Shell学习笔记
# Shell 脚本
Shell 脚本的第一行一般是：
#!/bin/bash
#! 是一个约定的标记，它告诉系统这个脚本需要什么解释器来执行，即使用哪一种 Shell。
Linux 的 Shell 种类众多，常见的有：
- Bourne Shell（/usr/bin/sh或/bin/sh）
- Bourne Again Shell（/bin/bash）
- C Shell（/usr/bin/csh）
- K Shell（/usr/bin/ksh）
- Shell for Root（/sbin/sh）
- ……
# 运行 Shell 脚本的两种方法
# 作为可执行程序
chmod +x ./test.sh # 使脚本具有执行权限
./test.sh # 执行脚本
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注意，一定要写成 ./test.sh，而不是 test.sh，运行其它二进制的程序也一样，直接写 test.sh，linux 系统会去 PATH 里寻找有没有叫 test.sh 的，而只有 /bin, /sbin, /usr/bin，/usr/sbin 等在 PATH 里，你的当前目录通常不在 PATH 里，所以写成 test.sh 是会找不到命令的，要用 ./test.sh 告诉系统说，就在当前目录找。
# 作为解释器参数
/bin/sh ./test.sh # 执行脚本
sh ./test.sh # 执行脚本
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# Shell 变量
https://www.runoob.com/linux/linux-shell-passing-arguments.html (opens new window)
Shell 变量名只能包含字母、数字和下划线，不能以数字开头。
变量名与等号之间不能有空格。等号两侧避免使用空格：
# 正确的赋值
variable_name=value
# 有可能会导致错误
variable_name = value
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使用一个定义过的变量，只要在变量名前面加美元符号即可，如：
echo $variable_name
echo ${variable_name}
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变量名外面的花括号是可选的，加不加都行，加花括号是为了帮助解释器识别变量的边界。推荐给所有变量加上花括号，避免不必要的错误，如：
for skill in Java Python Shell; do
# 解释器会把$skillScript当成一个变量（其值为空）
echo "I am good at $skillScript"
echo "I am good at ${skill}Script"
done
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已定义的变量，可以被重新定义，如：
variable_name=new_value # 使用变量的时候才加美元符（$）
# 字符串变量
字符串变量：使用单引号 ' 或双引号 " 来定义字符串，例如：
my_string='Hello, World!'
或者
my_string="Hello, World!"
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单引号里的任何字符都会原样输出，单引号字符串中的变量是无效的。
双引号里可以有变量，可以出现转义字符。
拼接字符串：
your_name="runoob"
# 使用双引号拼接
greeting_1="hello, "$your_name" !"
greeting_2="hello, ${your_name} !"
echo $greeting_1 $greeting_2
# 使用单引号拼接
greeting_3='hello, '$your_name' !'
greeting_4='hello, ${your_name} !' # 原样输出hello, ${your_name} !
echo $greeting_3 $greeting_4
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获取字符串长度：
string="abcd"
echo ${#string} # 等价于 ${#string[0]}
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# 整数变量
整数变量： 在一些Shell中，你可以使用 declare 或 typeset 命令来声明整数变量。
declare -i my_integer=42
# 数组变量
数组变量： Shell 也支持数组，允许你在一个变量中存储多个值。
在 Shell 中，用括号来表示数组，数组元素用"空格"符号分割开。定义数组的一般形式为：
数组名=(值1 值2 ... 值n)
例如：
array_name=(value0 value1 value2 value3)
或者：
array_name=(
value0
value1
value2
value3
)
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整数索引数组：
my_array=(1 2 3 4 5)
Bash 支持关联数组，可以使用任意的字符串、或者整数作为下标来访问数组元素。
关联数组使用 declare 命令来声明，语法格式如下：
declare -A array_name
-A 选项就是用于声明一个关联数组。
关联数组的键是唯一的。
declare -A associative_array
associative_array["name"]="John"
associative_array["age"]=30
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读取数组元素值的一般格式是：
${数组名[下标]}
例如：
valuen=${array_name[n]}
数组常用脚本：
array_name[0]=A
array_name[1]=B
array_name[2]=C
array_name[3]=D
# 获取数组中的所有元素
echo "数组的元素为: ${array_name[*]}"
echo "数组的元素为: ${array_name[@]}"
# 在数组前加一个感叹号 ! 可以获取数组的所有键，例如：
echo "数组的键为: ${!array_name[*]}"
echo "数组的键为: ${!array_name[@]}"
# 取得数组元素的个数
echo "数组元素的个数为: ${#array_name[*]}"
echo "数组元素的个数为: ${#array_name[@]}"
# 取得数组单个元素的长度
echo "第n个数组元素的长度为: ${#array_name[n]}"
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# 环境变量
环境变量： 这些是由操作系统或用户设置的特殊变量，用于配置 Shell 的行为和影响其执行环境。
例如，PATH 变量包含了操作系统搜索可执行文件的路径：
echo $PATH
# 特殊变量
特殊变量： 有一些特殊变量在 Shell 中具有特殊含义。例如：
| 特殊变量 | 说明 |
|---|---|
| $0 | 脚本或函数的名称 |
| $1...$2 | $1 表示脚本或函数的第一个参数，$2 表示脚本或函数的第二个参数，当n>=10时，需要使用${n}来获取参数。。 |
| $# | 传递到脚本或函数的参数个数 |
| $* | 传递给脚本或函数的全部参数。以一个单字符串显示所有传递到脚本或函数的参数 |
| $$ | 脚本运行的当前进程ID号 |
| $! | 后台运行的最后一个进程的ID号 |
| $@ | 传递给脚本或函数的全部参数。 |
| $- | 显示Shell使用的当前选项，与set命令功能相同。 |
| $? | 显示最后命令的退出状态。0表示没有错误，其他任何值表明有错误。在Linux shell脚本中，可以使用特殊变量$?来获取上一个命令的退出状态码（exit status code）。这个状态码是上一个命令执行后退出的时候返回的数值。一般来说，如果命令执行成功，状态码为0；如果命令执行失败，状态码非0。退出状态码是一个0到255的整数。一般来说，正数的退出状态码是由程序自己定义的，通常用于表示不同的错误类型。而负数的退出状态码通常是由于shell内部错误或者是信号导致的。在实际应用中，你应该尽量避免返回负的退出状态码，除非这是由于shell内部的特定错误。如果你的程序需要返回错误代码，应当使用0以上的正数值。 |
| 退出码 | 解释 |
|---|---|
| 0 | 命令成功执行 |
| 1 | 通用错误代码 |
| 2 | 命令（或参数）使用不当 |
| 126 | 权限被拒绝（或）无法执行 |
| 127 | 未找到命令，或 PATH 错误 |
| 128+n | 命令被信号从外部终止，或遇到致命错误 |
| 130 | 通过 Ctrl+C 或 SIGINT 终止（终止代码 2 或键盘中断） |
| 143 | 通过 SIGTERM 终止（默认终止） |
| 255/* | 退出码超过了 0-255 的范围，因此重新计算（LCTT 译注：超过 255 后，用退出码对 256 取模） |
| Exit Code Number | Meaning | Example | Comments |
|---|---|---|---|
| 1 | Catchall for general errors | var1 = 1/0 | Miscellaneous errors, such as "divide by zero" and other impermissible operations |
| 126 | Command invoked cannot execute | /dev/null | Permission problem or command is not an executable |
| 127 | "command not found" | illegal_command | Possible problem with $PATH or a typo |
| 128 | Invalid argument to exit | exit 3.14159 | exit takes only integer args in the range 0 - 255 (see first footnote) |
| 128+n | Fatal error signal "n" | kill -9 $PPID of script | $? returns 137 (128 + 9) |
| 130 | Script terminated by Control-C | Ctl-C | Control-C is fatal error signal 2, (130 = 128 + 2, see above) |
| 255* | Exit status out of range | exit -1 | exit takes only integer args in the range 0 - 255 |
以下是一个简单的示例脚本，它检查最后一个命令的退出状态码，并打印出相应的消息：
#!/bin/bash
# 执行一个命令
ls /some/directory
# 检查命令的退出状态码
if [ $? -eq 0 ]; then
echo "命令执行成功"
else
echo "命令执行失败，退出状态码为 $?"
fi
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在实际使用中，通常会直接在命令后面进行检查，而不是先执行命令，再检查$?：
#!/bin/bash
# 直接在命令后检查状态码
if ls /some/directory; then
echo "命令执行成功"
else
echo "命令执行失败，退出状态码为 $?"
fi
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知识扩展——return和exit的使用：
- return是一个关键字； exit是一个函数。
- return是编程语言级别，它表示调用堆栈的返回；exit是系统调用级别，它表示了一个进程的结束。
- return是函数的退出（返回）；exit是进程的退出，exit用于退出整个shell脚本进程。
# Shell 基本运算符
https://www.runoob.com/linux/linux-shell-basic-operators.html (opens new window)
# 算数运算符
原生bash不支持简单的数学运算，但是可以通过其他命令来实现，例如 awk 和 expr，expr 最常用。
expr 是一款表达式计算工具，使用它能完成表达式的求值操作。
#!/bin/bash
val=`expr 2 + 2`
echo "两数之和为 : $val"
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两点注意：
- 表达式和运算符之间要有空格，例如 2+2 是不对的，必须写成 2 + 2，这与我们熟悉的大多数编程语言不一样。
- 完整的表达式要被 `` 包含，注意这个字符不是常用的单引号，在 Esc 键下边。
# 自增和自减操作符
使用 $(( )) 进行算术运算
#!/bin/bash
# 初始化变量
num=5
# 自增
num=$((num + 1))
# 自减
num=$((num - 1))
echo $num
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# 关系运算符（数值）
| 运算符 | 说明 | 举例 |
|---|---|---|
| -eq | 检测两个数是否相等，相等返回 true。 | [ $a -eq $b ] 返回 false。 |
| -ne | 检测两个数是否不相等，不相等返回 true。 | [ $a -ne $b ] 返回 true。 |
| -gt | 检测左边的数是否大于右边的，如果是，则返回 true。 | [ $a -gt $b ] 返回 false。 |
| -lt | 检测左边的数是否小于右边的，如果是，则返回 true。 | [ $a -lt $b ] 返回 true。 |
| -ge | 检测左边的数是否大于等于右边的，如果是，则返回 true。 | [ $a -ge $b ] 返回 false。 |
| -le | 检测左边的数是否小于等于右边的，如果是，则返回 true。 | [ $a -le $b ] 返回 true。 |
如果使用 ((...)) 作为判断语句，大于和小于可以直接使用 > 和 <，其他如此类推。
| 运算符 | 说明 | 举例 |
|---|---|---|
| == | 检测两个数是否相等，相等返回 true。 | (( $a == $b )) 返回 false。 |
| != | 检测两个数是否不相等，不相等返回 true。 | (( $a != $b )) 返回 true。 |
| > | 检测左边的数是否大于右边的，如果是，则返回 true。 | (( $a > $b )) 返回 false。 |
| < | 检测左边的数是否小于右边的，如果是，则返回 true。 | (( $a < $b )) 返回 true。 |
| >= | 检测左边的数是否大于等于右边的，如果是，则返回 true。 | (( $a >= $b )) 返回 false。 |
| <= | 检测左边的数是否小于等于右边的，如果是，则返回 true。 | (( $a <= $b )) 返回 true。 |
# 字符串运算符
| 运算符 | 说明 | 举例 |
|---|---|---|
| = | 检测两个字符串是否相等，相等返回 true。 | [[ $a = $b ]] 返回 false。 |
| != | 检测两个字符串是否不相等，不相等返回 true。 | [[ $a != $b ]] 返回 true。 |
| -z | 检测字符串长度是否为0，为0返回 true。 | [[ -z $a ]] 返回 false。 |
| -n | 检测字符串长度是否不为 0，不为 0 返回 true。 | [[ -n "$a" ]] 返回 true。 |
| $ | 检测字符串是否不为空，不为空返回 true。 | [[ $a ]] 返回 true。 |
# 文件测试运算符
| 操作符 | 说明 | 举例 |
|---|---|---|
| -b file | 检测文件是否是块设备文件，如果是，则返回 true。 | [ -b $file ] 返回 false。 |
| -c file | 检测文件是否是字符设备文件，如果是，则返回 true。 | [ -c $file ] 返回 false。 |
| -d file | 检测文件是否是目录，如果是，则返回 true。 | [ -d $file ] 返回 false。 |
| -f file | 检测文件是否是普通文件（既不是目录，也不是设备文件），如果是，则返回 true。 | [ -f $file ] 返回 true。 |
| -g file | 检测文件是否设置了 SGID 位，如果是，则返回 true。 | [ -g $file ] 返回 false。 |
| -k file | 检测文件是否设置了粘着位(Sticky Bit)，如果是，则返回 true。 | [ -k $file ] 返回 false。 |
| -p file | 检测文件是否是有名管道，如果是，则返回 true。 | [ -p $file ] 返回 false。 |
| -u file | 检测文件是否设置了 SUID 位，如果是，则返回 true。 | [ -u $file ] 返回 false。 |
| -r file | 检测文件是否可读，如果是，则返回 true。 | [ -r $file ] 返回 true。 |
| -w file | 检测文件是否可写，如果是，则返回 true。 | [ -w $file ] 返回 true。 |
| -x file | 检测文件是否可执行，如果是，则返回 true。 | [ -x $file ] 返回 true。 |
| -s file | 检测文件是否为空（文件大小是否大于0），不为空返回 true。 | [ -s $file ] 返回 true。 |
| -e file | 检测文件（包括目录）是否存在，如果是，则返回 true。 | [ -e $file ] 返回 true。 |
| -S file | 判断某文件是否 socket。 | |
| -L file | 检测文件是否存在并且是一个符号链接。 |
# 布尔运算符
| 运算符 | 说明 | 举例 |
|---|---|---|
| ! | 非运算，表达式为 true 则返回 false，否则返回 true。 | [ ! false ] 返回 true。 |
| -o | 或运算，有一个表达式为 true 则返回 true。 | [ $a -lt 20 -o $b -gt 100 ] 返回 true。 |
| -a | 与运算，两个表达式都为 true 才返回 true。 | [ $a -lt 20 -a $b -gt 100 ] 返回 false。 |
# 逻辑运算符
| 运算符 | 说明 | 举例 |
|---|---|---|
| && | 逻辑的 AND | [[ $a -lt 100 && $b -gt 100 ]] 返回 false |
| || | 逻辑的 OR | [[ $a -lt 100 || $b -gt 100 ]] 返回 true |
# Shell test 命令
Shell中的 test 命令用于检查某个条件是否成立，它可以进行数值、字符和文件三个方面的测试。
在Shell脚本中，test命令和[]（方括号表达式）都用于条件测试，但它们在使用上有一些区别。
- test命令：这是一个独立的命令，用于测试条件表达式的值，并根据测试结果返回0（真）或非0值（假）。例如，
test -f file.txt会检查file.txt是否存在并且是一个普通文件。如果条件为真，则返回0；否则返回非0值。 - 方括号表达式：
[ ]用于在脚本中进行条件测试，它实际上是一个命令替换的语法，可以与逻辑运算符一起使用。例如，[ -f file.txt ]与test -f file.txt是等价的。方括号表达式也返回0或非0值，表示条件的真假。
在Shell脚本中，test命令和[]通常可以互换使用，但有一些细微的差别。例如，当使用逻辑运算符如&&和||时，[]不支持旧式的-a和-o运算符，而推荐使用&&和||。此外，对于模式匹配和正则表达式匹配，通常使用[[ ]]（双左方括号），而基本的条件测试则可以使用[ ]或test命令。
总的来说，虽然test命令和[]在功能上是相似的，但它们的使用场景和语法有所不同。在编写Shell脚本时，应根据具体的需求和上下文选择合适的方法进行条件测试。
# Shell 括号的用法
在Shell中，括号有小括号、中括号和大括号。每种括号都有其特定的用途和语法规则。
小括号：
单小括号：
用于命令替换。例如，
echo $(ls)会执行ls命令，并将输出作为echo命令的参数，等同于echo `ls`。用于命令组合和执行，可以创建一个子shell来顺序执行命令。例如，
(pwd ; ls ; cd /etc ; pwd ; cd ; pwd ; ls)会创建一个子shell并执行其中的命令。用于初始化数组。例如，
array=(a b c d)会创建一个包含元素a、b、c、d的数组。
双小括号：
用于算术运算和比较。((表达式))常用于算术运算比较，双括号中的变量可以不使用$符号前缀。
#!/bin/bash #求100以内的偶数 num=2 while ((num<100)) #数值与运算符可以没有空格,变量的使用时也可以不使用$num do echo "$num" ((num=num*2)) done1
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8用于循环语句。例如，
for((i=0;i<5;i++))可以在双小括号内进行循环变量的递增。
中括号：
单中括号：
- 用于条件表达式，算术比较，例如，
[ $i -ge 1 ]进行数值比较。 - 用于条件表达式，文件测试，例如，
[ -d $file ]检测文件是否是目录。 - 字符范围。用作正则表达式的一部分，描述一个匹配的字符范围。例如，
cat 1.txt|grep "[0-9]"。 - 引用数组中每个元素。例如，
${array_name[2]}。
- 用于条件表达式，算术比较，例如，
双中括号：
- 用于条件表达式，字符串比较，例如，
[[ hello == hell? ]]进行字符串模式匹配和正则表达式匹配。在进行字符串比较时，最好使用双中括号 [[ ]]. 因为单中括号可能会导致一些错误，因此最好避开它们。
- 用于条件表达式，字符串比较，例如，
大括号：
- 帮助解释器识别变量的边界。
- 用于变量替换，如
${var:-string}当变量为空时，将string赋值给var。 - 在序列生成中，如
{1..4}用于生成数字序列。 - 用于文件名扩展，如
{1,4}.txt可以生成1.txt和4.txt两个文件，cp /path/to/file.txt{,.backup}可以在/path/to目录下生成备份文件file.txt.backup。
在Shell脚本中，单中括号[ ]和双中括号[[ ]]各有其用途，选择使用哪种括号取决于特定的需求和场景。
- 单中括号
[ ]：- 主要用于测试条件表达式的返回值，它是一个测试命令，返回0表示真，非0表示假。
- 在进行算术比较或算术运算时，单中括号
[ ]更为合适。例如，进行数值比较或执行算术运算时，应使用单中括号。 - 单中括号内的表达式需要特别注意空格的使用，例如
[ $a -eq $b ]，缺少空格可能会导致错误。
- 双中括号
[[ ]]：- 提供了更强大的字符串处理能力，支持模式匹配和正则表达式，对于字符串和文件名的处理更为灵活。
- 双中括号在条件判断时可以不用引号包围变量，也可以支持逻辑操作符
&&、||，并且不需要转义字符。 - 双中括号在语法上更接近于其他编程语言，提供了一定的编程便利性。
总结来说，当需要进行算术比较或运算时，应使用单中括号[ ]；而当需要进行字符串处理、模式匹配或提供更友好的语法时，应使用双中括号[[ ]]。在实际应用中，根据具体的需求选择合适的括号可以提高脚本的健壮性和可读性。
# Shell 流程控制
# 条件结构
if 语法格式：
if condition
then
command1
command2
...
commandN
fi
# 写成一行
if condition; then command1; command2… fi
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if else 语法格式：
if condition
then
command1
command2
...
commandN
else
command
fi
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if else-if else 语法格式：
if condition1
then
command1
elif condition2
then
command2
else
commandN
fi
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case ... esac 为多选择语句，与其他语言中的 switch ... case 语句类似，是一种多分支选择结构，每个 case 分支用右圆括号开始，用两个分号 ;; 表示 break，即执行结束，跳出整个 case ... esac 语句，esac（就是 case 反过来）作为结束标记。
可以用 case 语句匹配一个值与一个模式，如果匹配成功，执行相匹配的命令。
case ... esac 语法格式：
case 值 in
模式1)
command1
command2
...
commandN
;;
模式2)
command1
command2
...
commandN
;;
esac
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# 循环结构
for 语法格式：
for var in item1 item2 ... itemN
do
command1
command2
...
commandN
done
# 写成一行
for var in item1 item2 ... itemN; do command1; command2… done;
# 无限循环语法格式
for (( ; ; ))
do
command
done
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while 语法格式：
while condition
do
command
done
# 无限循环语法格式一
while :
do
command
done
# 无限循环语法格式二
while true
do
command
done
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until 循环执行一系列命令直至条件为 true 时停止。
until 循环与 while 循环在处理方式上刚好相反。
until 语法格式:
until condition
do
command
done
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在循环过程中，有时候需要在未达到循环结束条件时强制跳出循环，Shell 使用两个命令来实现该功能：break 和 continue。
break 命令允许跳出所有循环（终止执行后面的所有循环）。
continue 命令与 break 命令类似，只有一点差别，它不会跳出所有循环，仅仅跳出当前循环。
# Shell 函数
Shell 函数定义语法格式：
[ function ] funname [()]
{
action;
[return int;]
}
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说明：
- 可以带 function fun() 定义，也可以直接 fun() 定义,不带任何参数。
- 所有函数在使用前必须定义。这意味着必须将函数放在脚本开始部分，直至shell解释器首次发现它时，才可以使用。调用函数仅使用其函数名即可。
- 在函数体内部，通过 $n 的形式来获取参数的值，例如，$1表示第一个参数，$2表示第二个参数，获取第十个参数需要${10}。当n>=10时，需要使用${n}来获取参数。
- 函数返回值，可以显示加：return 返回，如果不加，将以最后一条命令运行结果，作为返回值。 return 语句只能返回一个介于 0 到 255 之间的整数。
- 函数返回值在调用该函数后通过 $? 来获得。
# Shell 命令连接
在Shell中，命令连接可以使用多种符号，常见的有以下几种：
| 类型 | 符号 | 说明 |
|---|---|---|
| 分号 | ; | 无论前一个命令执行成功与否，都会执行下一条命令。 |
| & | 多个命令同时执行，不管命令是否执行成功。 | |
| 逻辑与 | && | 只有前一个命令执行成功时，才会执行下一条命令。 |
| 逻辑或 | || | 只有前一个命令执行失败时，才会执行下一条命令。 |
| 管道 | | | 将前一个命令的输出作为后一个命令的输入。 |
# 标准输入/输出和重定向
执行一个shell命令行，系统有三个默认的文件描述符供程序使用。标准输入文件（STDIN）,通常对应终端的键盘；标准输出文件（STDOUT）和标准错误输出文件（STDERR），这两个文件都对应终端的屏幕。
使用符合 “>” 将屏幕的输出导入到文件，屏幕不再有显示，“>” 会覆盖之前的内容。
使用符合 “>>” 将屏幕的输出追加到文件，屏幕不再有显示，“>>” 不会覆盖之前的内容。
标准输入用“0”表示。
标准正确输出用 “1” 表示。“1”可以省略。>file等同于1>file，>>file等同于1>>file
标准错误输出用 “2” 表示。
| 类型 | 操作符 | 用途 |
|---|---|---|
| 重定向输入 | < | 从指定的文件读取数据，而不是从键盘输入 |
| 重定向输出 | > | 将输出结果保存到指定的文件（覆盖原有内容) |
| 重定向输出 | >> | 将输出结果追加到指定的文件尾部 |
| 标准错误输出 | 2> | 将错误信息保存到指定的文件(覆盖原有内容) |
| 标准错误输出 | 2>> | 将错误信息追加到指定的文件尾部 |
| 混合输出 | &> | 将标准正确输出、标准错误输出的内容保存到同一文件(覆盖原有内容) |
| 混合输出 | &>> | 将标准正确输出、标准错误输出的内容追加到指定的文件尾部 |
nohup command >/dev/null 2>&1 &
nohup 英文全称 no hang up（不挂起），用于在系统后台不挂断地运行命令，退出终端不会影响程序的运行。
nohup 命令，在默认情况下（非重定向时），会输出一个名叫 nohup.out 的文件到当前目录下，如果当前目录的 nohup.out 文件不可写，输出重定向到 $HOME/nohup.out 文件中。
nohup 命令语法格式：
nohup command [arg...] &
命令 /dev/null 2>&1 & 的主要作用是将程序的标准输出和错误输出都重定向到 /dev/null，从而屏蔽这些输出，使得运行该命令的用户不会看到任何输出信息。
这个命令组合可以分解为几个部分来理解：
/dev/null代表空设备文件，是一个特殊的文件，所有写入它的内容都会被永久丢弃，因此被称为“黑洞”或“垃圾桶”。>/dev/null等同于1>/dev/null，将标准错误输出保存到空设备文件。2>&1是一个shell重定向技巧，它将标准错误输出（文件描述符2）重定向到标准输出（文件描述符1）当前指向的位置。在这个上下文中，由于标准输出也被重定向到了/dev/null，因此标准错误输出也随之被丢弃。&在命令的末尾表示将命令放到后台执行，这样用户可以在不等待命令执行完成的情况下继续使用终端。
# 参考资料
https://www.runoob.com/linux/linux-shell.html (opens new window)