重定向、管道及标准输入标准输出

时间：2020年1月19号

用途：自我学习

重定向和管道

1.标准输入和输出：

2.重定向

2.1输入重定向

2.2输出重定向

3.管道：

4.实例：

4.1输入重定向

4.2输出重定向

4.3管道

重定向和管道

这里先说下与重定向和管道密切相关的一个内容，那就是标准输入输出。

1.标准输入和输出：

IO：

I：从外部设备输出到内存；

O：从内存输出到外部设备。

标准输入和标准输出：

用于IO的外部设备(逻辑上的外部设备)。在Linux中，一切设备皆文件。因此标准输入标准输出更具体的含义是文件。

当我们使用文件描述符进行操作时，需要操作标准输入、标准输出、标准错误，可以包含如下头文件：

#include <unistd.h>

这个头文件中定义了标准设备：

/* Standard file descriptors. /

#define STDIN_FILENO 0 / Standard input. / 默认接受来自键盘的输入

#define STDOUT_FILENO 1 / Standard output. / 默认输出到终端窗口

#define STDERR_FILENO 2 / Standard error output. */ 默认输出到终端窗口

每当启动一个进程的时候，都会有一个默认的stdin和stdout生成，默认情况下，stdin就是键盘，是stdout就是显示器。

比如C语言中:

printf("这是标准输出\n");
//相当于
fprintf(stdout,"这是标准输出\n");

int x;
scanf("%d",&x);
//相当于
fscanf(stdin,"%d",&x);

如何使用标准IO库中的文件操作可参考文章：https://blog.csdn.net/rikeyone/article/details/88668443

2.重定向

重定向：大多数命令行解释器都具有重定向的功能(Unix、Dos、包括我现在学习的UEFI系统中的shell).

输入重定向：可以使程序能够使用文件代替键盘作为输入；

输出重定向：可以使程序能够使用文件代替屏幕作为输出。

文件结尾：操作系统需要某种方式来判断每个文件起始和结束的位置，一般有两种方法：一种是检测文件结尾的的一个特殊字符来进行标识，另一种是让操作系统存储文件大小的信息来进行判断。

对于这两种不同的方法，C的处理方式是让getchar（）函数在到达文件结尾时返回一个特殊值，而不管操作系统采用哪种方法，赋予该值得名称是EOF(end of file)，其值一般是-1，在stdio.h文件中定义。

可以使用下列程序进行判断是否读入到文件结尾：

while((ch=getchar（）)！=EOF) // 当ch为EOF时停止

这里需要注意一个问题，EOF是不可输出字符，因此不能在屏幕上显示。由于字符的ASCII码不可能出现-1，因此EOF定义为-1是合适的。当读入的字符值等于EOF时，表示读入的已不是正常的字符而是文件结束符，但这适用对文本文件的读写。在二进制文件中，信息都是以数值方式存在的。EOF的值可能就是所要处理的二进制文件中的信息。这就出现了需要读入有用数据却被处理为“文件结束“的情况。为了解决这个问题，C提供了一个feof()函数，可以用它来判断文件是否结束。feof（fp）用于测试fp所指向的文件的当前状态是否为“文件结束”。如果是，函数则返回的值是1（真），否则为0（假）。此段摘于链接处文章，详细可参考文章：https://blog.csdn.net/bingqing07/article/details/5785080

2.1输入重定向

< ：从文件中读取数据

在Windows下需要一个已经编译好的程序test.exe及编写好的符合输入的test.txt文本，则可在DOS下直接使用（注：需这2个文件在同一目录，且DOS已经切换到该目录，否则需要指定路径）

test.exe < test.txt

< 符号是Unix、Linux（和DOS）的重定向运算符，该运算符把test.txt文件与stdin流关联起来，将该文件的内容引导至test.exe程序，程序本身并不知道也不关心输入时来自于文件还是键盘，它只知道的一切就是向它传送了一个字符流，然后进行相应处理，直到遇到文件结尾。

2.2输出重定向

> ：把stdout重定向到文件，文件内容会被覆盖

>> ：把stdout重定向到文件，文件内容不会被覆盖，而是在原有基础上追加内容

2> ：把stderr重定向到文件，进行覆盖。

2>> ：把stderr重定向到文件，进行追加。

&> or >& or 2>&1 ：把stdout和stderr作为同一个数据流重定向到文件

&>> ：把stdout和stderr一起进行重定向追加了

(程序命令；程序命令；...)：配合上述格式，可以合并多个程序命令的stdout和stderr来覆盖或追加

注意：stdout和stderr分开输出到不同文件时，必须是stdout在前，stderr在后，也就是2>、2>>、2>&1都需要在正确输出的后面。

具体的写法如下：

command > /path/to/file.out 2> /path/to/error.out
command >> /path/to/file.all.out 2>>/path/to/error.out
command > /path/to/file.all.out 2>&1 == command &> /path/to/file.all.out == command >& /path/to/file.all.out

在Windows下需要一个已经编译好的程序OutPutTest.exe则可在DOS下直接使用.

OutPutTest.exe > OutPutTest.txt

程序的输出结果不会在DOS下打印，而会直接存入OutPutTest.txt 中。符号将输出重定向到该文件，该重定向将stdout从显示设备重定向到OutPutTest.txt文本文件，

注：用 >输出重定向时若没有对应的输出文件时，会自动创建，若已存在，会删除原文件并建立新文件代替。

3.管道：

管道就是一个进程与另一个进程之间通信的通道，它通常是用作把一个进程的输出通过管道连接到另一个进程的输入。它是半双工运作的，想要同时双向传输需要使用两个管道。管道又可以分为匿名管道和命名管道，而shell中使用到的是匿名管道，所以这里仅简单描述匿名管道。

例如命令 ls | grep main.c ，使用了管道来连接了两条命令来执行，能够快速地让我们知道当前目录下是否有 main.c 文件。

管道的本质是内存中的缓冲区，可以看作是打开到内存中的文件。所以需要使用两个文件描述符来索引它，一个表示读端，一个表示写端。并且规定，数据只能从读端读取、只能往写端写入。

管道符号“|”用来连接命令：

command 1 | command 2 | command 3

上述是将command 1的stdout 发送给command 2的stdin，command 2 的stdout 发送给command 3的stdin，最后command 3的会在当前shell进程的子shell进程中执行出来。

4.实例：

4.1输入重定向

test.c:

#include <stdio.h>
#if 1
int main()
{char ch;while ((ch = getchar()) != EOF)     //读取输入字符{putchar(ch);       //输出字符}putchar('\n');return 0;
}
#endif

test.txt:

This is an input redirection test.
这是一个输入重定向测试

运行结果：

4.2输出重定向

OutPutTest.c

#include <stdio.h>
#if 1
int main()
{printf("This is an output redirection test instense\n");return 0;
}
#endif

运行结果：

4.3管道

OutPutTest.c：

#include <stdio.h>
#if 1
int main()
{printf("This is an output redirection test instense\n");return 0;
}
#endif

InputTest.c

#include <stdio.h>
#if 1
int main()
{char ch;printf("This is ths input instense\n");while ((ch = getchar()) != EOF)     //读取输入字符{putchar(ch);       //输出字符}putchar('\n');return 0;
}
#endif

运行结果：