1. 引言
大多数 shell 都能改变应用程序的输入输出流向，将输出从终端转向文件或其他应用，或从文件读取输入替代终端。本文将深入探讨 Linux 中的管道（pipe）和重定向（redirection）机制。
2. 标准输入与输出
理解 shell 重定向前，需先掌握标准输入输出流程：
- 所有应用都有三个文件描述符：标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误（stderr）
- 标准输入：交互式程序的默认输入源，终端运行时通常关联键盘
- 标准输出：程序默认输出目标，通常关联终端，但可能因性能缓冲（尤其网络环境）
文件描述符 ID：stdin=0，stdout=1，stderr=2（POSIX 标准定义）
3. 重定向输出到文件
3.1 基础重定向
将程序输出写入文件而非终端，使用 > 操作符：
ls > files
执行后：
$ cat files
file1
file2
...
3.2 追加模式
使用 >> 追加内容（避免覆盖原文件）：
echo "First line" > log.txt
echo "Second line" >> log.txt
3.3 重定向标准错误
单独重定向错误输出需指定文件描述符 ID（stderr=2）：
cat missing_file.txt 2> errors.log
同时重定向 stdout 和 stderr（bash/zsh 支持）：
command &> all_output.log
3.4 文件描述符操作
合并 stderr 到 stdout（常用技巧）：
command 2>&1
交换 stdout 和 stderr（需临时文件描述符）：
command 3>&2 2>&1 1>&3
⚠️ 踩坑：此语法在 bash 和 zsh 中行为不同，zsh 可能导致两者都输出到 stdout
3.5 多重定向
同时重定向不同描述符：
command > output.log 2> errors.log
合并到同一文件：
command > all.log 2>&1
4. 从文件读取输入
将文件内容作为程序输入使用 < 操作符：
sort < names.txt
等同于用户手动输入文件全部内容，但文件结束符（EOF）会自动触发程序处理完成。
5. 应用间管道
5.1 基础管道
用 | 连接应用（前一个 stdout 作为后一个 stdin）：
ls -l | grep ".txt"
默认 stderr 不进入管道，仍会输出到终端
5.2 处理标准错误
将 stderr 纳入管道：
command 2>&1 | less
仅管道 stderr（需交换描述符）：
command 3>&1 1>&2 2>&3 | grep "error"
5.3 管道链组合
构建复杂处理链（以 Docker 镜像统计为例）：
docker images | cut -d' ' -f1 | tail -n +2 | sort -u | wc -l
处理流程：
docker images：获取所有镜像列表cut -d' ' -f1：提取第一列（镜像名）tail -n +2：跳过标题行sort -u：去重排序wc -l：统计行数（即镜像数量）
许多命令（如 git 的 plumbing 命令）专为管道链设计
5.4 命名管道
跨进程通信的高级用法：
# 创建命名管道
mkfifo my_pipe
# 终端A：写入管道
ls -l > my_pipe
# 终端B：读取管道
cat < my_pipe
命名管道以文件形式持久化，适合构建系统级通信通道。
6. 总结
重定向和管道是 Linux 命令行的核心能力：
- 文件重定向：
>/>>控制输出，<控制输入 - 描述符操作：
2>&1合并错误流，&>同时重定向 - 管道链：
|构建高效处理流水线 - 命名管道：实现持久化进程通信
掌握这些技巧，能用简单命令组合解决复杂问题——这正是 Unix 哲学的精髓所在。