IO Redirect 与 Pipe

　　对于任何一个进程，在启动时，都会打开三个流：stdin（标准输入）, stdout（标准输出）, stderr（标准错误输出）。Stdout,stderr是process与Display之间，stdin是process与keyboard之间。也就是说系统的标准输入输出，是进程与设备间交流的桥梁。

　　但是在很多情况下，我们的程序数据并不来自于标准输入，我们在使用标准输出时，也不希望写到显示器上，可能是文件，网络，打印机等。这时候就需要IO Redirect来作用了。还有，为了方便使用等，我们希望将写到Stdout的数据作为另外一个进程的输入，其实这也是IO redirect的一种，不过它有个特殊的名字——pipe。

• 1、IORedirect
  • 1.1 File Handle(File Description)
  • 1.2 基本的重定向操作符 > <
    • 1.2.1 右边是文件
    • 1.2.2 右边是FD
  • 1.3 操作符变体 >>
• 2、Pipe

 　　      

1、IO Redirect

1.1 File handle （File Description）

       操作系统内核会为每一个进程分配很多file handler(也叫 File Description)，其中初始时会分配3个handle，用数字0,1,2来表示，分别分配给了stdin, stdout, stderr。其他的则是随着需要分配的。

       这样一来，就可以直接使用0,1,2来表示Stdio了。

在linux上使用lsof -p pid查看一个进程打开了哪些文件。下面是一个查看运行中的top命令的情况：

 

1.2 基本的重定向操作符：>与<

　　< 将标准输入(stdin, 0)重定向，也就是说数据来源不是键盘，而是其他，例如文件等。

　　> 将标准输出(stdout, 1)重定向，也就是说数据不再写到显示器，而是其他地方。

　　其中在 >,< 操作符的左边，只能是FD，右边可能是file,也可以是FD等。此外， <等价于 <1， >等价于1>，所以2> 就是将标准错误输出(stderr, 2)重定向。

　　IO redirect的本质是什么呢？在我看来本质是FD的赋值。怎么理解呢？

　　默认情况下一个，一个进程（例如：ls）是这样的：

对于一个进程而言：
#0 = keyboard
#1 = display
#2 = display

1.2.1 操作符右边是文件

ls >a：代表了 fd1=a
#0 = keyboard
#1 = a
#2 = display

Ls 3>a ：代表了fd3=a

sort<file.txt ：代表了fd0=file.txt

1.2.2 操作符右边是FD

如果希望在多个FD之间进行赋值运算，那么就用>&或者<&。

那么理解上还是 >时赋值运算符，&则是dup2系统调用了。

2>&1的意思就是 对 FD1执行dup2,得到FD1的拷贝，然后赋值给FD2，也就是说FD1指向了谁，FD2也去指向谁。

例如：

3>file.txt 2>&3 代表了：FD3-->file.txt，那么FD2--->file.txt

需要注意的是：>本身不要求文件必须是存在的，但是经过了上述复制并赋值操作和后，启动进程之初就要准备好相应的流，此时就需要文件file.txt必须是存在的。

1.3 变体操作符 >>

如果将stdout或者stderr 重定向到一个文件，但文件里已经有内容，会是什么结果呢？使用 > file时，文件中已有的内容会被truncate掉，也就是文件内容被清除了。

如果想要保留文件内容怎么办呢？

有一个变体操作符：>> 以append的方式重定向。

2、Pipe

       如果希望将输出内容，直接作为另外一个程序的输入，这种技术成为Pipe，能够进行Pipe的进程，必须是父子进程。用“|” 来表示管道。Pipe也是进程间通信的一种技术。

例如：lsof -p pid | grep xxx ，父进程是 lsof, 子进程是grep。

本篇内容适用于 Windows,Linux,Unix等操作系统。