2.2.1 重定向
重定向是指改变进程输入/输出的对象。例如Linux中进程默认输出的对象是显示器，但很多时候，用户需要改变进程输出的对象，例如将它的输出保存到文件中，便于debug查错，此时就要用到重定向。一个进程的输入和输出有哪些，分别是和哪些设备关联的，如何改变进程的输入和输出，如何使得一个进程的输出成为另一个进程的输入，以及如何进行实际的重定向操作等等，这些都是本节要说明和解决的问题。
1.进程默认的标准I/O流文件
每个进程创建时都会打开3个标准I/O流文件。
● 标准输入流文件，使用stdin表示，通常对应键盘的输入，文件描述符为0，C语言中调用的scanf函数读取的就是stdin。
● 标准输出文件，使用stdout表示，通常对应屏幕的输出，文件描述符为1，C语言中调用的printf函数就是向stdout写入数据。
● 标准错误输出文件，使用stderr表示，文件描述符为2，C语言中调用的perror函数就是向stderr写入数据。
默认情况下，stdin、stdout和stderr会指向同一个文件，即控制终端的设备文件，具体示例说明如下。
Linux使用控制终端（Control Terminal）来统一表示进程所关联的终端，具体内容参考本书配套免费电子书《Linux快速入门与实战——扩展阅读与实践教程》中的“扩展阅读2：Linux交互过程”部分。
（1）运行在虚拟终端上的进程
1）打印虚拟终端信息，系统显示/dev/tty1，如图2-2所示。在该终端上运行ping程序，命令如图2-2所示，那么ping进程的控制终端对应的设备文件就是/dev/tty1。
图2-2 ping运行图
2）使用lsof来查看ping所打开的文件，命令如下。
lsof是一个Linux命令，它可以列出进程和文件之间的关系，例如列出某个进程打开的所有文件，或者是列出打开了某个文件的所有进程等。本书使用lsof只是为前面所述结论提供一种验证手段。CentOS 8最小化安装中并没有自带lsof命令，如果要使用该命令，需要参考3.2节中的方法自行安装。
lsof输出结果如下，可以看到ping进程的stdin（对应文件描述符0）、stdout（对应文件描述符1）和stderr（对应文件描述符2）打开的文件都是/dev/tty1，即控制终端的设备文件。
（2）运行在伪终端上的进程
1）在伪终端上运行ping程序，命令如下，此时ping进程控制终端的设备文件是/dev/pts/0。
2）使用lsof来查看ping所打开的文件，命令如下。
同样可以看到ping进程的stdin（对应文件描述符0）、stdout（对应文件描述符1）和stderr（对应文件描述符2）打开的文件都是/dev/pts/0，即控制终端的设备文件。
综上所述，默认情况下，进程的stdin、stdout和stderr都同控制终端的设备文件相关联。
2.重定向操作示例。
综上所述，所谓重定向，就是解除进程的stdin、stdout和stderr 同控制终端的设备文件的关联，转而和其他文件相关联。本小节将介绍典型的重定向操作示例，具体说明如下。
重定向可以带来很多好处：假如stdin变成普通文件，scanf读取的就是普通文件，而不是键盘的输入，这样可以实现自动重复输入，在测试时特别有用；如果stdout是普通文件，printf的内容就会输出到普通文件中存储起来，即使程序退出也可以看到之前程序所输出的信息。
（1）示例1：使用 < 实现stdin重定向
1）使用read命令从stdin中读取一行数据，并将其保存在指定的变量name中。具体命令如下，此时stdin是控制终端的设备文件，read读取的是键盘输入。
2）在键盘上输入hello，如下所示。
3）按〈Enter〉键后，read读取hello，存储在变量name中并返回。使用echo显示变量name的值进行验证。
4）使用< 将read的stdin和普通文件/etc/hostname相关联。命令如下，此时read命令不再读取键盘输入，而是以/etc/hostname文件的内容作为输入。
5）该命令执行后，使用echo来显示变量name的值，进行验证，结果显示如下，name中存储的是/etc/hostname的文件内容。
（2）示例2：使用 > 实现stdout重定向
1）使用echo命令将字符串输出到stdout，stdout默认是控制终端的设备文件，本例中控制终端是虚拟终端，虚拟终端的输出对应显示器，因此，echo命令执行后，会在计算机屏幕（显示器）上打印信息，如下所示。
2）使用> 将stdout和普通文件/tmp/a关联，命令如下。此时echo向stdout的输出将不再打印在屏幕上，而是输出到/tmp/a文件中。
3）打印 /tmp/a的内容进行验证，命令如下，可以看到该文件存储的内容正是echo所输出的“hello world”。
> 会清除重定向文件（如/tmp/a）的内容，如果不清除已有内容，而是要追加内容的话，可以使用 >>。
（3）示例3：stderr重定向
1）Linux命令执行的错误信息将会输出到stderr，stderr默认是控制终端的设备文件，而本例中控制终端是虚拟终端，虚拟终端的输出对应显示器，因此错误信息会打印在虚拟终端所在的计算机的屏幕上。例如普通用户由于没有访问/root的权限，“ls /root”会报错，报错信息就打印在屏幕上，命令如下。
2）使用> 将ls的stderr和普通文件相关联，这样，ls的报错信息会输出到/tmp/a文件中，而不是打印在屏幕上。注意stderr和stdout重定向的用法还有点区别，stdout的重定向直接使用> 即可，stderr如果也直接使用>的话，就会和stdout混淆在一起。因此，bash使用数字2来表示stderr，再加上重定向输出符号 >，就可以表示stderr的重定向了。命令如下，注意数字2和> 之间不能有空格，>和/tmp/a之间可以有空格也可以没有空格，命令如下。
bash使用数字1表示stdout，这样，分别用1和2就可以同时实现stdout和stderr的重定向了。由于bash默认的输出是stdout，因此，一般情况下不需要用数字1来指定stdout。
（4）示例4：stdout和stderr重定向混合使用
重定向中，2>&1是常见的用法，例如下面的命令实现了将stderr和stdout都输出到/dev/null的功能。
上述命令说明如下。
● >/dev/null中 > 前面没有数字，默认是stdout，即stdout是/dev/null文件，/dev/null是一个特殊的字符设备文件，它会丢弃所有向它写入的内容，又称为空设备。
● 2>&1中2表示stderr，即stderr同&1文件相关联，那么&1又表示什么文件呢？前面说过数字1表示stdout，那是1在 >的左边没有歧义。但此处1在 >的右边，既可以表示名字为1的普通文件，也可以表示stdout，因此，bash在1前面加上一个&，那么&1就表示stout，这样就不会混淆。总之，2>&1表示stderr就是stdout，它们关联同一个文件。加上前面指定了stdout是/dev/null，因此，stderr也是/dev/null。
● 因为/dev/null是空文件，stdin和stdout都是/dev/null，因此，该命令的标准输出信息和错误信息都会被丢弃。
（5）示例5：使用管道 | 实现重定向
管道 | 可以使得进程A的输出，作为进程B的输入，这样，进程A的输出本来是要打印在屏幕上的，结果被重定向到进程B，而进程B本来是要从键盘读取数据的，结果被重定向到A。
管道有多个好处：首先，它可以实现多个命令的组合，每个命令完成一项工作，组合起来就可以完成复杂的工作；其次，命令之间数据的传输直接通过管道完成，而不用通过写入/读取硬盘上的文件来完成，这样可以大大降低I/O开销。
管道使用示例如下，ps -A可以输出所有进程的信息，如果想知道哪个进程的控制终端是tty1，就可以使用grep命令来过滤ps-A的输出信息，得到包含tty1的字符串，命令如下。
上述命令和参数说明如下。
● ps-A输出所有进程的信息。
● 管道 | 将ps-A的输出作为grep命令的输入。
● grep tty1以ps-A输出的内容作为输入，过滤得到所有包含tty1的字符串。