一个文件。

动手练习 3：合并并保存

任务：把 find / -name "*.log" 的正常结果和错误都写进 find_result.log。

参考答案：

user@host:~$ find / -name ”*.log” &> find_result.log

5. 输入重定向：<

< 把文件内容喂给命令的标准输入，而不是让命令从键盘读：

user@host:~$ echo hello > msg.txtuser@host:~$ rev < msg.txt# rev 把输入反转olleh

很多命令既能用参数也能用 <，效果类似：

user@host:~$ cat msg.txt# 参数形式hellouser@host:~$ cat < msg.txt# 输入重定向形式hello

（对 cat 来说结果一样，但机制不同：前者 cat 自己打开文件，后者 Shell 把文件喂给 cat。）

动手练习 4：让命令读文件

任务：用 < 把 todo.txt 的内容喂给 wc -l（统计行数）。

参考答案：

user@host:~$ wc -l < todo.txt3

6. 管道：|

管道是命令行的灵魂。| 把左边命令的 stdout 连到右边命令的 stdin，让数据像水管一样流动：

user@host:~$ ls /etc | wc -l# 数 /etc 下有多少项243user@host:~$ ls /etc | grep pa# 找 /etc 下含 ”pa” 的项passwdpapersize...

管道可以串联很多级：

user@host:~$ ls /etc | grep ^s | sort | head

含义：列出 /etc → 留下 s 开头的 → 排序 → 取前几行。

💡 关键：管道只传 stdout，不传 stderr。想让错误也流过去，要先 2>&1 把它合并进 stdout（见第 4 节）。

动手练习 5：流水线查日志

任务：模拟一个日志文件（yes error | head -100000 > fake.log 造个 10 万行文件），用管道在一行命令里：读文件 → 找含 "error" 的行 → 数有多少条。

思路引导：cat fake.log | grep error | wc -l，或更简洁 grep error fake.log | wc -l。

参考答案：

user@host:~$ yes ”some error here” | head -100000 > fake.loguser@host:~$ grep error fake.log | wc -l100000

💡 这里 yes "..." 无限循环输出一行，head -100000 取前 10 万行（head 详见《模块 07》），重定向进文件。这是造测试数据的常用手法。

常见错误：

• ❌ cat file > grep xxx——> 是重定向到文件，不是管道。要传给命令用 |。
• ⚠️ 管道右边只能接到 stdin。如果右边命令必须用「文件名参数」（如 cp），管道就不管用，要用进程替换（见第 8 节）。

7. tee：分流器

tee（像水管的三通接头）把 stdin 同时输出到屏幕和一个或多个文件：

user@host:~$ echo hi | tee a.txt b.txthi# 屏幕显示user@host:~$ cat a.txthiuser@host:~$ cat b.txthi

经典用途：调试管道——你想看中间数据长啥样，又不想断开管道：

user@host:~$ ls /etc | tee debug.txt | grep pa | wc -l

debug.txt 里存了 ls /etc 的完整输出，供你事后查看。

tee -a 是追加模式（类似 >>）。

动手练习 6：边看边存

任务：运行 ls -l /etc，既要让结果在屏幕上滚过去，又要存一份到 etc_list.txt。

参考答案：

user@host:~$ ls -l /etc | tee etc_list.txt（屏幕上同时显示，文件里也有）

8. 进程替换：<(...) 和 >(...)

Linux 信奉「万物皆文件」。进程替换让你把命令的输出伪装成一个临时文件名，传给那些「只接受文件名参数」的命令。

输入进程替换：<(命令) —— 命令的输出变成了一个「文件路径」：

user@host:~$ echo <(echo hi)/dev/fd/63# bash 造了个临时路径user@host:~$ cat <(echo hi)# cat 当它是文件来读hi

最典型的应用——比较两个命令的输出，无需先存成临时文件：

user@host:~$ diff <(ls dir1) <(ls dir2)

这等价于「先存两个临时文件再 diff」，但一气呵成。

输出进程替换：>(命令) —— 把数据写进这个「路径」就等于喂给命令的 stdin：

user@host:~$ echo hi | tee >(wc -l) >(rev)hi1# wc -l 的结果ih# rev 的结果

动手练习 7：对比两份清单

任务：用进程替换，比较 /etc 和 /usr/etc（如果存在）下文件名的差异。

参考答案：

user@host:~$ diff <(ls /etc) <(ls /usr/etc)

💡 进程替换很强大但可读性差，别滥用。能用普通管道解决就别用它。

9. 命名管道（FIFO）

之前用的 | 是「匿名管道」，随用随建随拆。你也可以用 mkfifo 创建一个持久存在的命名管道（FIFO）：

user@host:~$ mkfifo my_pipeuser@host:~$ ls -l my_pipeprw-r--r-- 1 user user 0 Jun 30 18:00 my_pipe# 权限开头的 p 表示 pipe

FIFO 的特别之处：写入端和读取端必须同时就绪，否则会「阻塞」等待。

打开两个终端：

终端 A（写）：

user@host:~$ echo ”hello from the other side” > my_pipe# 这条命令会卡住，直到有人来读

终端 B（读）：

user@host:~$ cat my_pipehello from the other side# 此时终端 A 的命令才结束

FIFO 用于跨进程实时通信——数据不落盘，读完即消失。日常用得不多，但理解它有助于理解管道的本质。

动手练习 8：体验阻塞

任务：在两个终端间用 FIFO 传一句话。

思路引导：一个终端 echo ... > my_pipe，另一个 cat my_pipe。

参考答案：见上面两个终端的示例。

常见错误：单终端里 echo x > my_pipe 会卡死等读端——这不是 bug，是 FIFO 的特性。Ctrl-C 退出。

本模块速查表

三个流的 FD

FD 0 = stdin ← 进程读入FD 1 = stdout ← 正常输出FD 2 = stderr ← 错误输出

下一步

输出能存、能传、能丢了。但你常常还要加工这些数据——找关键字、替换、截取、排序。这就是文本处理工具的主场。