第 8 堂課：bash 指令連續下達與資料流重導向

8.1：連續指令的下達

某些情況下，使用者可能會連續的進行某些指令的下達。但這些指令之間可能會有關連性，例如前一個指令成功後才可進行下一個指令等。 這些情況就需要使用到特殊的字符來處理。

8.1.1：指令回傳值

前面的章節我們一直使用到 bash 終端機環境下的指令操作，而且一直接觸到很多的單引號、雙引號、錢字號、反單引號、大括號、小括號等等， 其實在該成對的符號內，隱藏了：指令、變數、計算式等的功能！再次了解特殊的符號的用途，請完成底下的練習：

接下來，直接應用一下上面的功能：

指令的執行正確與否與後續的處理有關。Linux 環境下預設的指令正常結束回傳值為 0 ，呼叫的方式為使用『 echo $? 』即可， 亦即找出 ? 這個變數的內容即可。

上述的練習在讓使用者了解到，指令回傳值是每個指令自己指定的，只要符合 bash 的基本規範即可。

8.1.2：連續指令的下達

指令是可以連續輸入的，直接透過分號 (;) 隔開每個指令即可。在沒有相依性的指令環境中，可以直接進行如下的行為：

• 列出目前的日期，直接使用 date 即可；
• 使用 uptime 列出目前的系統資訊；
• 列出核心資訊；

[student@localhost ~]$ date; uptime; uname -r
Sun Apr 30 03:17:19 PM CST 2023
 15:17:19 up 7 min,  2 users,  load average: 0.00, 0.04, 0.03
5.14.0-162.12.1.el9_1.0.2.x86_64

如此一口氣就可以直接將所有的指令執行完畢，無須考量其他問題。當使用者有多個指令需要下達，每個指令又需要比較長的等待時間時， 可以使用這種方式來處理即可。但是，如果想要將這些資訊同步輸出到同一個檔案時，應該如何處理？參考底下兩個範例後，說明其差異為何？

[student@localhost ~]$ date; uptime; uname -r > myfile.txt
[student@localhost ~]$ (date; uptime; uname -r ) > myfile.txt

• 具有指令相依性的 && 與 ||

分號 (;) 是直接連續下達指令，指令間不必有一定程度的相依性。但當指令之間有相依性時，就能夠使用 && 或 || 來處理。 這兩個處理的方式如下：

• command1 && command2
  當 command1 執行回傳為 0 時(成功)，command2 才會執行，否則就不執行。
• command1 || command2
  當 command1 執行回傳為非 0 時(失敗)，command2 才會執行，否則就不執行。

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check
ls: 無法存取 '/dev/shm/check': 沒有此一檔案或目錄
# 確認該檔名是不存在的！

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check || mkdir /dev/shm/check
ls: 無法存取 '/dev/shm/check': 沒有此一檔案或目錄
[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check
drwxr-xr-x. 2 student student 40  4月 30 15:21 /dev/shm/check
# 檔案出現了！這是因為 mkdir 的緣故！

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check || mkdir /dev/shm/check
drwxr-xr-x. 2 student student 40  4月 30 15:21 /dev/shm/check
# 再次運作也不會出現 mkdir 的錯誤！ || 會略過正確訊息的動作！

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check && rmdir /dev/shm/check
drwxr-xr-x. 2 student student 40  4月 30 15:21 /dev/shm/check
# 兩個指令都分別順利運作完畢

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check && rmdir /dev/shm/check
ls: 無法存取 '/dev/shm/check': 沒有此一檔案或目錄
# 第一個 ls 的指令失敗，因此並沒有執行 rmdir 喔！若不信，使用底下指令看看：

[student@localhost ~]$ ls -ld /dev/shm/check ; rmdir /dev/shm/check
ls: 無法存取 '/dev/shm/check': 沒有此一檔案或目錄
rmdir: 刪除 '/dev/shm/check' 失敗: 沒有此一檔案或目錄

假設我們需要一個指令來說明某個檔名是否存在，可以這樣處理：

[student@localhost ~]$ ls -d /etc && echo exist || echo non-exist
/etc
exist
[student@localhost ~]$ ls -d /vbird && echo exist || echo non-exist
ls: 無法存取 /vbird: 沒有此一檔案或目錄
non-exist

由於我們只是想要知道該檔案是否存在，因此不需要如上表所示，連 ls 的結果也輸出。此時可以使用 &> 的方式來將結果輸出到垃圾桶，如下所示：

[student@localhost ~]$ ls -d /etc &> /dev/null && echo exist || echo non-exist
exist
[student@localhost ~]$ ls -d /vbird &> /dev/null && echo exist || echo non-exist
non-exist

• 嘗試自行撰寫小程式

由於上述指令要修改很麻煩，假設我們需要使用『 checkfile filename 』來處理，此時可以撰寫一隻小腳本來進行此任務。 若該指令可以讓所有用戶執行，則可將指令寫入 /usr/local/bin 目錄內。

[root@localhost ~]# vim /usr/local/bin/checkfile
#!/bin/bash
ls -d ${1} &> /dev/null && echo "${1} exist" || echo "${1} non-exist"

[root@localhost ~]# chmod a+x /usr/local/bin/checkfile
[root@localhost ~]# checkfile /etc
/etc exist
[root@localhost ~]# checkfile /vbird
/vbird non-exist

在 checkfile 檔案中，第一行 (#!/bin/bash) 代表使用 bash 來執行底下的語法，第二行當中的變數 ${1} 代表在本檔案後面所接的第一個參數，因此執行時，就能夠直接將要判斷的檔名接在 checkfile 後面即可。

8.1.3：使用 test 及 [ 判斷式 ] 確認回傳值

事實上，前一小節使用 ls 進行確認檔名時，僅需要確認回傳值是否為 0 而已。Linux 提供一個名為 test 的指令可以確認許多檔名參數， 常見的參數有：

test 僅會回傳 $? 而已，螢幕上不會出現任何的變化，因此如果需要取得回應，就需要使用 echo $? 的方式來查詢， 或者使用 && 及 || 來處理。

• 使用中括號 [] 取代 test 進行判別式的處理

由於 test 是直接加在變數判斷之前，讀者可能偶而會覺得怪異。此時可以使用中括號 [ ] 來取代 test 的語法。 同樣以 checkfile 來處理時，該檔案的內容應該需要改寫成如下：

[root@localhost ~]# vim /usr/local/bin/checkfile
#!/bin/bash
[ -e "${1}" ] && echo "${1} exist" || echo "${1} non-exist"

由於中括號的意義非常多，包括第三堂課萬用字元當中，中括號代表的是『具有一個指定的任意字元』，未來第九堂課的正規表示法當中， 中括號也具有特殊的字符意義。而分辨是否為『判別式』的部份，就是其語法的差別。請注意，在 bash 環境下，使用中括號替代 test 指令時， 中括號的內部需要留白一個以上的空白字元！如下圖示：

[  "$HOME"  ==  "$MAIL"  ]
[□"$HOME"□==□"$MAIL"□]
 ↑       ↑  ↑       ↑

• 自訂回傳值意義

如果使用者想要使用簡易的 shell script 創立一個指令，也能夠自己設定回傳值的意義。

[root@localhost ~]# vim /usr/local/bin/myls.sh
#!/bin/bash
ls ${@} && exit 100 || exit 10

[root@localhost ~]# chmod a+x /usr/local/bin/myls.sh
[student@localhost ~]$ myls.sh /vbird; echo $?
ls: 無法存取 '/vbird': 沒有此一檔案或目錄
10

上述的 ${@} 代表指令後面接的任何參數，因此你可以執行 myls.sh 後面接多個參數都沒問題。 由於 exit 可以回傳訊息，因此可以讓使用者簡易的設定好所需要的回傳訊息規範。

8.1.4：命令別名

第一堂課開始讀者應該就接到到 ls 與 ll 這兩個指令，剛開始介紹時，讀者們應該知道 ll 是 long list 的縮寫。 若將 ll 這個指令用來取代 checkfile 這個腳本，是否可以處理？

[root@localhost ~]# vim /usr/local/bin/checkfile
#!/bin/bash
#[ -e "${1}" ] && echo "${1} exist" || echo "${1} non-exist"
ll -d ${1} && echo "${1} exist" || echo "${1} non-exist"
# 特別注意，不要加上 &> /dev/null 喔！不然會看不到 ll -d 的錯誤！

[root@localhost ~]# checkfile /etc
/usr/local/bin/checkfile: 列 5: ll：命令找不到
/etc non-exist

但是，當你執行 checkfile /etc 時，竟然出現 command not found 的問題！這是為什麼？因為系統上真的沒有 ll 這個指令， 該指令為使用命令別名暫時創造出來的一個命令的別稱 (別名) 而已。要查看有多少命令別名，可以使用 alias 來查看：

[root@localhost ~]# alias
alias cp='cp -i'
alias egrep='egrep --color=auto'
alias fgrep='fgrep --color=auto'
alias grep='grep --color=auto'
alias l.='ls -d .* --color=auto'
alias ll='ls -l --color=auto'     <==指令別名！
alias ls='ls --color=auto'
alias mv='mv -i'
alias rm='rm -i'
......

因此讀者應該能知道為何 /bin/ls -d /etc 與 ls -d /etc 輸出的結果會有顏色差異的問題了。此外，管理員執行 mv, cp, rm 等管理檔案的指令時， 為了避免不小心導致的檔案覆蓋等問題，於是僅有 root 的身份會加上 -i 的選項，提示管理員相關的檔案覆蓋問題。 我們的 student 因為在 .bashrc 裡面也額外加入 alias 了！這才會有相關的命令別名！

讓指令不以命令別名的方式執行是相當值得注意的喔！很有趣！

8.1.5：用 () 進行資料彙整

某些時刻管理員可能需要進行一串指令後，再將這串指令進行資料的處理，而非每個指令獨自運作。如下列指令的說明：

[student@localhost ~]$ date; cal -3; echo "The following is log"
[student@localhost ~]$ date; cal -3; echo "The following is log" > mylog.txt
[student@localhost ~]$ cat mylog.txt

讀者會發現到，原本想要紀錄的資訊當中，僅有最後一個指令才可以被處理了。若需要每個指令都進行紀錄，依據前面的介紹，則必須要如此處理：

[student@localhost ~]$ date > mylog.txt; cal -3 >> mylog.txt; echo "The following is log" >> mylog.txt

指令會變得相當複雜。此時，可以透過資料統整的方式，亦即將所有的指令包含在小括號內，就能夠將訊息統一輸出了。

[student@localhost ~]$ (date; cal -3; echo "The following is log") > mylog.txt

8.2：資料流重導向

某些時刻使用者可能需要將螢幕的資訊轉存成為檔案以方便紀錄，就是前幾堂課就已經談到過得 > 這個符號的功能。 事實上，這個功能就是資料流重導向。

8.2.1：指令執行資料的流動

從前一小節的說明，讀者可以知道指令執行後，至少可以輸出正確與錯誤的資料 ($? 是否為 0)， 某些指令執行時，則會從檔案取得資料來處理，例如 cat, more, less 等指令。因此，將指令對於資料的載入與輸出彙整如下圖：

• standard output 與 standard error output

簡單的說，標準輸出指的是『指令執行所回傳的正確的訊息』，而標準錯誤輸出可理解為『 指令執行失敗後，所回傳的錯誤訊息』。 不管正確或錯誤的資料都是預設輸出到螢幕上，我們可以透過特殊的字符來進行資料的重新導向！

1. 標準輸入　　(stdin) ：代碼為 0 ，使用 < 或 << ；
2. 標準輸出　　(stdout)：代碼為 1 ，使用 > 或 >> ；
3. 標準錯誤輸出(stderr)：代碼為 2 ，使用 2> 或 2>> ；

上述的例題練習完畢後，可以將特殊的字符歸類成：

• 1> ：以覆蓋的方法將『正確的資料』輸出到指定的檔案或裝置上；
• 1>>：以累加的方法將『正確的資料』輸出到指定的檔案或裝置上；
• 2> ：以覆蓋的方法將『錯誤的資料』輸出到指定的檔案或裝置上；
• 2>>：以累加的方法將『錯誤的資料』輸出到指定的檔案或裝置上；

一般來說，檔案無法讓兩個程序同時打開還同時進行讀寫！因為這樣資料內容會反覆的被改寫掉，所以你不應該使用如下的方式來下達指令：

command > file.txt 2> file.txt

如果你需要將正確資料與錯誤資料同步寫入同一個檔案內，那就應該要這樣思考：

• 將錯誤資料轉到正確資料的管線上，然後同步輸出
• 將正確資料轉到錯誤資料的管線上，然後同步輸出
• 所有的資料通通依序同步輸出 (不分正確與錯誤了)

若同樣使用『 find /etc -name '*passwd*' 』這個指令來處理，則讀者可以嘗試使用底下的方案來執行上述三個資料轉管道的動作：

[student@localhost ~]$ find /etc -name '*passwd*' >   ~/find_passwd2.txt 2>&1
[student@localhost ~]$ find /etc -name '*passwd*' 2>  ~/find_passwd2.txt 1>&2
[student@localhost ~]$ find /etc -name '*passwd*' &>  ~/find_passwd2.txt

但請注意指令的輸入順序， 2>&1 與 1>&2 必須要在指令的後面輸入才行。

• standard input

有些指令在執行時，你需要敲擊鍵盤才行，這個 standard input 就可以由檔案內容來取代鍵盤輸入的意思。 舉例來說， cat 這個指令就是直接讓你敲擊鍵盤來由螢幕輸出資訊。

上面的例題中，我們可以透過 [ctrl]+d 的方式來結束輸入，但是一般用戶可能會看不懂 [ctrl]+d 代表的意義是什麼。 如果能夠使用 end 或 eof 等特殊關鍵字來結束輸入，那似乎更為人性化一些。你可以使用底下的指令來處理：

[student@localhost ~]$ cat > yourtype.txt << eof
> here is GoGo!
> eof

最後一行一定要完整的輸入 eof (上面的範例)，這樣就能夠結束 cat 的輸入，這就是 << 的意義～

8.2.2：管線 (pipe) | 的意義

讀者在前幾堂課曾經看過類似『 ll /etc | more 』的指令，較特別的是管線 (pipe, |) 的功能。管線的意思是， 將前一個指令的標準輸出作為下一個指令的標準輸入來處理！流程有點像底下這樣的圖示：

另外，這個管線命令『 | 』僅能處理經由前面一個指令傳來的正確資訊，也就是 standard output 的資訊，對於 stdandard error 並沒有直接處理的能力。如果你需要處理 standard error output ，就得要搭配 2>&1 這種方式來處理才行了。

• 管線僅會處理 standard output，對於 standard error output 會予以忽略
• 管線命令必須要能夠接受來自前一個指令的資料成為 standard input 繼續處理才行。

常見的管線命令有：

• cut ：裁切資料，包括透過固定符號或者是固定字元位置
• grep ：擷取特殊關鍵字的功能
• awk '{print $N}' ：以空白為間隔，印出第 N 個欄位的項目
• sort ：進行資料排序
• wc ：計算資料的行數、字數、字元數
• uniq ：資料依行為單位，進行重複資料的計算
• tee ：將資料轉存一份到檔案中
• split ：將資料依據行數或容量數切割成數份

建議使用者可以 man wc 看一下該指令的選項功能喔！