Shell 中的管道、重定向、进程替换
管道
相信绝大部分 Linux 用户对管道（Pipe）都不陌生，其语法是：
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command1 | command2
它的作用是将 command1 的标准输出作为 command2 的标准输入来使用。一个非常典型的例子是 grep，相信大部分人都有使用过形如 command | grep xxx 的命令。
管道的两个命令分别在两个不同的子 shell 中执行，并且没有规定哪个子 shell 会被保留继续使用
重定向
重定向（Redirect）用于将输入或输出重定向到文件或流。在开始本节之前，我们需要先了解三个特殊的 Linux 文件描述符，它们分别是 STDIN（0），STDOUT（1），STDERR（2），它们会起到一些特殊的作用。
输出重定向
基本形式
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command > output_file
将 command 的输出保存在文件 output_file 中而不是输出到终端。若文件不存在则创建该文件，若文件已有内容则覆盖原有内容。
例如，在 Ubuntu 通过命令行安装 vscode 时，就需要你执行这样一条命令：
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echo "deb [arch=amd64,arm64,armhf signed-by=/etc/apt/trusted.gpg.d/packages.microsoft.gpg] https://packages.microsoft.com/repos/code stable main" > /etc/apt/sources.list.d/vscode.list
它就是将 echo 后面这一段字符串输入到文件 /etc/apt/sources.list.d/vscode.list 中。
追加形式
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command >> output_file
使用两个 > 符号用以表示追加模式，这个模式下若文件已有内容，则在原有内容的后面追加新内容，而不是覆盖。
使用文件描述符
通常，我们使用 > output_file 时，它实际上是指 1> output_file，这意味着将 STDOUT 重定向到文件 output_file。如果我们要将 STDERR 也重定向到 output_file，除了多写一个 2> output_file 外，也可以将 STDERR 重定向到 STDOUT：
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command > output_file 2>&1
注意到在 > 和 1 之间使用了一个 &，用以表示 1 是文件描述符而不是一个名为 1 的文件。
举个例子，我们在使用 nohup xxx & 命令启用一个后台程序时，通常会将其输出重定向到 /dev/null 以避免污染当前终端：
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nohup command > /dev/null 2>&1 &
重定向的顺序很重要
如果写成：
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command 2>&1 > output_file
仅仅只有 STDOUT 指向 output_file，而 STDERR 仍然指向重定向之前的 STDOUT。
由于 2>&1 是一个非常常用的重定向，因此大多数 shell 都提供了下面这种简单写法：
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command &> output_file
这意味着同时将 STDOUT 和 STDERR 重定向到 output_file，语义上与 command > output_file 2>&1 完全相同。另一方面，>& output_file 也是等义的写法，但是不被提倡。
除此之外，也可以使用符号 - 来表示关闭通道：
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command >&-
这意味着关闭 STDOUT，只有 STDERR 保留输出。
文件描述符对追加重定向也适用：
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command 1>> file1 2>> file2
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command &>> output_file
也可以配合管道使用：
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command1 2>&1 | command2
意味着将 command1 的标准输出和标准错误输出都作为 command2 的标准输入。
同样的，大多数现代 shell 都提供了 |& 来作为 2>&1 | 的替代：
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command1 |& command2
除了 0，1，2 外，也可以使用其他文件描述符，虽然不会有实际意义，但是可以作为临时值，例如：
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{
err=$(command 2>&1 1>&3)
} 3>&1
这条命令首先将 STDERR 重定向到 STDOUT，然后将 STDOUT 重定向到新引入的文件描述符 3，完成变量 err 的赋值之后，再将 3 重定向到 STDOUT。最后的结果是：STDERR 的输出被保存到变量 err 中，而 STDOUT 的输出仍然打印在终端。
GNU 建议不要使用大于
9的文件描述符，因为这可能和 shell 分配的文件描述符冲突
强制覆盖
对于大部分人而言，这种形式的重定向十分的陌生：
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command >| output_file
在几乎所有个人电脑上，>| 和 > 没有任何区别。
大多数现代 shell 都提供一个 noclobber 的选项，它的作用是保护已经存在的文件不会被重定向破坏，但是默认都是关闭的，你可以使用 set -o noclobber 来启用该功能，或者 set +o noclobber 禁用该功能。启用 noclobber 后，如果重定向的文件已经存在，那么重定向就会失败，此时使用 >| 就可以显式覆盖已有文件。
输入重定向
基本形式
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command < input_file
将文件 input_file 的内容作为命令 command 的标准输入，而不是在终端中使用键盘输入。输入重定向也可以指定要重定向的文件描述符，或者重定向 STDIN 到某个文件描述符，通常用于临时值。
Here document
Here document 是被视为一个单独的文件的字符流，其通常形式是：
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command << END
line1
line2
line3
END
其中 END 是自定义的用以表示文档结束的标识符，不会作为字符流输出到 STDIN 中。行内行为与双引号的内容基本相同——变量名替换为其值，反引号（即 `）内的命令被其执行结果替代等。这可以通过将结束符引用来阻止：
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command << 'END'
line1
line2
line3
END
如果使用 <<- 替代 <<，则 here document 会忽视所有制表符，这会方便在脚本中进行排版。
Here string
与 here document 不同，here string 不使用结束符来标识文档的结束，而是使用单引号或双引号：
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command <<< "Here String"
同时，当 here string 只有一个词时，不需要任何引号或双引号。
exec 与重定向
exec 是 shell 的一个内置函数，用于不产生子进程地执行一个新的命令，原进程将被替换。这也就是说，在 shell 中使用 exec command，当 command 退出后，shell 也会随之退出。但这并不是重点，今天要讨论的是 exec 的一个特殊用法：如果未指定 command，则任何重定向都会在当前 shell 中生效。例如，执行 exec 2>&1 会导致之后在 shell 内执行的所有命令都会把 STDERR 重定向到 STDOUT。
倒带
有没有想过这样一个问题，在已经消耗了 STDIN 的情况下，如何才能重新获得 STDIN 的数据再次处理？这里涉及到一个小技巧，被称为倒带（Rewind）：
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[nihil@zsh]$ {
> cat; # 第一次消耗 STDIN
> exec < /dev/stdin # 倒带
> cat; # 再次消耗 STDIN
> } <<< "Hello World"
Hello World
Hello World
上述命令将会输出两次 Hello World。需要注意的是，倒带仅限于输入文件，如果你尝试使用管道作为 STDIN，那么倒带会失败。
输入输出重定向
其语法是：
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command n<> file
其作用是将文件描述符的输入和输出都重定向到文件 file。不指定 n 时，默认为 0。通常，这是一个很少用到的语法，举个例子：
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OUT=./out.txt;
exec 3<> $OUT;
echo "Hello World" >&3;
cat <&3;
这将重定向文件描述符 3 到文件 $OUT，然后将输入和输出重定向到文件描述符 3。
进程替换
进程替换的语法：
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<(command)
>(command)
我们来看看它究竟是什么：
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[nihil@zsh]$ echo <(ls)
/proc/self/fd/11
[nihil@zsh]$ echo >(xxd)
/proc/self/fd/12
可以看到，其实质是将一个命令的标准输出当做一个临时文件来使用。对于管道和输入重定向，都是从 STDIN 输入数据的，但是许多命令并不支持从 STDIN 读取数据，必须要指定文件作为参数，这种情况就可以使用进程替换来实现，例如：
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[nihil@zsh]$ rustc <(echo "
> fn main() {
> println!(\"hello world\");
> }
> ") -o ./helloworld
[nihil@zsh]$ ./helloworld
hello world
rustc 是 Rust 语言的编译器，将输入的文件编译为可执行文件，这里使用了进程替换，将临时文件传递给 rustc 编译，最终执行 ./helloworld 将会在控制台打印 hello world。
同样的，如果有什么命令需要指定一个文件参数作为输出文件的话，也可以使用 command1 >(command2) 将 command1 的输出作为 command2 的标准输入。
除此之外，进程替换也可以用在重定向中，例如：
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[nihil@zsh]$ echo hello world > >(xxd)
00000000: 6865 6c6c 6f20 776f 726c 640a hello world.
[nihil@zsh]$ xxd < <(echo hello world)
00000000: 6865 6c6c 6f20 776f 726c 640a hello world.
这两种写法的效果是一样的，都是将 echo 的输出保存到临时文件，然后将 xxd 的 STDIN 重定向到该文件。这种写法的效果有点类似于使用管道：
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[nihil@zsh]$ echo hello world | xxd
00000000: 6865 6c6c 6f20 776f 726c 640a hello world.
但与管道不同的是，管道的两个命令在不同的子 shell 中执行，而进程替换的两个命令在同一个 shell 中。
zsh 还额外提供了 =(command) 语法，该语法几乎和 <(command) 完全一样，不同点是其在 /tmp 下创建文件：
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[nihil@zsh]$ echo =(ls)
/tmp/zsh7b9nb3
参考
Redirections (Bash Reference Manual) - GNU.org
Process Substitution (Bash Reference Manual) - GNU.org