Linux 管道操作符详解

管道操作符 : |
我们在Linux下经常要用到管道操作符，也就是"|"，即一个竖线。
这个操作符的作用对于经常使用Linux的人来说，看上去十分直观：

不就是将前一个指令的结果交给后一个指令吗？

举个例子：

cat system.log | grep hello
复制代码

上面的指令可以让我们过滤出system.log这个文件中包含hello字符串的行，然后打印到屏幕上。

什么叫指令的结果
问题就来了，一个指令的结果是什么，这个说法十分混淆。

是指这个指令输出的日志？
是指这个指令的返回码？(有些人可能不知道这东西)
还是指啥啥啥的？

实际上，指令的结果这个概念并没有一个严格定义，所以当我们说，一个指令的结果的时候，经常跟业务场景有关系。比如说，一个图像处理程序的结果，就应该是一个图像，这才是合乎常理的。

如何描述 cat 指令的行为
首先我们来看一下 cat system.log 这个指令的行为。

也就是将 system.log 中的内容打印到屏幕上。

这个过程可以细说，因为将内容打印到屏幕上实际上还是不够准确。

那么这里就不得不牵扯出Linux下文件的一些概念。

程序打开文件以及文件描述符
在 Linux 系统中，一个程序是可以打开一个文件的，这个很容易理解。

那么进程(一般正在运行的程序称之为进程)是如何管理文件的呢？

那就是用文件描述符这种东西，这是一个数字以及与之相关联的一堆数据。

一个进程打开一个文件，就会创建一个新的文件描述符，这个数字一般是自增的。比如说，当前的文件描述符是100。那么再打开一个新的文件，这个新的文件的描述符就是101。当然进程如果关闭文件，这个描述符是可以重复利用的。这里不多扯。

如果用图来表示这个概念，应该是下面的样子：

我们可以看出，不同的数字代表了不同的文件。

那么在哪里能列出一个进程所打开的文件呢？

在Linux下，可以先找到这个进程的PID，假设是 20000

进入如下的目录：

cd /proc/20000/fd
复制代码

这个目录存放的就是 20000 这个进程所打开的文件了。ls一下，如图：

正如我所描述的那样，都是数字。

一些约定俗成的描述符
从上面的图中，我们看到，描述符是从0开始的。
那么0是什么文件呢？

在Linux下，每一个进程启动的时候，都会默认打开三个文件，用0 ,1, 2来当做他们的描述符。

那么0, 1, 2分别代表哪三个文件呢？

0 ： 代表标准输入
1 ： 代表标准输出
2 ： 代表错误输出
也许上面的描述，还是不够清晰。

再进一步，一般来说，

标准输入，就是指 键盘输入
标准输出，就是指输出到屏幕
错误输出，也是指输出到屏幕
文件描述符的作用
如果你在Linux下，写过读取键盘输入的程序，那么就这样理解。

你读取的其实就是 0 这个描述符所代表的文件的内容：也就是键盘。

如果你使用过类似 print 这种函数，打印过日志的话，那么其实就是往 1 这个描述符所代表的文件里输出内容，对，这个内容通过屏幕展现出来了。

实际上，这种读取和写入的操作，对于所有文件来说都是一样的，至少在使用上来说，是一样的。

都是先打开一个文件，给他一个描述符，然后针对这个描述符进行读或者写。

文件和键盘输入的关系
键盘输入这种操作，在Linux里，会变成一个文件操作，就类似普通的文件那样。
这就是Linux的设计，一切皆是文件。不仅仅键盘操作和屏幕打印是文件操作。
网络连接读取数据啥的，也都是文件操作，这些也都会产生文件描述符。
一个进程同时拥有的文件描述符是有上限的，这个上限可以设置。
如果你不信，你可以试试同时打开一万个文件，看看会不会报错，如果报错，观察一下是报的什么错。

可能是这样的错误：

too many opened files
复制代码

回到管道操作符 |

cat system.log | grep hello
复制代码

我们现在再来描述上面整个指令：

1. cat system.log
   cat这个程序打开了system.log这个文件，将system.log的内容，写入 1 这个文件，也就是屏幕上。

2. grep hello
   grep 这个程序，试图从 0这个文件中读取数据，然后找到包含hello的行，然后把找到的行，写入到1这个文件中，也就是屏幕上

3. 管道的作用
   就是将前一个程序的1绑定到后一个程序的0。

于是，整体才会走通，要不然，cat 的结果就会打印到屏幕，而不是给了 grep。

最后
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