第 8 堂课：bash 指令连续下达与数据流重导向

8.1：连续指令的下达

某些情况下，用户可能会连续的进行某些指令的下达。但这些指令之间可能会有关连性，例如前一个指令成功后才可进行下一个指令等。 这些情况就需要使用到特殊的字符来处理。

8.1.1：指令回传值

前面的章节我们一直使用到 bash 终端机环境下的指令操作，而且一直接触到很多的单引号、双引号、钱字号、反单引号、大括号、小括号等等， 其实在该成对的符号内，隐藏了：指令、变量、计算式等的功能！再次了解特殊的符号的用途，请完成底下的练习：

接下来，直接应用一下上面的功能：

指令的运行正确与否与后续的处理有关。Linux 环境下缺省的指令正常结束回传值为 0 ，调用的方式为使用『 echo $? 』即可， 亦即找出 ? 这个变量的内容即可。

上述的练习在让用户了解到，指令回传值是每个指令自己指定的，只要符合 bash 的基本规范即可。

8.1.2：连续指令的下达

指令是可以连续输入的，直接通过分号 (;) 隔开每个指令即可。在没有相依性的指令环境中，可以直接进行如下的行为：

• 列出目前的日期，直接使用 date 即可；
• 使用 uptime 列出目前的系统信息；
• 列出内核信息；

[student@localhost ~]$ date; uptime; uname -r
日  4月 19 15:22:43 CST 2020
 15:22:43 up 48 min,  2 users,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
4.18.0-147.el8.x86_64

如此一口气就可以直接将所有的指令运行完毕，无须考量其他问题。当用户有多个指令需要下达，每个指令又需要比较长的等待时间时， 可以使用这种方式来处理即可。但是，如果想要将这些信息同步输出到同一个文件时，应该如何处理？参考底下两个范例后，说明其差异为何？

[student@localhost ~]$ date; uptime; uname -r > myfile.txt
[student@localhost ~]$ (date; uptime; uname -r ) > myfile.txt

• 具有指令相依性的 && 与 ||

分号 (;) 是直接连续下达指令，指令间不必有一定程度的相依性。但当指令之间有相依性时，就能够使用 && 或 || 来处理。 这两个处理的方式如下：

• command1 && command2
  当 command1 运行回传为 0 时(成功)，command2 才会运行，否则就不运行。
• command1 || command2
  当 command1 运行回传为非 0 时(失败)，command2 才会运行，否则就不运行。

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check
ls: 无法访问 '/dev/shm/check': 没有此一文件或目录
# 确认该文件名是不存在的！

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check || mkdir /dev/shm/check
ls: 无法访问 '/dev/shm/check': 没有此一文件或目录
[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check
drwxrwxr-x. 2 student student 40  4月 19 16:26 /dev/shm/check
# 文件出现了！这是因为 mkdir 的缘故！

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check || mkdir /dev/shm/check
drwxrwxr-x. 2 student student 40  4月 19 16:26 /dev/shm/check
# 再次运作也不会出现 mkdir 的错误！ || 会略过正确消息的动作！

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check && rmdir /dev/shm/check
drwxrwxr-x. 2 student student 40  4月 19 16:26 /dev/shm/check
# 两个指令都分别顺利运作完毕

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check && rmdir /dev/shm/check
ls: 无法访问 '/dev/shm/check': 没有此一文件或目录
# 第一个 ls 的指令失败，因此并没有运行 rmdir 喔！若不信，使用底下指令看看：

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check ; rmdir /dev/shm/check
ls: 无法访问 '/dev/shm/check': 没有此一文件或目录
rmdir: failed to remove '/dev/shm/check': 没有此一文件或目录

假设我们需要一个指令来说明某个文件名是否存在，可以这样处理：

[student@localhost ~]$ ls -d /etc && echo exist || echo non-exist
/etc
exist
[student@localhost ~]$ ls -d /vbird && echo exist || echo non-exist
ls: 无法访问 /vbird: 没有此一文件或目录
non-exist

由于我们只是想要知道该文件是否存在，因此不需要如上表所示，连 ls 的结果也输出。此时可以使用 &> 的方式来将结果输出到垃圾桶，如下所示：

[student@localhost ~]$ ls -d /etc &> /dev/null && echo exist || echo non-exist
exist
[student@localhost ~]$ ls -d /vbird &> /dev/null && echo exist || echo non-exist
non-exist

• 尝试自行撰写小程序

由于上述指令要修改很麻烦，假设我们需要使用『 checkfile filename 』来处理，此时可以撰写一只小脚本来进行此任务。 若该指令可以让所有用户运行，则可将指令写入 /usr/local/bin 目录内。

[root@localhost ~]# vim /usr/local/bin/checkfile
#!/bin/bash
ls -d ${1} &> /dev/null && echo "${1} exist" || echo "${1} non-exist"

[root@localhost ~]# chmod a+x /usr/local/bin/checkfile
[root@localhost ~]# checkfile /etc
/etc exist
[root@localhost ~]# checkfile /vbird
/vbird non-exist

在 checkfile 文件中，第一行 (#!/bin/bash) 代表使用 bash 来运行底下的语法，第二行当中的变量 ${1} 代表在本文件后面所接的第一个参数，因此运行时，就能够直接将要判断的文件名接在 checkfile 后面即可。

8.1.3：使用 test 及 [ 判断式 ] 确认回传值

事实上，前一小节使用 ls 进行确认文件名时，仅需要确认回传值是否为 0 而已。Linux 提供一个名为 test 的指令可以确认许多文件名参数， 常见的参数有：

test 仅会回传 $? 而已，屏幕上不会出现任何的变化，因此如果需要取得回应，就需要使用 echo $? 的方式来查找， 或者使用 && 及 || 来处理。

• 使用中括号 [] 取代 test 进行判别式的处理

由于 test 是直接加在变量判断之前，读者可能偶而会觉得怪异。此时可以使用中括号 [ ] 来取代 test 的语法。 同样以 checkfile 来处理时，该文件的内容应该需要改写成如下：

[root@localhost ~]# vim /usr/local/bin/checkfile
#!/bin/bash
[ -e "${1}" ] && echo "${1} exist" || echo "${1} non-exist"

由于中括号的意义非常多，包括第三堂课通配符当中，中括号代表的是『具有一个指定的任意字符』，未来第九堂课的正规表示法当中， 中括号也具有特殊的字符意义。而分辨是否为『判别式』的部份，就是其语法的差别。请注意，在 bash 环境下，使用中括号替代 test 指令时， 中括号的内部需要留白一个以上的空白字符！如下图标：

[  "$HOME"  ==  "$MAIL"  ]
[□"$HOME"□==□"$MAIL"□]
 ↑       ↑  ↑       ↑

• 自订回传值意义

如果用户想要使用简易的 shell script 创立一个指令，也能够自己设置回传值的意义。

[root@localhost ~]# vim /usr/local/bin/myls.sh
#!/bin/bash
ls ${@} && exit 100 || exit 10

[root@localhost ~]# chmod a+x /usr/local/bin/myls.sh
[student@localhost ~]$ myls.sh /vbird; echo $?
ls: 无法访问 '/vbird': 没有此一文件或目录
10

上述的 ${@} 代表指令后面接的任何参数，因此你可以运行 myls.sh 后面接多个参数都没问题。 由于 exit 可以回传消息，因此可以让用户简易的设置好所需要的回传消息规范。

8.1.4：命令别名

第一堂课开始读者应该就接到到 ls 与 ll 这两个指令，刚开始介绍时，读者们应该知道 ll 是 long list 的缩写。 若将 ll 这个指令用来取代 checkfile 这个脚本，是否可以处理？

[root@localhost ~]# vim /usr/local/bin/checkfile
#!/bin/bash
#[ -e "${1}" ] && echo "${1} exist" || echo "${1} non-exist"
ll -d ${1} && echo "${1} exist" || echo "${1} non-exist"

[root@localhost ~]# checkfile /etc
/usr/local/bin/checkfile: 列 5: ll：命令找不到
/etc non-exist

但是，当你运行 checkfile /etc 时，竟然出现 command not found 的问题！这是为什么？因为系统上真的没有 ll 这个指令， 该指令为使用命令别名暂时创造出来的一个命令的别称 (别名) 而已。若你在 root 的身份输入 alias 与在 student 的身份输入 alias， 那就会得到两个不同身份的命令别名了：

[root@localhost ~]# alias
alias cp='cp -i'
alias egrep='egrep --color=auto'
alias fgrep='fgrep --color=auto'
alias grep='grep --color=auto'
alias l.='ls -d .* --color=auto'
alias ll='ls -l --color=auto'     <==指令别名！
alias ls='ls --color=auto'
alias mv='mv -i'
alias rm='rm -i'
......

[student@localhost ~]$ alias
alias cp='cp -i'
alias egrep='egrep --color=auto'
alias fgrep='fgrep --color=auto'
alias grep='grep --color=auto'
alias l.='ls -d .* --color=auto'
alias ll='ls -l --color=auto'
alias ls='ls --color=auto'
alias mv='mv -i'
alias rm='rm -i'
alias vi='vim'                    <==跟 root 比，多出来的！
......

因此读者应该能知道为何 /bin/ls -d /etc 与 ls -d /etc 输出的结果会有颜色差异的问题了。此外，管理员运行 mv, cp, rm 等管理文件的指令时， 为了避免不小心导致的文件覆盖等问题，于是仅有 root 的身份会加上 -i 的选项，提示管理员相关的文件覆盖问题。 同时，管理员的 vi 与 vim 缺省是不同的软件～一般帐号的 vi 与 vim 则通通是 vim 啊！

让指令不以命令别名的方式运行是相当值得注意的喔！很有趣！

8.1.5：用 () 进行数据汇整

某些时刻管理员可能需要进行一串指令后，再将这串指令进行数据的处理，而非每个指令独自运作。如下列指令的说明：

[student@localhost ~]$ date; cal -3; echo "The following is log"
[student@localhost ~]$ date; cal -3; echo "The following is log" > mylog.txt
[student@localhost ~]$ cat mylog.txt

读者会发现到，原本想要纪录的信息当中，仅有最后一个指令才可以被处理了。若需要每个指令都进行纪录，依据前面的介绍，则必须要如此处理：

[student@localhost ~]$ date > mylog.txt; cal -3 >> mylog.txt; echo "The following is log" >> mylog.txt

指令会变得相当复杂。此时，可以通过数据统整的方式，亦即将所有的指令包含在小括号内，就能够将消息统一输出了。

[student@localhost ~]$ (date; cal -3; echo "The following is log") > mylog.txt

8.2：数据流重导向

某些时刻用户可能需要将屏幕的信息转存成为文件以方便纪录，就是前几堂课就已经谈到过得 > 这个符号的功能。 事实上，这个功能就是数据流重导向。

8.2.1：指令运行数据的流动

从前一小节的说明，读者可以知道指令运行后，至少可以输出正确与错误的数据 ($? 是否为 0)， 某些指令运行时，则会从文件取得数据来处理，例如 cat, more, less 等指令。因此，将指令对于数据的加载与输出汇整如下图：

• standard output 与 standard error output

简单的说，标准输出指的是『指令运行所回传的正确的消息』，而标准错误输出可理解为『 指令运行失败后，所回传的错误消息』。 不管正确或错误的数据都是缺省输出到屏幕上，我们可以通过特殊的字符来进行数据的重新导向！

1. 标准输入　　(stdin) ：代码为 0 ，使用 < 或 << ；
2. 标准输出　　(stdout)：代码为 1 ，使用 > 或 >> ；
3. 标准错误输出(stderr)：代码为 2 ，使用 2> 或 2>> ；

上述的例题练习完毕后，可以将特殊的字符归类成：

• 1> ：以覆盖的方法将『正确的数据』输出到指定的文件或设备上；
• 1>>：以累加的方法将『正确的数据』输出到指定的文件或设备上；
• 2> ：以覆盖的方法将『错误的数据』输出到指定的文件或设备上；
• 2>>：以累加的方法将『错误的数据』输出到指定的文件或设备上；

一般来说，文件无法让两个进程同时打开还同时进行读写！因为这样数据内容会反复的被改写掉，所以你不应该使用如下的方式来下达指令：

command > file.txt 2> file.txt

如果你需要将正确数据与错误数据同步写入同一个文件内，那就应该要这样思考：

• 将错误数据转到正确数据的管在线，然后同步输出
• 将正确数据转到错误数据的管在线，然后同步输出
• 所有的数据通通依序同步输出 (不分正确与错误了)

若同样使用『 find /etc -name '*passwd*' 』这个指令来处理，则读者可以尝试使用底下的方案来运行上述三个数据转管道的动作：

[student@localhost ~]$ find /etc -name '*passwd*' >   ~/find_passwd2.txt 2>&1
[student@localhost ~]$ find /etc -name '*passwd*' 2>  ~/find_passwd2.txt 1>&2
[student@localhost ~]$ find /etc -name '*passwd*' &>  ~/find_passwd2.txt

但请注意指令的输入顺序， 2>&1 与 1>&2 必须要在指令的后面输入才行。

• standard input

有些指令在运行时，你需要敲击键盘才行，这个 standard input 就可以由文件内容来取代键盘输入的意思。 举例来说， cat 这个指令就是直接让你敲击键盘来由屏幕输出信息。

上面的例题中，我们可以通过 [ctrl]+d 的方式来结束输入，但是一般用户可能会看不懂 [ctrl]+d 代表的意义是什么。 如果能够使用 end 或 eof 等特殊关键字来结束输入，那似乎更为人性化一些。你可以使用底下的指令来处理：

[student@localhost ~]$ cat > yourtype.txt << eof
> here is GoGo!
> eof

最后一行一定要完整的输入 eof (上面的范例)，这样就能够结束 cat 的输入，这就是 << 的意义～

8.2.2：管线 (pipe) | 的意义

读者在前几堂课曾经看过类似『 ll /etc | more 』的指令，较特别的是管线 (pipe, |) 的功能。管线的意思是， 将前一个指令的标准输出作为下一个指令的标准输入来处理！流程有点像底下这样的图标：

另外，这个管线命令『 | 』仅能处理经由前面一个指令传来的正确信息，也就是 standard output 的信息，对于 stdandard error 并没有直接处理的能力。如果你需要处理 standard error output ，就得要搭配 2>&1 这种方式来处理才行了。

• 管线仅会处理 standard output，对于 standard error output 会予以忽略
• 管线命令必须要能够接受来自前一个指令的数据成为 standard input 继续处理才行。

常见的管线命令有：

• cut ：裁切数据，包括通过固定符号或者是固定字符位置
• grep ：截取特殊关键字的功能
• awk '{print $N}' ：以空白为间隔，印出第 N 个字段的项目
• sort ：进行数据排序
• wc ：计算数据的行数、字数、字符数
• uniq ：数据依行为单位，进行重复数据的计算
• tee ：将数据转存一份到文件中
• split ：将数据依据行数或容量数切割成数份

建议用户可以 man wc 看一下该指令的选项功能喔！