對(duì)話(huà) Unix：您好，shell！

UNIX® 系統(tǒng)中一項(xiàng)最奇特和突出的特性就是其命令行功能。您只需輸入包含一定邏輯關(guān)系的少量文本，即可使用命令行來(lái)將有限的 UNIX 實(shí)用工具組合成無(wú)限的即時(shí)可用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

例如，要在當(dāng)前工作目錄下的文件夾層次結(jié)構(gòu)中查找獨(dú)特文件名的列表，您可在 shell 提示符下輸入以下命令：

find . -type f -print | sort | uniq

該命令行中組合了三種不同的實(shí)用工具：

find 對(duì)指定目錄進(jìn)行深度搜索，在本例中，是對(duì)從 . 或 點(diǎn)（代表當(dāng)前工作目錄）開(kāi)始的文件系統(tǒng)進(jìn)行搜索并生成滿(mǎn)足給定條件的所有項(xiàng)的名稱(chēng)。這里，-type f 告訴 find 只查找文本文件。

sort，顧名思義，將對(duì)列表進(jìn)行處理并生成按字母排序的新列表。

uniq（讀做 “unique），掃描列表，比較列表中的相鄰元素，以去除任何重復(fù)項(xiàng)。例如，假設(shè)您具有以下列表：

清單 1. 列表示例

GrouchoGrouchoChicoChicoGrouchoHarpoZeppoZeppo

uniq 可將列表精簡(jiǎn)為：

清單 2. uniq 命令

GrouchoChicoGrouchoHarpoZeppo

但是，如果首先對(duì) Marx Brothers 的初始列表進(jìn)行排序（在連續(xù)運(yùn)行中對(duì)多次出現(xiàn)的名稱(chēng)進(jìn)行重排），運(yùn)行 uniq 會(huì)生成以下結(jié)果：

清單 3. 運(yùn)行 uniq

ChicoGrouchoHarpoZeppo

要了解 find、sort 和 uniq 的更多擴(kuò)展特性，請(qǐng)參閱您的 UNIX 系統(tǒng)中每種實(shí)用工具的 man 頁(yè)。

輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和全部數(shù)據(jù)

獨(dú)立使用 find 時(shí)，總是以文件系統(tǒng)的內(nèi)容作為輸入數(shù)據(jù)。但是 sort 和 uniq 則需要從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備 (stdin) 請(qǐng)求數(shù)據(jù)輸入。多數(shù)情況下，您會(huì)使用鍵盤(pán)作為 stdin：例如，您需要輸入要排序的數(shù)據(jù)行。

默認(rèn)情況下，find 在標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備（stdout，通常是您的終端窗口）上打印結(jié)果。sort 和 uniq 都將輸出打印到 stdout。

為了說(shuō)明 stdin 和 stdout，您可在終端窗口中輸入以下文本（假設(shè)前面的百分號(hào) (%) 為您的 shell 提示符）：

清單 4. stdin 和 stdout

% sortmustachehornhatControl-D

sort 從 stdin 讀取您輸入的三行文本，并對(duì)其進(jìn)行排序，然后將結(jié)果寫(xiě)出到 stdout。圖 1 所示為從命令行運(yùn)行 sort 和多數(shù) Unix 命令行實(shí)用工具的示意圖。

圖 1. 典型 UNIX 命令行實(shí)用工具從 stdin 讀取并寫(xiě)入到 stdout

某些實(shí)用工具，例如 find 并不從 stdin 讀取內(nèi)容。它們是從系統(tǒng)資源（例如文件系統(tǒng)或系統(tǒng)內(nèi)核）讀取需要處理的數(shù)據(jù)，然后將結(jié)果寫(xiě)入到 stdout。要直觀查看 find 的工作方式，請(qǐng)參見(jiàn)以下的圖 2。

圖 2. 某些實(shí)用工具從系統(tǒng)資源讀取數(shù)據(jù)并將結(jié)果寫(xiě)入到 stdout

除了使用 stdin 和 stdout 之外，UNIX 命令還將生成的錯(cuò)誤消息輸出到一種特殊出口以便進(jìn)行診斷，該出口通常并不是強(qiáng)制的。此出口稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤設(shè)備（通常簡(jiǎn)稱(chēng)為 stderr）。圖 3 所示為運(yùn)行實(shí)用工具的簡(jiǎn)單命令行。

圖 3. Unix 命令生成錯(cuò)誤并輸出到特殊通道，即標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤設(shè)備

如圖 3 中所示，多數(shù) UNIX 命令從終端讀取輸入，將結(jié)果發(fā)送到終端，并將錯(cuò)誤打印到終端上。默認(rèn)情況下，除非另行指定，您的終端既是 stdin 的數(shù)據(jù)源，也是 stdout 和 stderr 的輸出目標(biāo)。

數(shù)據(jù)傳輸

不過(guò)，您可更改 stdin 的源以及 stdout 和 stderr 的目標(biāo)。您可強(qiáng)制 stdin 從文本文件、設(shè)備（比如連接到計(jì)算機(jī)的探頭）或網(wǎng)絡(luò)連接中進(jìn)行讀取。類(lèi)似地，您可將輸出結(jié)果發(fā)送到文件、設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)連接。在 UNIX 中，所有資源都被視作文件，因此某種源或目標(biāo)很容易作為另外的源或目標(biāo)而被接受或產(chǎn)生。

更改進(jìn)程數(shù)據(jù)的源和目標(biāo)被稱(chēng)為重定向。您可重定向 stdin 以從文件或其他源讀取數(shù)據(jù)，還可分別對(duì) stdout 和 stderr 重定向以將數(shù)據(jù)寫(xiě)到終端窗口之外的其他位置。在許多情況下，如前面所列出的初始 find 命令中，您還可重定向?qū)嵱霉ぞ咭詮钠渌ぞ呓邮蘸蜑樗鼈儺a(chǎn)生所需的數(shù)據(jù)。這就是管道 (|) 的用途。您可在命令中通過(guò)管道來(lái)生成進(jìn)程鏈路，即將某條命令的數(shù)據(jù)發(fā)送到下一條命令，這類(lèi)似于通過(guò)銅管將水從熱水器傳輸?shù)较词殖刂小?/p>

圖 4 所示為 find . -type f -print | sort | uniq 命令的示意圖。

圖 4. 通過(guò)管道進(jìn)行鏈接的三個(gè)實(shí)用工具的示意圖

find 命令的 stdout 成為 uniq stdin，然后 uniq 的 stdout 又成為 sort 的 stdin。最后，sort 將結(jié)果打印到其標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備，即所連接的終端窗口上。這些命令的 stderr 未進(jìn)行重定向，因此所有三個(gè)實(shí)用工具都會(huì)將錯(cuò)誤消息打印到終端上。（來(lái)自三個(gè)實(shí)用工具的錯(cuò)誤消息會(huì)混在一起，但保持正確的順序。）

如有需要，您可進(jìn)一步擴(kuò)展管道，將 uniq 的輸出重定向到另外的實(shí)用工具。這只需使用另一個(gè)管道即可對(duì)轉(zhuǎn)換進(jìn)行擴(kuò)展。例如，您可在命令之后附加 | less 以使用 less 對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行分頁(yè)，或者您可添加 | wc -l 以統(tǒng)計(jì)獨(dú)特文件名的數(shù)目。（wc 為 Word count 的首字母縮寫(xiě)，wc 可統(tǒng)計(jì)字符、單詞和行數(shù)。）

此外，您還可使用 > 來(lái)將整個(gè)命令序列的輸出結(jié)果保存到一個(gè)文件中（這將覆蓋現(xiàn)有的文件內(nèi)容）。您可使用 >> 以將命令輸出結(jié)果附加 到現(xiàn)有文件之后（如果文件不存在，則創(chuàng)建新文件）。

另一個(gè)有用的重定向是 <。圖 5 所示為如何重定向 stdin 以從文件中進(jìn)行讀取。命令 sort 從指定文件中讀取單詞列表并按字母順序進(jìn)行排序。

圖 5. 重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入以讀取文件內(nèi)容

您常常會(huì)需要捕獲 stdout 和 stderr。例如，如果您正在運(yùn)行大型的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)，則可能要檢查執(zhí)行過(guò)程中的中間輸出以及可能出現(xiàn)的任何錯(cuò)誤。您可使用重定向語(yǔ)法的一些變種來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能：|&, >&, >>& 可分別對(duì) stdout 和 stderr 實(shí)現(xiàn)管道、創(chuàng)建、附加功能。圖 6 所示為如何將 stdout 和 stderr 合并到單一的輸出流。

圖 6. 合并標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤設(shè)備

Z shell 介紹

包括 Bourne shell (bash) 和 Korn shell (ksh) 在內(nèi)的多數(shù)現(xiàn)代 Unix shell 都支持這里提到的重定向功能，盡管在這些 shell 中具體語(yǔ)法可能存在細(xì)微差別。（請(qǐng)查看您的 shell 文檔以了解詳細(xì)信息）。

重定向中的多數(shù)操作符在所有的 Unix shell 中已經(jīng)連續(xù)使用了至少 25 年。但是，多數(shù) shell 并沒(méi)有提供新的特性或采用新方式來(lái)應(yīng)用重定向。例如，多數(shù) shell 只能將輸入重定向到單個(gè)文件，因此您必須使用如 tee 等實(shí)用工具來(lái)輸出到多個(gè)目標(biāo)。（類(lèi)似于水管工人使用的 T 型管 (Tee)，tee 只支持單個(gè)或兩個(gè)輸出。）這里提供一個(gè)使用 bash 作為 shell（命令行解釋器）的示例：

清單 5. bash 示例

bash$ lstellmebash$ cat tellmeecho Your current login, working Directory, and system are...whoamipwdsystemnamebash$ bash < tellme |& tee logYour current login and working directory are...strike/home/strikebash: systemname: command not foundbash$ lstellme logbash$ cat logYour current login and working directory arestrike/home/strikebash: systemname: command not found

盡管 UNIX shell 具有較高的專(zhuān)用性，且通常使用鍵盤(pán)進(jìn)行交互，但某些 shell 如 bash 等也能從文件讀取輸入內(nèi)容。（實(shí)際上，stdin 也是一種文件。）在前面的片段中，短語(yǔ) bash < commands 告訴 bash 執(zhí)行在文件 tellme 中找到的命令列表。短語(yǔ) |&tee log 將 bash 的 stdout 和 stderrto 通過(guò)管道重定向到 tee 實(shí)用工具，后者將其 stdin 打印到 stdout 和 文件 log 中。

但是，如果您打算使用 bash 來(lái)處理多個(gè)文件，該怎么辦呢？cat file1 file2 file3 | bash 是一種可行的方法，這也許也是唯一的一種方法，因?yàn)樵?bash 中并不支持如 bash < file1 < file2 < file3 的語(yǔ)法。

而且，bash 無(wú)法將輸出重定向到多個(gè)目標(biāo)。例如，您可從 bash 命令行中輸入指令 bighairyscript > ~/log | mail -s "Important stuff" team。

但在相對(duì)較新的 shell 如 Z shell（zsh；請(qǐng)參閱參考資料）中，可以在同一命令行內(nèi)處理多個(gè)輸入和輸出。例如，使用以下命令可將 stdout 保存到名為 log 的文件中并通過(guò)電子郵件發(fā)送給您自己：

清單 6. Z shell

zsh% bash < tellme > log | mail -s "Who you are" 'whoami'bash: line 4: systemname: command not foundzsh% <logYour current login, working Directory, and system are...strike/home/strike

（短語(yǔ) “whoami運(yùn)行命令 whoami 并將該命令的結(jié)果插入到短語(yǔ)所在位置。它類(lèi)似于在運(yùn)行命令行的其他部分之前先運(yùn)行一條短小 shell 命令。）

現(xiàn)在我們對(duì)上一條命令從左向右進(jìn)行分析。bash 命令創(chuàng)建文件 log 并將在 tellme 文件中找到的命令的 stdout 發(fā)送給您自己。由于 stderr 沒(méi)有通過(guò) > 或管道進(jìn)行定向，因此錯(cuò)誤消息將被打印到 stdout。命令 <log 為另一個(gè) Z shell 快捷方式，它與 cat 相同。（因此，命令 > file 等同于 cat > file。）

Z shell 還可處理多個(gè)輸入重定向。Z shell 命令行 cat < file1 < file2 < file3 等同于 cat file1 file2 file3。顯然，原有語(yǔ)法較后者更加繁瑣，總的來(lái)說(shuō)，多個(gè) stdout 重定向要更加常用的多。但是，如果您要運(yùn)行的實(shí)用工具不接受多個(gè)輸入?yún)?shù)，則可使用 Z shell 的多個(gè)輸入重定向。

Z shell 中還具有其他新特性，包括更好的 globbing（通配符匹配）、先進(jìn)的模式匹配和擴(kuò)展的命令自動(dòng)完成系統(tǒng)，從而減少您在命令行中的字符輸入。本系列中的后續(xù)兩篇文章將進(jìn)一步探討 Z shell。

Shell 技巧

通過(guò)一些功能強(qiáng)大的命令行組合，能明顯提高您的工作效率。這些命令可以在所有的 shell 中工作，而不僅僅是 zsh。

使用 tar 為任何目錄創(chuàng)建包括符號(hào)鏈接在內(nèi)的完整副本：

tar cf - /path/to/original |　　(mkdir -p /path/to/copy; cd /path/to/copy; tar xvf -)

第一個(gè) tar 命令將目錄 /path/to/original 進(jìn)行歸檔并將歸檔文件寫(xiě)到 stdout，創(chuàng)建 (c) 選項(xiàng)后面使用的連字符 (-) 表示 stdout。括號(hào)中的命令為一個(gè) subshell：subshell 中的命令不會(huì)影響當(dāng)前 shell 的環(huán)境。mkdir -p 創(chuàng)建指定目錄，包括任何需要?jiǎng)?chuàng)建的中間目錄；cd 命令則切換到新目錄。第二個(gè) tar 命令從 stdin 讀取歸檔文件并進(jìn)行展開(kāi)，展開(kāi) (x) 選項(xiàng)后面使用的連字號(hào)表示 stdin。

要在保存命令序列的 stdout 同時(shí)進(jìn)行查看，可使用 less -O file 。-O 選項(xiàng)會(huì)將 stdin 復(fù)制到指定的 file 中。如下例所示：

sort /etc/aliases | less -Osorted

如果目錄中包含數(shù)千個(gè)文件，則您的 shell（包括 zsh，取決于文件數(shù)目及其名稱(chēng)）可能無(wú)法使用通配符匹配來(lái)列舉出所有文件，因?yàn)槊钚型ǔ＞哂幸欢ǖ淖址麛?shù)限制。因此，類(lèi)似以下 shell 腳本：

foreach i (*)...end

可能會(huì)執(zhí)行失敗。（當(dāng)超出允許命令行長(zhǎng)度時(shí)，您可能看到類(lèi)似 Line length exceeded 的消息。）如果出現(xiàn)此類(lèi)錯(cuò)誤，可使用管道 xargs 實(shí)用工具。xargs 命令可從管道中讀取數(shù)據(jù)并為每行讀取內(nèi)容運(yùn)行指定命令。

例如，如果您要查找服務(wù)器上的所有引用 www.example.com 的網(wǎng)頁(yè)，可使用以下命令行：

% find / -name '*HTML' -print　| xargs grep -l 'www.example.com'　| less -Opages

xargs 接收來(lái)自 find 的文件名并重復(fù)運(yùn)行 grep -l 以處理每個(gè)文件，而不論有多少個(gè)文件。（grep -l 在發(fā)現(xiàn)一個(gè)匹配項(xiàng)之后即打印文件的名稱(chēng)并停止在該文件中的進(jìn)一步匹配。） less 允許您對(duì)結(jié)果進(jìn)行分頁(yè)并將列表保存在文件指定頁(yè)中。命令結(jié)果為包含字符串“www.example.com的文件名列表。

對(duì)話(huà)之旅正式開(kāi)始

本文為您介紹了有關(guān) Unix shell 的基礎(chǔ)知識(shí)。后續(xù)文章將更深入地討論命令行工具的更多內(nèi)容以及使用技巧。通過(guò)靈活運(yùn)用 UNIX 命令行功能，可實(shí)現(xiàn)從文件系統(tǒng)到整個(gè)本地局域網(wǎng)的所有信息和系統(tǒng)管理的透明化。