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深入理解Linux文本流

  相信很多人都知道什么是系统文件,但很少人知道文本流是什么,其实文本流不难理解,下面小编就给大家详细介绍下Linux文本流,一起来学习下吧。

  文本流

  文件用于数据的存储,相当于一个个存储数据的房子。我们之前说,所谓的数据是0或者1的序列,但严格来说,Linux以字节(byte)来作为数据的单位,也就是说这个序列每八位(bit)为一个单位(八位二进制对应的十进制范围为0到255)。使用ASCII编码,可以将这样一个字节转换成为字符。所以,在Linux中,我们所说的数据,完全可以用字符表达出来,也就是说文本(text)的形式。

  实际上,如果以bit为单位处理字符的话,机器会更容易读懂和传输,效率会更高。但为什么Linux依然以字节为单位进行处理呢?原因在于,相对于以bit为单位处理数据,以byte为单位可以更容易将数据转化为字符。相对于枯燥的0和1,字符更容易被人读懂 (human readable)。然而,并不是所有的数据都是设计来让人读懂的,比如可执行文件包含的各种字符对于人来说并没有什么意义 (因为可执行文件是为了让机器读懂的)。但Linux依然以字节为单位处理所有文件,这是为了让所有文件能够共用一套接口 (virtual file system),从而减少Linux设计的复杂度。

  (“everything is a file”是通常所流传的UNIX设计的哲学之一,但Linus对此作出纠正,改为“everything is a stream of bytes”。)

  然而,数据不是在找到了自己的房子(file)之后就永远的定居下来。它往往要被读入到内存 (就像是到办公室上班),或者被传送到外部设备(好像去酒店休假),或者搬到别的房子中。在这样的搬迁过程中,数据像是一个个排着队走路的人流,我们叫它文本流(text stream,或者byte stream)。然而,计算机不同设备之间的连接方法差异很大,从内存到文件的连接像是爬山,从内存到外设像是游过一条河。为此,Linux还定义了流 (stream),以此作为修建连接各处的公路的标准。Stream的好处在于,无论你是从内存到外设,还是从内存到文件,所有的公路都是相同的 (至于公路下面是石头还是土地,都可以不用操心)。

  我们再回味一下“everything is a stream of bytes”这句话。信息包含在文本流中,不断在计算机的各个组件之间流动,不断地接受计算机的加工,最终成为用户所需要的某种服务。

  (说句题外话,如果看过骇客帝国的话,一定会对文本流印象深刻。)

 深入理解Linux文本流

  标准输入,标准输出,标准错误与重新定向

  当Linux执行一个程序的时候,会自动打开三个流,标准输入(standard input),标准输出(standard output),标准错误(standard error)。比如说你打开命令行的时候,默认情况下,命令行的标准输入连接到键盘,标准输出和标准错误都连接到屏幕。对于一个程序来说,尽管它总会打开这三个流,但它会根据需要使用,并不是一定要使用。

  想象一下敲击一个

  代码如下:

  $ls

  键盘敲击的文本流(“ls\n”,\n是回车时输入的字符,表示换行)命令行 (命令行实际上也是一个程序)。命令行随后调用/bin/ls得到结果(“a.txt”),最后这个输出的文本流(“a.txt”)流到屏幕,显示出来,比如说:

  代码如下:

  a.txt

  假设说我们不想让文本流流到屏幕,而是流到另一个文件,我们可以采用重新定向(redirect)的机制。

  代码如下:

  $ls 》 a.txt

  重新定向标准输出。这里的》就是提醒命令行,让它知道我现在想变换文本流的方向了,我们不让标准输出输出到屏幕,而是要到a.txt这个文件 (好像火车轨道换轨)。此时,计算机会新建一个a.txt的文件,并将命令行的标准输出指向这个文件。

  有另一个符号:

  代码如下:

  $ls 》》 a.txt

  这里》》的作用也是重新定向标准输出。如果a.txt已经存在的话,ls产生的文本流会附加在a.txt的结尾,而不会像》那样每次都新建a.txt。

  我们下面介绍命令echo:

  代码如下:

  $echo IamVamei

  echo的作用是将文本流导向标准输出。在这里,echo的作用就是将IamVamei输出到屏幕上。如果是

  代码如下:

  $echo IamVamei 》 a.txt

  a.txt中就会有IamVamei这个文本。

  我们也可以用《符号来改变标准输入。比如cat命令,它可以从标准输入读入文本流,并输出到标准输出:

  代码如下:

  $cat 《 a.txt

  我们将cat标准输入指向a.txt,文本会从文件流到cat,然后再输出到屏幕上。当然,我们还可以同时重新定向标准输出:

  代码如下:

  $cat 《 a.txt 》 b.txt

  这样,a.txt的内容就复制到了b.txt中。

  我们还可以使用》&来同时重新定向标准输出和标准错误。假设我们并没有一个目录void。那么

  代码如下:

  $cd void 》 a.txt

  会在屏幕上返回错误信息。因为此时标准错误依然指向屏幕。当我们使用:

  代码如下:

  $cd void 》& a.txt

  错误信息被导向a.txt。

  如果只想重新定向标准错误,可以使用2》:

  代码如下:

  $cd void 2》 a.txt 》 b.txt

  标准错误对应的总是2号,所以有以上写法。标准错误输出到a.txt,标准输出输出到b.txt。

  管道 (pipe)

  理解了以上的内容之后,管道的概念就易如反掌。管道可以将一个命令的输出导向另一个命令的输入,从而让两个(或者更多命令)像流水线一样连续工作,不断地处理文本流。在命令行中,我们用|表示管道:

  代码如下:

  $cat 《 a.txt | wc

  wc命令代表word count,用于统计文本中的行、词以及字符的总数。a.txt中的文本先流到cat,然后从cat的标准输出流到wc的标准输入,从而让wc知道自己要处理的是a.txt这个字符串。

  Linux的各个命令实际上高度专业化,并尽量相互独立。每一个都只专注于一个小的功能。但通过pipe,我们可以将这些功能合在一起,实现一些复杂的目的。

  总结

  文本流,标准输入,标准输出,标准错误

  cat, echo, wc

  》, 》》, 《, |

  上面就是Linux文本流的详细介绍了,本文主要介绍了标准输入、标准输出、标准错误和重定向,那么你对Linux文本流有一定的了解了吗?

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文章名称:《深入理解Linux文本流》
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