Shell高级——进程替换vs管道

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1、问题引入 

这里将Shell中的“进程替换”与“管道”放在一起讲，是因为两者的作用几乎类似。

进程替换：将一个命令的输出结果传递给另一个（组）命令。

管道：将两个或者多个命令连接到一起，把一个命令的输出作为下一个命令的输入，以这种方式连接的两个或者多个命令就形成了管道。

它们都是将一个命令的输出传递给另一个命令，那么它们有什么区别呢？

我们首先看一个使用管道的例子。

xjh@ubuntu:~/iot/tmp$ echo "http://c.biancheng.net/shell/" | read
xjh@ubuntu:~/iot/tmp$ echo $REPLYxjh@ubuntu:~/iot/tmp$ 

以上代码输出结果总是为空，因为 echo $REPLY 命令在父 Shell 中执行，而 read 命令在子 Shell 中执行，当 read 执行结束时，子 Shell 被销毁，REPLY 变量也就消失了。

管道中的命令总是在子 Shell 中执行的，任何给变量赋值的命令都会遭遇到这个问题。

使用read读取数据时，如果没有提供变量名，则读取到的数据将存放到环境变量 REPLY中。

 

2、进程替换

Shell 的“进程替换”可以用来解决这种麻烦。Shell 进程替换有两种写法：

一种用来产生标准输出，借助输入重定向，它的输出结果可以作为另一个命令的输入：

<(commands)

另一种用来接受标准输入，借助输出重定向，它可以接收另一个命令的输出结果：

>(commands)

其中commands可以是命令列表，命令之间用分号隔开，另外<或>与圆括号之间是没有空格的。

【1】例如，为了解决上面遇到的问题，我们可以像下面这样使用进程替换：

read < <(echo "http://c.biancheng.net/shell/")
echo $REPLY

整体上来看，Shell 把echo "http://c.biancheng.net/shell/"的输出结果作为 read 的输入。<()用来捕获 echo 命令的输出结果，<用来将该结果重定向到 read。

注意，两个<之间是有空格的，第一个<表示输入重定向，第二个<和()连在一起表示进程替换。

本例中的 read 命令和第二个 echo 命令都在当前 Shell 进程中运行，读取的数据也会保存到当前进程的 REPLY 变量，大家都在一个进程中，所以使用 echo 能够成功输出。

而在前面的例子中我们使用了管道，echo 命令在父进程中运行，read 命令在子进程中运行，读取的数据也保存在子进程的 REPLY 变量中，echo 命令和 REPLY 变量不在一个进程中，而子进程的环境变量对父进程是不可见的，所以读取失败。

【2】再来看一个进程替换用作“接受标准输入”的例子。因为使用了重定向，read 命令从echo "C语言中文网"的输出结果中读取数据。

xjh@ubuntu:~/iot/tmp$ echo "C语言中文网" > >(read; echo "你好，$REPLY")
xjh@ubuntu:~/iot/tmp$ 你好，C语言中文网xjh@ubuntu:~/iot/tmp$

 

3、进程替换的本质

为了能够在不同进程之间传递数据，实际上进程替换会跟系统中的文件关联起来（也就是让某个文件当做中间者），这个文件的名字为/dev/fd/n（n 是一个整数）。该文件会作为参数传递给()中的命令，()中的命令对该文件是读取还是写入取决于进程替换格式是<还是>：

（1）如果是>()，那么该文件会给()中的命令提供输入；借助输出重定向，要输入的内容可以从其它命令而来。

（2）如果是<()，那么该文件会接收()中命令的输出结果；借助输入重定向，可以将该文件的内容作为其它命令的输入。

使用 echo 命令可以查看进程替换对应的文件名：

xjh@ubuntu:~/iot/tmp$ echo >(true)
/dev/fd/63
xjh@ubuntu:~/iot/tmp$ echo <(true)
/dev/fd/63
xjh@ubuntu:~/iot/tmp$ echo >(true) <(true)
/dev/fd/63 /dev/fd/62
xjh@ubuntu:~/iot/tmp$ 

/dev/fd/目录下有很多序号文件，进程替换一般用的是 63 号文件，该文件是系统内部文件，我们一般查看不到。

我们通过下面的语句进行实例分析：

echo "shellscript" > >(read; echo "hello, $REPLY")

第一个>表示输出重定向，它把第一个 echo 命令的输出结果重定向到/dev/fd/63文件中。

>()中的第一个命令是 read，它需要从标准输入中读取数据，此时就用/dev/fd/63作为输入文件，把该文件的内容交给 read 命令，接着使用 echo 命令输出 read 读取到的内容。

可以看到，/dev/fd/63文件起到了数据中转或者数据桥梁的作用，借助重定向，它将>()内部的命令和外部的命令联系起来，使得数据能够在这些命令之间流通。