Shell 输入输出重定向详解

#!/bin/bash

# 基本重定向示例

echo "=== 输出重定向 ==="

# 将命令输出重定向到文件（覆盖）
echo "Hello, World!" > output.txt
echo "文件内容:"
cat output.txt

# 将命令输出重定向到文件（追加）
echo "第二行内容" >> output.txt
echo "追加后的文件内容:"
cat output.txt

# 将命令输出和错误都重定向到文件
ls /nonexistent /tmp &> all_output.txt
echo "所有输出（包括错误）:"
cat all_output.txt

echo -e "\n=== 输入重定向 ==="

# 创建输入文件
cat > input.txt << EOF
苹果
香蕉
橙子
葡萄
EOF

# 从文件读取输入
echo "排序后的水果:"
sort < input.txt

# 统计文件行数、单词数、字符数
echo "文件统计信息:"
wc < input.txt

echo -e "\n=== 错误重定向 ==="

# 将错误信息重定向到文件
ls /nonexistent 2> error.log
echo "错误信息:"
cat error.log

# 将错误信息重定向到/dev/null（丢弃）
ls /nonexistent 2> /dev/null
echo "错误信息已被丢弃"

echo -e "\n=== 组合重定向 ==="

# 将stdout和stderr分别重定向到不同文件
ls /nonexistent /tmp > stdout.log 2> stderr.log
echo "标准输出:"
cat stdout.log
echo "标准错误:"
cat stderr.log

# 将stderr重定向到stdout
ls /nonexistent /tmp > combined.log 2>&1
echo "合并的输出:"
cat combined.log

# 现代写法（Bash 4+）
ls /nonexistent /tmp &> modern_combined.log
echo "现代写法的合并输出:"
cat modern_combined.log

echo -e "\n=== 重定向到标准输出 ==="

# 将文件内容显示到标准输出
echo "显示文件内容:"
cat < output.txt

# 清理临时文件
rm -f output.txt input.txt all_output.txt error.log stdout.log stderr.log combined.log modern_combined.log

#!/bin/bash

# 管道使用示例

echo "=== 基本管道操作 ==="

# 统计文件数量
echo "当前目录文件数量:"
ls | wc -l

# 查找特定文件并统计
echo "文本文件数量:"
ls *.txt 2>/dev/null | wc -l

# 排序和去重
echo -e "香蕉\n苹果\n橙子\n香蕉\n葡萄" | sort | uniq

echo -e "\n=== 文本处理管道 ==="

# 创建测试文件
cat > fruits.txt << EOF
apple 5
banana 3
orange 8
grape 12
apple 2
EOF

echo "原始数据:"
cat fruits.txt

echo -e "\n按水果名排序:"
cat fruits.txt | sort

echo -e "\n按数量排序:"
cat fruits.txt | sort -k2,2n

echo -e "\n统计每种水果的总数:"
cat fruits.txt | awk '{sum[$1] += $2} END {for (fruit in sum) print fruit, sum[fruit]}' | sort

echo -e "\n=== 系统监控管道 ==="

# 查看进程信息
echo "内存使用最多的进程:"
ps aux --sort=-%mem | head -5

# 查看磁盘使用情况
echo "磁盘使用情况:"
df -h | grep -v tmpfs

# 查看网络连接
echo "ESTABLISHED连接数量:"
netstat -tun | grep ESTABLISHED | wc -l

echo -e "\n=== 复杂管道操作 ==="

# 分析日志文件（示例）
echo "创建示例日志文件..."
cat > app.log << EOF
[ERROR] 2023-01-01 10:00:00 Database connection failed
[INFO] 2023-01-01 10:00:01 Starting application
[WARN] 2023-01-01 10:00:05 High memory usage detected
[ERROR] 2023-01-01 10:00:10 File not found: config.json
[INFO] 2023-01-01 10:00:15 Application started successfully
EOF

echo "错误日志统计:"
grep "ERROR" app.log | cut -d' ' -f2 | sort | uniq -c

echo -e "\n=== 管道与重定向结合 ==="

# 将管道结果保存到文件
ls -la | grep "^-" | wc -l > regular_files_count.txt
echo "普通文件数量已保存到文件: $(cat regular_files_count.txt)"

# 将错误信息通过管道传递
ls /nonexistent *.txt 2>&1 | grep "ls:"
echo "错误信息已过滤"

echo -e "\n=== 命名管道（FIFO）==="

# 创建命名管道
mkfifo my_pipe

# 在后台向管道写入数据
echo "通过命名管道传递的数据" > my_pipe &

# 从管道读取数据
echo "从命名管道读取:"
cat my_pipe

# 清理
rm -f my_pipe fruits.txt app.log regular_files_count.txt

#!/bin/bash

# Here文档和Here字符串示例

echo "=== 基本Here文档 ==="

# 基本Here文档
cat << EOF
这是一个Here文档示例
可以包含多行文本
不需要担心引号或特殊字符
EOF

echo -e "\n=== 带缩进的Here文档 ==="

# 使用<<-去除前导制表符（注意：必须是制表符，不是空格）
cat <<- EOF
	这是一个带缩进的Here文档
	第二行也有缩进
	这样可以使脚本更美观
EOF

echo -e "\n=== 带变量的Here文档 ==="

name="Alice"
age=25

cat << EOF
个人信息：
姓名: $name
年龄: $age
时间: $(date)
EOF

echo -e "\n=== 禁用变量扩展的Here文档 ==="

# 使用单引号或反斜杠禁用变量扩展
cat << 'EOF'
这里不会进行变量扩展
姓名: $name
年龄: $age
EOF

cat << EOF
这里会进行变量扩展
姓名: $name
年龄: $age
EOF

echo -e "\n=== Here文档与命令结合 ==="

# 使用Here文档作为命令输入
echo "排序后的数据:"
sort << END
orange
apple
banana
grape
END

# 使用Here文档创建配置文件
cat > config.txt << CONFIG
# 应用配置文件
DATABASE_HOST=localhost
DATABASE_PORT=5432
DATABASE_NAME=myapp
DEBUG=true
CONFIG

echo "配置文件已创建:"
cat config.txt

echo -e "\n=== Here字符串 ==="

# 基本Here字符串
echo "小写转大写:"
tr 'a-z' 'A-Z' <<< "hello world"

# 使用变量
message="This is a test"
wc -w <<< "$message"

# 数值计算
echo "数学运算:"
bc <<< "2 + 3 * 5"

echo -e "\n=== 复杂Here文档示例 ==="

# 创建SQL脚本
cat > query.sql << SQL
SELECT
    users.name,
    orders.total
FROM
    users
JOIN
    orders ON users.id = orders.user_id
WHERE
    orders.created_at > '2023-01-01'
ORDER BY
    orders.total DESC
LIMIT 10;
SQL

echo "SQL脚本已创建:"
cat query.sql

echo -e "\n=== 交互式命令的Here文档 ==="

# 自动化交互式命令
ftp -n << EOF
open ftp.example.com
user myusername mypassword
binary
cd /pub
get file.txt
quit
EOF

echo "FTP操作完成"

echo -e "\n=== 多行字符串处理 ==="

# 处理多行字符串
multiline_text=$(cat << END
第一行
第二行
第三行
END
)

echo "多行文本:"
echo "$multiline_text"

echo "行数统计:"
wc -l <<< "$multiline_text"

# 清理临时文件
rm -f config.txt query.sql

#!/bin/bash

# 文件描述符操作示例

echo "=== 自定义文件描述符 ==="

# 创建自定义文件描述符
exec 3> custom_output.txt
echo "这行文字会写入自定义文件描述符3" >&3
exec 3>&-  # 关闭文件描述符

echo "自定义文件描述符内容:"
cat custom_output.txt

echo -e "\n=== 同时重定向stdout和stderr ==="

# 方法1：传统方式
ls /nonexistent /tmp > output.log 2>&1
echo "传统方式 - 输出和错误都重定向到同一文件:"
cat output.log

# 方法2：现代方式
ls /nonexistent /tmp &> modern_output.log
echo "现代方式 - 输出和错误都重定向到同一文件:"
cat modern_output.log

echo -e "\n=== 文件描述符复制 ==="

# 将stderr重定向到stdout的副本
ls /nonexistent /tmp 2>&1 | tee combined.log
echo "通过tee命令同时输出到屏幕和文件:"
cat combined.log

echo -e "\n=== 读取自定义文件描述符 ==="

# 创建输入文件描述符
exec 4< custom_output.txt
read line <&4
echo "从文件描述符4读取: $line"
exec 4<&-

echo -e "\n=== 高级文件描述符操作 ==="

# 同时重定向到多个位置
echo "同时输出到屏幕和文件:" | tee screen.log > file.log
echo "屏幕日志:" ; cat screen.log
echo "文件日志:" ; cat file.log

# 使用进程替换
echo "比较两个命令的输出:"
diff <(ls /bin) <(ls /usr/bin) | head -5

echo -e "\n=== 错误处理与重定向 ==="

# 将错误信息重定向到不同位置
{
    echo "正常输出信息"
    ls /nonexistent
    echo "更多正常输出"
} > normal.log 2> error.log

echo "正常输出:"
cat normal.log
echo "错误输出:"
cat error.log

echo -e "\n=== 临时重定向 ==="

# 临时重定向stdout到stderr
echo "这是一条错误信息" 1>&2

# 临时重定向stderr到stdout
ls /nonexistent 2>&1 | grep "ls:"

echo -e "\n=== 文件描述符与函数 ==="

# 在函数中使用文件描述符
log_message() {
    local message="$1"
    echo "[$(date)] $message" >&3
}

# 设置日志文件描述符
exec 3>> function_log.txt

log_message "函数开始执行"
log_message "处理数据..."
log_message "函数执行完成"

echo "函数日志:"
cat function_log.txt

echo -e "\n=== 网络重定向 ==="

# 重定向到网络连接（示例）
echo "HTTP重定向示例:"
echo -e "GET / HTTP/1.1\r\nHost: example.com\r\n\r\n" | nc example.com 80 | head -10

# 清理临时文件
rm -f custom_output.txt output.log modern_output.log combined.log screen.log file.log normal.log error.log function_log.txt