我很喜爱 Linux 零碎，尤其是 Linux 的一些设计很漂亮，比方能够将一些简单的问题分解成若干小问题，通过管道符和重定向机制灵便地用现成的工具解决，写成 shell 脚本就很高效。
前文写过好几篇 Linux 相干的文章：
- Linux 过程 / 管道 / 重定向 / 文件描述符
本文就分享一下我在实践中应用重定向和管道符遇到的一些坑，搞明确一些底层原理，写脚本的效率能晋升不少。
\> 和 >> 重定向符的坑
先说第一个问题，执行如下命令会产生什么？
$ cat file.txt > file.txt
读取再写入同一个文件，感觉什么也不会产生对吧？
实际上，上述命令运行的后果是清空 file.txt 文件中的内容。
PS：有的 Linux 发行版可能会间接报错，能够执行 cat < file.txt > file.txt 绕开这个检测。
前文 Linux 过程和文件描述符 说过，程序自身没有必要关怀本人的规范输出 / 输入指向哪里，是 shell 通过管道符和重定向符号批改了程序的规范输出 / 输入的地位。
所以执行 cat file.txt > file.txt 这个命令时，shell 会先关上 file.txt，因为重定向符号是>，所以文件中的内容会被清空，而后 shell 将cat 命令的规范输入设置为 file.txt，这时候cat 命令才开始执行。
也就是如下过程：
1、shell 关上 file.txt 并清空其内容。
2、shell 将 cat 命令的规范输入指向 file.txt 文件。
3、shell 执行 cat 命令，读了一个空文件。
4、cat命令将空字符串写入规范输入（file.txt文件）。
所以，最初的后果就是 file.txt 变成了空文件。
咱们晓得，>会清空指标文件，>>会在指标文件尾部追加内容，那么如果将重定向符 > 改成 >> 会怎么呢？
$ echo hello world > file.txt # 文件中只有一行内容
$ cat file.txt >> file.txt # 这个命令会死循环
file.txt中首先被写入一行内容，执行 cat file.txt >> file.txt 后预期的后果应该是两行内容。
然而很遗憾，运行后果并不合乎预期，而是会死循环不断向 file.txt 中写入 hello world，文件很快就会变得很大，只能用 Control+C 进行命令。
这就有意思了，为什么会死循环呢？其实稍加剖析就能够想到起因：
首先要回顾 cat 命令的行为，如果只执行 cat 命令，就会从命令行读取键盘输入的内容，每次按下回车，cat命令就会回显输出，也就是说，cat命令是逐行读取数据而后输入数据的。
那么，cat file.txt >> file.txt命令的执行过程如下：
1、关上file.txt，筹备在文件尾部追加内容。
2、将 cat 命令的规范输入指向 file.txt 文件。
3、cat命令读取 file.txt 中的一行内容并写入规范输入（追加到 file.txt 文件中）。
4、因为刚写入了一行数据，cat命令发现 file.txt 中还有能够读取的内容，就会反复步骤 3。
以上过程，就好比一边遍历列表，一遍往列表里追加元素一样，永远遍历不完，所以导致咱们的命令死循环。
\> 重定向符和 | 管道符配合
咱们常常会遇到这样的需要：截取文件的前 XX 行，其余的都删除。
在 Linux 中，head命令能够实现截取文件前几行的性能：
$ cat file.txt # file.txt 中有五行内容
1
2
3
4
5
$ head -n 2 file.txt # head 命令读取前两行
1
2
$ cat file.txt | head -n 2 # head 也能够读取规范输出
1
2
如果咱们想保留文件的前 2 行，其余的都删除，可能会用如下命令：
$ head -n 2 file.txt > file.txt
然而这就犯了前文说的谬误，最初 file.txt 会被清空，不能实现咱们的需要。
那咱们是这样写命令是否能够避坑呢：
$ cat file.txt | head -n 2 > file.txt
论断是不行，文件内容仍然会被清空。
What？是不是管道漏了，把数据全漏掉了？
前文 Linux 过程和文件描述符 也说过管道符的实现原理，实质上就是将两个命令的规范输出和输入连接起来，让前一个命令的规范输入作为下一个命令的规范输出。
然而，如果你认为这样写命令能够失去预期的后果，那可能是因为你认为管道符连贯的命令是串行执行的，这是一个常见的谬误，实际上 管道符连贯的多个命令是并行执行的。
你可能认为，shell 会先执行 cat file.txt 命令，失常读取 file.txt 中的所有内容，而后把这些内容通过管道传递给 head -n 2 > file.txt 命令。
尽管这时候 file.txt 中的内容会被清空，然而 head 并没有从文件中读取数据，而是从管道读取数据，所以应该能够向 file.txt 正确写入两行数据。
但实际上，上述了解是谬误的，shell 会并行执行管道符连贯的命令，比如说执行如下命令：
$ sleep 5 | sleep 5
shell 会同时启动两个 sleep 过程，所以执行后果是睡眠 5 秒，而不是 10 秒。
这是有点违反直觉的，比方这种常见的命令：
$ cat filename | grep 'pattern'
直觉如同是先执行 cat 命令一次性读取了 filename 中所有的内容，而后传递给 grep 命令进行搜寻。
但实际上是 cat 和grep命令是同时执行的，之所以能失去预期的后果，是因为 grep 'pattern' 会阻塞期待规范输出，而 cat 通过 Linux 管道向 grep 的规范输出写入数据。
执行上面这个命令能直观感触到 cat 和grep是在同时执行的，grep在实时处理咱们用键盘输入的数据：
$ cat | grep 'pattern'
说了这么多，再回顾一开始的问题：
$ cat file.txt | head -n 2 > file.txt
cat命令和 head 会并行执行，谁先谁后不确定，执行后果也就不确定。
如果 head 命令先于 cat 执行，那么 file.txt 就会被先清空，cat也就读取不到任何内容；反之，如果 cat 先把文件的内容读取进去，那么能够失去预期的后果。
不过，通过我的试验（将这种并发状况反复 1w 次）发现，file.txt被清空这种谬误状况呈现的概率远大于预期后果呈现的概率，这个临时还不分明是为什么，应该和 Linux 内核实现过程和管道的逻辑无关。
解决方案
说了这么多管道符和重定向符的特点，如何能力防止这个文件被清空的坑呢？
最靠谱的方法就是不要同时对同一个文件进行读写，而是通过临时文件的形式做一个直达。
比如说只保留 file.txt 文件中的头两行，能够这样写代码：
# 先把数据写入临时文件，而后笼罩原始文件
$ cat file.txt | head -n 2 > temp.txt && mv temp.txt file.txt
这是最简略，最牢靠，十拿九稳的办法。
你如果嫌这段命令太长，也能够通过 apt/brew/yum 等包管理工具装置 moreutils 包，就会多出一个 sponge 命令，像这样应用：
# 先把数据传给 sponge，而后由 sponge 写入原始文件
$ cat file.txt | head -n 2 | sponge file.txt
sponge这个单词的意思是海绵，挺形象的，它会先把输出的数据「排汇」起来，最初再写入file.txt，外围思路和咱们应用临时文件时相似的，这个「海绵」就好比一个临时文件，就能够防止同时关上同一个文件进行读写的问题。
以上就是重定向和管道符的一些坑，心愿能帮到你。
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