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了解 Bash 的读取文件命令替换

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了解 Bash 的读取文件命令替换

我试图了解 Bash 究竟如何处理以下行：

$(< "$FILE")

根据 Bash 手册页，这相当于：

$(cat "$FILE")

我可以遵循第二行的推理思路。 Bash 在 上执行变量扩展，输入命令替换，传递to$FILE的值，cat 将 的内容输出到标准输出，命令替换通过用内部命令产生的标准输出替换整行来完成，Bash 尝试像这样执行它一个简单的命令。$FILEcat$FILE

然而，对于我上面提到的第一行，我将其理解为：Bash对 执行变量替换$FILE，Bash打开$FILE以在标准输入上读取，以某种方式将标准输入复制到标准输出，命令替换完成，Bash 尝试执行生成的标准输出。

有人可以向我解释一下内容是如何$FILE从标准输入到标准输出的吗？

答案1

$(<file)（在 ksh93 中也与`<file`以及 一起使用${<file;}）是 Korn shell 的一个特殊操作符，由zsh和复制bash。它看起来很像命令替换，但实际上不是。

在 POSIX shell 中，一个简单的命令是：

< file var1=value1 > file2 cmd 2> file3 args 3> file4

所有部分都是可选的，您可以仅重定向、仅命令、仅分配或组合。

如果有重定向但没有命令，则会执行重定向（因此 a> file将打开并截断file），但随后什么也不会发生。所以

< file

打开file以供阅读，但由于没有命令，所以什么也没有发生。然后file就关闭了，就是这样。如果$(< file)是一个简单的命令替换，那么它就会扩展为空。

在里面POSIX规范, 在$(script), 如果script仅包含重定向，则产生未指定的结果。这是为了允许 Korn shell 的特殊行为。

在 ksh 中（这里测试了ksh93u+），如果脚本包含一个且仅一个简单的命令（尽管前后允许注释）仅包含重定向（无命令，无赋值），并且如果第一个重定向是 stdin (fd 0) 仅输入（<、<<或<<<）重定向，则：

  • $(< file)
  • $(0< file)
  • $(<&3)（$(0>&3)实际上也因为这实际上是同一个运算符）
  • $(< file > foo 2> $(whatever))

但不是：

  • $(> foo < file)
  • 也不$(0<> file)
  • 也不$(< file; sleep 1)
  • 也不$(< file; < file2)

然后

  • 除了第一个重定向之外的所有重定向都被忽略（它们被解析掉）
  • 它扩展到 file/heredoc/herestring 的内容（或者如果使用类似的东西可以从文件描述符中读取的任何内容<&3）减去尾随换行符。

就好像使用$(cat < file)except that

  • 读取是由 shell 内部完成的，而不是由cat
  • 不涉及管道或额外过程
  • 由于上述原因，由于内部代码不在子 shell 中运行，因此此后保留任何修改（如$(<${file=foo.txt})或$(<file$((++n)))）
  • 读取错误（尽管不是打开文件或复制文件描述符时出现的错误）会被默默地忽略。

在 中zsh，它是相同的，只是只有当只有一个文件输入重定向时才会触发特殊行为（<file或0< file、否<&3、<<<here... < a < b）

但是，除了模拟其他 shell 时，即< file 当只有一个没有命令的输入重定向时，在命令替换之外，zsh运行$READNULLCMD（默认情况下为寻呼机），并且当存在更多重定向或除< file( <&3, <<<text, <a <b, >file, <a >b. ..）$NULLCMD（cat默认情况下），因此即使$(<&3)不被识别为该特殊运算符，它仍然会像ksh通过调用cat来执行它一样工作。

然而 while ksh's将扩展为, in$(< a < b)的内容，它扩展为 的内容azsha 和b（或者只是在禁用b该选项的情况下），将复制并扩展为空，等等。multios$(< a > b)ab

bash 有一个类似的运算符，但有一些区别：

  • 允许在以下内容之前发表评论，但不允许在以下内容之后发表评论：

    echo "$(
   # getting the content of file
   < file)"

    有效，但是：

    echo "$(< file
   # getting the content of file
)"

    膨胀到什么都没有。

  • 与 中一样zsh，只有一个文件 stdin 重定向，尽管没有回退到 a $READNULLCMD，因此$(<&3)，$(< a < b)执行重定向但扩展为空。

  • 由于某种原因，虽然bash不调用cat，但它仍然分叉一个进程，通过管道提供文件内容，使其比其他 shell 的优化要少得多。它实际上就像一个内置的$(cat < file)where 。catcat

  • 由于上述原因，其中所做的任何更改都会随后丢失（$(<${file=foo.txt})例如，在上面提到的 中，该$file分配随后会丢失）。

在bash, IFS= read -rd '' var < file (也适用于zsh）是阅读内容的更有效方法文本文件到变量中。它还具有保留尾随换行符的优点。另请参阅（在$mapfile[file]模块中且仅适用于常规文件），它也适用于二进制文件。zshzsh/mapfile

请注意，与 ksh93 相比，基于 pdksh 的变体ksh有一些变化。有趣的是，在mksh（那些 pdksh 派生的 shell 之一）中，

var=$(<<'EOF'
That's multi-line
test with *all* sorts of "special"
characters
EOF
)

进行了优化，因为此处文档的内容（没有尾随换行符）在不使用临时文件或管道的情况下进行扩展，而此处文档的情况则如此，这使其成为有效的多行引用语法。

为了可移植到ksh、zsh和的所有版本bash，最好仅限于$(<file)避免注释，并记住对变量所做的修改可能会也可能不会被保留。

答案2

因为bash它是在内部为您执行的，扩展了文件名并将文件转换为标准输出，就像您要做的那样$(cat < filename)。这是一个 bash 功能，也许您需要查看bash源代码才能确切知道它是如何工作的。

这里是处理此功能的函数（来自bash源代码，文件builtins/evalstring.c）：

/* Handle a $( < file ) command substitution.  This expands the filename,
   returning errors as appropriate, then just cats the file to the standard
   output. */
static int
cat_file (r)
     REDIRECT *r;
{
  char *fn;
  int fd, rval;

  if (r->instruction != r_input_direction)
    return -1;

  /* Get the filename. */
  if (posixly_correct && !interactive_shell)
    disallow_filename_globbing++;
  fn = redirection_expand (r->redirectee.filename);
  if (posixly_correct && !interactive_shell)
    disallow_filename_globbing--;

  if (fn == 0)
    {
      redirection_error (r, AMBIGUOUS_REDIRECT);
      return -1;
    }

  fd = open(fn, O_RDONLY);
  if (fd < 0)
    {
      file_error (fn);
      free (fn);
      return -1;
    }

  rval = zcatfd (fd, 1, fn);

  free (fn);
  close (fd);

  return (rval);
}

$(<filename)不完全等同于的注释$(cat filename)；如果文件名以破折号开头，后者将失败-。

$(<filename)最初是 from ksh，并添加到bashfrom Bash-2.02。

答案3

这是一个 bash 3.2 片段，显示了差异，并进行了解释：

  • 使用 strace 跟踪进程并显示 execve 调用strace -f -e trace=execve
  • 运行 bash 从字符串读取命令bash -c- 有或没有/bin/cat
  • 将并排模式下的输出区分为 80 列以适合此处diff -y -W 80

您可以execve(/bin/cat...)在差异右侧看到额外的内容：

$ echo $BASH_VERSION
3.2.25(1)-release
$ echo "hi" >/tmp/f
$ strace -f -e trace=execve /bin/bash -c 'echo $(</tmp/f)'          >/tmp/no_cat 2>&1
$ strace -f -e trace=execve /bin/bash -c 'echo $(/bin/cat </tmp/f)' >/tmp/wi_cat 2>&1
$ diff -y -W 80 /tmp/no_cat /tmp/wi_cat
execve("/bin/bash", ["/bin/bash", "-c | execve("/bin/bash", ["/bin/bash", "-c
Process 24253 attached (waiting for p | Process 24256 attached (waiting for p
Process 24253 resumed (parent 24252 r | Process 24256 resumed (parent 24255 r
Process 24253 detached                | Process 24257 attached (waiting for p
                                      > Process 24257 resumed (parent 24256 r
                                      > Process 24256 suspended
                                      > [pid 24257] execve("/bin/cat", ["/bin
                                      > Process 24256 resumed
                                      > Process 24257 detached
                                      > [pid 24256] --- SIGCHLD (Child exited
                                      > Process 24256 detached
--- SIGCHLD (Child exited) @ 0 (0) --   --- SIGCHLD (Child exited) @ 0 (0) --
hi                                      hi

答案4

这<不是直接的一个方面bash 命令替换。它是一个重定向运算符（如管道），某些 shell 允许在没有命令的情况下使用它（POSIX 未指定此行为）。

也许用更多的空间会更清楚：

echo $( < $FILE )

这是有效地* 与更POSIX安全的相同

echo $( cat $FILE )

...这也有效*

echo $( cat < $FILE )

让我们从最后一个版本开始。它cat不带参数运行，这意味着它将从标准输入读取。 $FILE由于 被重定向到标准输入<，因此cat将其内容放入标准输出。$(command)然后，替换将 的输出推入cat的参数中echo。

在bash（但不是在 POSIX 标准中），您可以<不使用命令来使用。 bash(andzsh和kshbut not dash) 会将其解释为 if cat <，但不会调用新的子流程。由于这是 shell 本机的，因此它比直接运行外部命令更快cat。 *这就是为什么我说“实际上相同”。

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