本节贡献者: 姚家园、田冬冬
最近更新日期: 2023-04-08
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Shell 扩展¶
Shell 接收到用户输入的命令后，会以空格为分隔符将输入的命令拆分成一个个词元（token）。 如果词元中存在特殊字符，Shell 会先扩展这些特殊字符。扩展完成后，Shell 才会把命令 交给系统执行。需要注意，扩展是由 Shell 负责的，与所执行的命令无关。命令本身 并不扩展参数，收到什么参数就原样执行。
例如，用户在终端键入 cd ~ 后，Shell 先将该命令拆分成 cd 和 ~ 两个词元，
然后把 ~ 这个特殊字符扩展成用户的家目录路径（如 /home/seismo-learn），
最后交给系统执行，即 cd /home/seismo-learn。系统执行完命令后，用户所在目
录就切换到家目录下了。
下表中列出了 Shell 中最常用的扩展字符：
| 扩展字符 | 作用 | 示例 |
|---|---|---|
| ~ | 匹配当前用户的家目录 | 例如 /home/seismo-learn |
| ? | 匹配任意单个字符（不能匹配零个字符） | ?.txt 匹配 a.txt、b.txt 等文件名 |
| * | 匹配任意数量字符（能匹配零个字符） | *.txt 匹配 a.txt、b.txt、ab.txt 等文件名 |
| [...] | 匹配方括号中的任意一个字符 | [abc].txt 匹配 a.txt、b.txt 以及 c.txt 文件名 |
| [start-end] | 方括号扩展的简写模式，匹配一个连续的范围 | [a-z] 表示所有小写字母，[0-9] 等同于 [0123456789] |
| [^...] | 匹配不在方括号里面的任意一个字符 | [^ab]c.txt 匹配 cc.txt、dc.txt 等文件名 |
字符 ? 扩展¶
字符 ? 可以匹配任意单个字符。
假如当前目录下有 filea.txt、fileb.txt 和 fileab.txt 三个文件。
在命令中使用 file?.txt 时，Shell 会对 file?.txt 进行扩展。由于字符 ? 可以
匹配任意单个字符，因而 file?.txt 会匹配到文件 filea.txt 和 fileb.txt：
$ ls file?.txt
filea.txt fileb.txt同理，file??.txt 可以匹配文件 fileab.txt：
$ ls file??.txt
fileab.txt字符 * 扩展¶
字符 * 可以匹配任意数量（零个或多个）的任意字符。
假如当前目录下有 filea.txt、fileb.txt 和 fileab.txt 三个文件。
使用 *.txt 可以匹配所有以 .txt 结尾的文件：
$ ls *.txt
filea.txt fileb.txt fileab.txt使用 filea*.txt 可以匹配到以 filea 开头并以 .txt 结尾的文件：
$ ls filea*.txt
filea.txt fileab.txt使用 *b* 可以匹配文件名中包括字符 b 的文件：
$ ls *b*
fileb.txt fileab.txt方括号 [...] 扩展¶
方括号 [...] 可以用于匹配方括号内的任意单个字符。
假如当前目录下有 filea.txt、fileb.txt 和 filec.txt 三个文件。
使用 file[ab].txt 则会匹配到 filea.txt 和 fileb.txt 两个文件：
$ ls file[ab].txt
filea.txt fileb.txt使用 file[cd].txt 则只能匹配到 filec.txt 这一个文件：
$ ls file[cd].txt
filec.txt方括号里还可以用破折号 - 指定连续范围内的多个字符。例如 [a-z] 表示从 a 到 z
的所有小写字母，[A-Z] 表示从 A 到 Z 的所有大小字母，[0-9] 表示数字 0 到 9，
[a-zA-Z0-9] 则表示所有字母和数字。例如，使用 file[a-c].txt 可以匹配到三个文件：
$ ls file[a-c].txt
filea.txt fileb.txt filec.txt多种扩展字符的组合¶
不同的扩展字符组合在一起使用可以实现更复杂的匹配功能。
若当前目录下存在文件 filea.txt、fileaaa.txt、filebbb.txt
和 fileabc.txt，则通配符 file[a-b]b?.txt 会匹配到 filebbb.txt
和 fileabc.txt 两个文件：
$ ls file[a-b]b?.txt
fileabc.txt filebbb.txt标准输入输出与重定向¶
一般情况下，命令从标准输入（stdin）读取输入，并将产生的输出发送到到标准输出（stdout）， 默认的标准输入和标准输出都是终端。此外，还有标准错误（stderr），用于输出命令运行的 状态和错误信息，其默认也是终端。一般用 0、1、2 分别表示标准输入、标准输出和标准错误。
在下面的示例中，echo 命令从终端（即标准输入）获取了输入 "Hello World"，
并将输出 Hello World 发送到终端（即标准输出）:
# 使用 echo 命令输出 Hello World 到终端
$ echo "Hello World"
Hello World使用重定向，可以修改标准输入、标准输出以及标准错误，以达到从文件中读取输入，以及 输出到文件的目的。
标准输出重定向¶
以 echo 命令为例的重定向输出到文件:
# 输出 Hello World 到 output_file 文件中（文件不存在则新建该文件）
$ echo "Hello World" > output_file
# 使用 cat 命令查看 output_file 的内容
$ cat output_file
Hello World
# 输出 Rewrite it 到 output_file 文件中（文件存在则覆盖该文件原有内容）
$ echo "Rewrite it" > output_file
$ cat output_file
Rewrite it
# 输出 Append it 到 output_file 文件中（文件不存在则新建该文件；存在则添加到文件末尾）
$ echo "append it" >> output_file
$ cat output_file
Rewrite it
Append it标准输入重定向¶
以 cat 命令为例的从文件中读取输入:
# 键入 cat 命令
$ cat
# 没指定任何参数时，该命令会从标准输入读入数据，即正在等待我们从终端输入中
# 在终端输入 Hello World 并按 Enter 键，最后按 Ctrl + D 结束输入
$ cat
Hello World
Hello World
# 重定向标准输入从 output_file 读如内容
$ cat < output_file
Rewrite it
Append it从文件中读如输入，并输出到文件:
# 查看 output_file 文件内容，并输出到 output_file2 文件中
$ cat < output_file > output_file2
$ cat output_file2
Rewrite it
Append it上例子中 cat 命令后面直接跟文件名时，跟加 < 和文件名，结果一样。
标准错误重定向¶
标准错误可以用 2> 和 2>> 重定向输出到文件中，数字 2 和 > 与 >>
之间没有空格:
# 使用 cat 命令查看 out_file 的内容。该文件不存在，因此会输出出错信息到终端
$ cat out_file
cat: out_file: No such file or directory
# 输出出错信息到 err_file（文件不存在则新建该文件；存在则覆盖该文件原有内容）
$ cat out_file 2> err_file
$ cat err_file
cat: out_file: No such file or directory
# 输出出错信息到 err_file（文件不存在则新建该文件；存在则添加到文件末尾）
$ cat out_file 2>> err_file
$ cat err_file
cat: out_file: No such file or directory
cat: out_file: No such file or directory使用 2>&1 可以将标准错误合并到标准输出（注意重定向的顺序非常重要，标准错误的
重定向 2>&1 必须总是出现在标准输出重定向之后，否则不起作用）:
# 将命令输出和出错信息都写入到 out_err_file 文件中
$ cat out_file > out_err_file 2>&1
cat: out_file: No such file or directory
# 将命令输出和出错信息以追加的形式都写入到 out_err_file 文件中
$ cat out_file >> out_err_file 2>&1
cat: out_file: No such file or directory
cat: out_file: No such file or directory可以使用 &> 和 &>> 这以精简方法来执行这种联合的重定向:
# 将命令输出和出错信息都写入到 out_err_file 文件中
$ cat out_file &> out_err_file
cat: out_file: No such file or directory
# 将命令输出和出错信息以追加的形式都写入到 out_err_file 文件中
$ cat out_file &>> out_err_file
cat: out_file: No such file or directory
cat: out_file: No such file or directory输入多行字符串¶
Here 文档（here document）是一种输入多行字符串的方法，格式如下:
<< token
text
token它的格式分成开始标记 << token、字符串 text 和结束标记 token。
开始标记由两个小于号加上 Here 文档的名称（名称可以随意取，通常用 EOF 或 END）
组成，后面必须是一个换行符。结束标记是单独一行且顶格写的 Here 文档名称，若不顶格，
结束标记不起作用。两者之间就是多行字符串的内容。
# 使用 cat 命令输入三行数字
$ cat << EOF
1 2
3 4
5 6
EOF
# 以上命令的输出是
1 2
3 4
5 6管道¶
管道（pipe）操作符 | 可以将一个命令的标准输出送至另一个命令的标准输入。
管道不会处理标准错误。
# echo 命令输出的 Hello World 被管道操作符交给 wc 命令当作输入来统计字数
$ echo "Hello World" | wc -w
2
# 可以无限多次使用管道。使用 cat 命令将上例的输出重定向写入 pipe.dat 文件中
$ echo "Hello World" | wc -w | cat > pipe.dat