Linux 標準輸入/輸出/錯誤重導向完全指南

掌握 Linux 標準流（Standard Streams）與重導向機制，是 Shell 腳本開發、系統運維與命令列高效操作的核心技能。本文系統講解標準輸入、標準輸出、標準錯誤的概念、檔案描述符、重導向語法與實戰技巧，並提供豐富範例助您融會貫通。

基礎概念：三大標準流

Linux 設計哲學：「一切皆檔案」，標準流本質上是進程打開的特殊檔案描述符，可像操作普通檔案一樣重導向。

輸出重導向

基本語法

command > file       # 覆蓋寫入（截斷檔案）
command 1> file      # 同義，明確指定 fd 1
command >> file      # 追加寫入（不截斷）
command 1>> file     # 同義

實戰範例

# 將 echo 輸出導向檔案，螢幕無輸出
echo "Hello World" > output.txt

# 查看檔案內容
cat output.txt
# Hello World

# 追加模式
echo "Line 1" > log.txt
echo "Line 2" >> log.txt
cat log.txt
# Line 1
# Line 2

輸入重導向

基本語法

command < file       # 從檔案讀取標準輸入
command 0< file      # 同義

實戰範例

# 統計 /etc/passwd 行數（wc -l 從 stdin 讀取）
wc -l < /etc/passwd

# 等同於
cat /etc/passwd | wc -l

錯誤重導向

基本語法

command 2> file       # 錯誤導向檔案（覆蓋）
command 2>> file      # 錯誤導向檔案（追加）
command 2>&1         # stderr 重導向到 stdout（合併輸出）

實戰範例

# 只捕獲錯誤訊息
ls /nonexistent 2> errors.txt

# 正常輸出與錯誤分離存檔
find / -name "*.conf" 1> found.txt 2> errors.txt

# 合併輸出到同一檔案
find / -name "*.conf" > all.txt 2>&1
# 或簡寫（Bash 4+）
find / -name "*.conf" >& all.txt

組合重導向：強大的流控制

輸入輸出同時重導向

# 從 input.txt 讀取，結果寫入 output.txt
cat < input.txt > output.txt

# 順序不影響結果
cat > output.txt < input.txt

Here Document（<<）多行輸入

cat > script.sh << 'EOF'
#!/bin/bash
echo "Hello, World!"
echo "Today is $(date)"
EOF

# 使用 'EOF' 防止變數展開；若用 EOF 則會展開變數
# 執行結果：
# Hello, World!
# Today is Mon Dec 30 10:30:00 CST 2024

Here String（<<<）單字串輸入

# 直接將字串作為 stdin 傳給命令
read var <<< "Hello World"
echo $var  # Hello World

進階技巧：/dev/null 與檔案描述符操作

丟棄不需要的輸出

# 只看錯誤，丟棄正常輸出
command > /dev/null

# 只看正常輸出，丟棄錯誤
command 2> /dev/null

# 完全靜默（常用於腳本靜默執行）
command > /dev/null 2>&1
# 或
command >/dev/null 2>&1

自定義檔案描述符

# 開啟 fd 3 寫入檔案
exec 3> custom.log
echo "Custom log" >&3
exec 3>&-  # 關閉 fd 3

# 開啟 fd 4 讀取檔案
exec 4< input.txt
read line <&4
exec 4<&-

交換 stdout/stderr

# 交換 stdout 和 stderr
command 3>&1 1>&2 2>&3 3>&-
# 現在 stdout 輸出原 stderr 內容，stderr 輸出原 stdout 內容

實戰場景速查表

總結

Linux 重導向機制的核心在於檔案描述符的操控。熟練掌握 0, 1, 2 三大標準流與 >, >>, <, 2>&1, >&, <<, <<< 等操作符，能讓您靈活控制資料流向，編寫健壯、高效的 Shell 腳本。建議在終端機實際操練上述範例，建立肌肉記憶，將重導向技巧內化為直覺工具。