Linux操作系统中的标准、重定向输入输出、过滤器和管道符的使用

目录

一、常见输入方式简介

1.1.标准输入文件

1.2.标准输出文件

1.3.标准错误文件

1.4.重定向输入

1.5.重定向输出

二、过滤器和管道（两者通常搭配使用）

2.1.过滤器

2.2.管道

三、使用详解

3.1.过滤器

3.1.1.grep过滤器

3.1.2.wc过滤器

3.1.3.cut过滤器

3.1.4.sort过滤器

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一、常见输入方式简介

1.1.标准输入文件

普通情况下，常见的输入源即是鼠标和键盘，并且键盘是shell中默认的标准输入文件。

1.2.标准输出文件

在Linux中，shell将显示器作为其执行的任何命令的默认输出设备。因此显示器被称之为标准输出文件。

案例：发出ls命令时，shell执行命令并将其输出发送到标准输出文件（文件描述符0表示标准输入文件，文件描述符1则表示标准输出文件，文件描述符2则描述标准错误文件）

1.3.标准错误文件

shell实用程序在显示器上显示错误信息。错误信息的原因可能有很多种，比如，输入无效指令或者用户没有权限的执行，因而显示器也是标准错误文件。

1.4.重定向输入

通常情况下，程序或则命令都是从终端接受用户的输入信息，如常见的鼠标，键盘等。而重定向输入它是指一种可将输入从文件中读取，而不需要手动键入的一种方式。

Linux中输入重定向符号是 `<`。

示例用法：

1.command < file.txt：将命令的输入从文件 “file.txt" 中读取。

2.command1 | command2 < file.txt：将命令 "command1" 的输出通过管道传递给 "command2"，同时将 “command2" 的输入从文件 'file.txt' 中读取。

通过使用输入重定向，我们可以方便地将预先准备好的文件内容作为命令或程序的输入，而不需要手动逐行输入。这在处理大量输入数据、自动化操作或批量处理任务时非常有用。同时，输入重定向还可以与其他操作符（如输出重定向和管道）结合使用，以实现更复杂的输入输出操作和数据处理。

1.5.重定向输出

同理，重定向输出是一种将程序或命令的输出从默认的位置（如终端或控制台）转移到其他位置或文件的过程。

Linux中使用特定的符号来实现输出重定向。

示例：

1.>：将输出重定向到一个文件，并覆盖该文件的内容。例如：command > file.txt。

2.>>：将输出附加到一个文件的末尾，而不会覆盖原有内容。例如：command >> file.txt。

3.2>：将错误输出重定向到一个文件。例如：command 2> error.txt。

4.&>：将标准输出和错误输出都重定向到一个文件。例如：command &> output.txt。

通过使用这些重定向符号，我们可以将程序或命令的输出导向到文件中，以便日后查看、分析或进行其他操作。

二、过滤器和管道（两者通常搭配使用）

2.1.过滤器

在计算机科学中，过滤器（Filter）是指一种用于处理数据流或输入数据，并根据特定条件筛选、转换或操作数据的组件或程序。过滤器通常被用于从输入数据中选择、删除或修改特定的元素或信息，以便获得所需的结果。

过滤器可以执行各种不同的操作，包括但不限于以下几种：

1. 数据筛选：过滤器可以基于条件来筛选输入数据，选择满足特定条件的数据项。例如，可以使用过滤器从一组数字中选择所有大于某个阈值的数字。

2. 数据转换：过滤器可以对输入数据进行转换，将其转换为不同的数据格式或表示形式。例如，可以使用过滤器将输入的文本数据中的大写字母转换为小写字母。

3. 数据修剪：过滤器可以删除或修剪输入数据中的无关信息或不需要的部分。例如，在处理日志文件时，可以使用过滤器删除其中的注释或空白行。

4. 数据增强：过滤器可以添加或修改输入数据，以增强其内容或性质。例如，可以使用过滤器在图像数据中应用滤镜或图像处理算法，以改变其外观或增强其特征。

2.2.管道

管道（Pipe）是一种用于连接多个程序或进程的通信机制，允许数据在它们之间以流的方式传递。通过使用管道，一个程序的输出可以直接作为另一个程序的输入，实现数据的连续传输和处理。

例如， “command1 | command2” 表示将 command1 的输出作为command2的输入。

linux中管道使用竖线符号 `|` 表示。

管道的一些特点和应用包括：

1. 节省内存：通过使用管道，数据可以逐个元素地流过处理程序，而不需要一次性将整个数据集加载到内存中。这样可以节省大量的内存空间，特别是在处理大量数据时。

2. 实现数据流处理：管道允许数据以流的方式被处理，而不需要等待整个数据集就绪。这对于实时数据处理和连续流数据非常有用，如日志处理、数据清洗和实时监控等场景。

3. 模块化和可组合性：通过将多个程序连接起来，可以实现模块化和可组合的数据处理流程。这样可以将复杂任务分解为多个较小的、可复用的部分，并将它们通过管道连接起来。

4. 各种数据处理操作：管道可以用于各种数据处理任务，如数据过滤、数据转换、数据聚合、数据分析等。它们可以组合使用不同的程序来实现特定的数据处理需求。

三、使用详解

3.1.过滤器

由上边的基本介绍所知，过滤器（Filter）适合用于处理、过滤数据流，而管道允许数据以数据流的方式进行传输，这就使得两者之间经常搭配在一起使用。

eg：ps -ef | grep mysql

3.1.1.grep过滤器

在 Linux 中，grep 命令是用于搜索和过滤文件内容的工具。它支持多种正则表达式来进行模式匹配和过滤。grep过滤器搜索文件中特定样式的字符并显示包含那个样式的所有行。在文件中搜索的此样式被称为正则表达式。grep过滤器在不指定正则表达式的情况下无法使用（默认指定的时基本正则表达式）。

使用语法：

grep [option(s)] pattern [filename]

grep命令中的文件名是可选的。如果没有文件名，grep等待标准输入。输入一行后，grep在行中搜索正则表达式，如果包含该特定表达式就显示此行。用户指示输入结束时（Ctrl + d），执行才结束。

下面是一些常用的正则表达式语法：

grep过滤器选项，用于更改命令的输出。

案例：

3.1.2.wc过滤器

用于计算磁盘文件或者标准输入文件中的行数、字数和字符数，如果没有文件名，同样也是跟我们的grep过滤器操作一样，也是等待标准输入。标准输入完成之后，按ctl + d结束。

使用语法：

wc [option] [filename]，其中的默认选项包括以下的三个

wc过滤器的选项

案例：

3.1.3.cut过滤器

当需要从特定命令（例如ls和who）的输出抽取特定列时可以使用我们的cut过滤器

使用语法：

cut [options] [filename]

使用参数选项

案例：

3.1.4.sort过滤器

sort过滤器按升序排列标准输入中的每行。需要输入sort命令，然后输入sort命令，然后输入想要排序的数据，接着需要按Ctrl + d键来排列数据

案例：

-f选项