对 stdin、stdout 和 stderr 感到困惑吗？

Question

我对这三个文件的用途感到相当困惑。如果我的理解是正确的，stdin 是程序写入其在进程中运行任务的请求的文件，stdout 是内核写入其任务的文件。输出和请求它的进程从中访问信息，stderr 是输入所有异常的文件。在打开这些文件以检查这些是否确实发生时，我发现似乎没有任何迹象表明如此！

我想知道的是这些文件的确切用途是什么，完全用很少的技术术语来简单地回答！

Answer 1

标准输入|STDIN - 这是您的进程读取以获取信息的文件句柄。

标准输出|STDOUT - 您的进程将常规输出写入此文件句柄。

标准错误|STDERR - 您的进程将诊断输出写入此文件句柄。

这已经是我所能做到的最简单的了:-)

当然，这主要是按照惯例。如果您愿意，没有什么可以阻止您将诊断信息写入标准输出。您甚至可以完全关闭三个文件句柄并打开您自己的 I/O 文件。

当您的进程启动时，它应该已经打开了这些句柄，并且只能读取和/或写入它们。

默认情况下，它们可能连接到您的终端设备（例如，/dev/tty），但 shell 将允许您在这些句柄与特定文件和/或设备（甚至管道）之间建立连接在进程启动之前（某些可能的操作相当聪明）。

一个例子是：

my_prog <inputfile 2>errorfile | grep XYZ

它将：

• 为 my_prog 创建一个进程。
• 打开 inputfile 作为标准输入（文件句柄 0）。
• 打开 errorfile 作为标准错误（文件句柄 2）。
• 为 grep 创建另一个进程。
• 将 my_prog 的标准输出附加到 grep 的标准输入。

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回复您的评论：

当我在 /dev 文件夹中打开这些文件时，为什么我永远看不到正在运行的进程的输出？

这是因为它们不是普通文件。虽然 UNIX 将一切都呈现为文件系统中某处的文件，但这并不意味着在最低级别上也是如此。 /dev 层次结构中的大多数文件都是字符设备或块设备，实际上是设备驱动程序。它们没有尺寸，但有主设备号和次设备号。

当您打开它们时，您将连接到设备驱动程序而不是物理文件，并且设备驱动程序足够聪明，知道应该单独处理单独的进程。

Linux /proc 文件系统也是如此。这些不是真正的文件，只是严格控制的内核信息网关。

Answer 2

更正确的说法是，stdin、stdout 和 stderr 是“I/O 流”，而不是
比文件。正如您所注意到的，这些实体并不存在于文件系统中。但是
就 I/O 而言，Unix 哲学是“一切皆文件”。在实践中，
这实际上意味着您可以使用相同的库函数和接口（printf，
scanf、read、write、select等）而不用担心I/O流是否存在
连接到键盘、磁盘文件、套接字、管道或其他一些 I/O 抽象。

大多数程序需要读取输入、写入输出和记录错误，因此 stdin、stdout、
和 stderr 是为您预定义的，以方便编程。这只是
一种约定，并且不是由操作系统强制执行的。

Answer 3

作为上述答案的补充，以下是有关重定向的总结：

编辑：该图形并不完全正确。

第一个示例根本不使用 stdin，它将“hello”作为参数传递给 echo 命令。

该图还表明 2>&1 与 &> 具有相同的效果。然而

ls Documents ABC > dirlist 2>&1
#does not give the same output as 
ls Documents ABC > dirlist &>

这是因为&>需要重定向到一个文件，2>&1 只是将 stderr 发送到 stdout

Answer 4

恐怕你的理解完全倒退了。 :)

从程序的角度思考“标准输入”、“标准输出”和“标准错误”，而不是从内核的角度。

当程序需要打印输出时，它通常打印到“标准输出”。程序通常使用 printf 将输出打印到标准输出，它仅打印到标准输出。

当程序需要打印错误信息（不一定是例外，这些是编程语言构造，在更高级别上强加）时，它通常打印为“标准错误”。它通常使用 fprintf 来实现，它接受打印时使用的文件流。文件流可以是为写入而打开的任何文件：标准输出、标准错误或使用 fopen 或 fdopen 打开的任何其他文件。

当文件需要使用 fread 或 fgets 或 getchar 读取输入时，使用“standard in”。

这些文件中的任何一个都可以轻松地从 shell 重定向，如下所示：

cat /etc/passwd > /tmp/out     # redirect cat's standard out to /tmp/foo
cat /nonexistant 2> /tmp/err   # redirect cat's standard error to /tmp/error
cat < /etc/passwd              # redirect cat's standard input to /etc/passwd

或者，整个 enchilada：

cat < /etc/passwd > /tmp/out 2> /tmp/err

有两个重要的警告：首先，“标准输入”、“标准输出”和“标准错误” “只是一个约定。它们是一个非常强的约定，但这只是一个协议，即能够运行这样的程序是非常好的：grep echo /etc/services | awk '{print $2;}' | sort 并将每个程序的标准输出连接到管道中下一个程序的标准输入。

其次，我给出了用于处理文件流（FILE * 对象）的标准 ISO C 函数——在内核级别，它是所有文件描述符（int 引用）到文件表）以及低级操作（例如读取和写入），这些操作无法实现 ISO C 函数的良好缓冲。我想保持简单并使用更简单的功能，但我认为您仍然应该知道替代方案。 :)

Answer 5

我认为人们说 stderr 应该仅用于错误消息是误导性的。

它还应该用于为运行命令的用户提供信息性消息，而不是为数据的任何潜在下游消费者提供信息（即，如果您运行链接多个命令的 shell 管道，则您不需要诸如“获取第 30 项”之类的信息性消息。 42424”出现在 stdout 上，因为它们会让消费者感到困惑，但您可能仍然希望用户看到它们。

请参阅 此了解历史原理：

“所有程序都将诊断放在标准输出上。这有
当输出重定向到文件时总是会引起麻烦，但是
当输出被发送到毫无戒心的人时变得无法忍受
过程。尽管如此，还是不​​愿意违背简单性
标准输入标准输出模型，人们容忍这种状态
通过 v6 处理事务。此后不久，丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）剪掉了戈尔迪安（Gordian）
通过引入标准误差文件来解决这个问题。这还不够。
通过管道，诊断可以来自多个程序中的任何一个
同时运行。需要进行诊断来识别自己的身份。”

Answer 6

stdin

通过控制台读取输入（例如键盘输入）。
在 C 中与 scanf

scanf(<formatstring>,<pointer to storage> ...);

stdout

一起使用生成到控制台的输出。
在 C 中与 printf

printf(<string>, <values to print> ...);

stderr

一起使用生成“错误”输出到控制台。
在 C 中与 fprintf 一起使用

fprintf(stderr, <string>, <values to print> ...);

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重定向

stdin 的源可以被重定向。例如，它可以来自文件 (echo < file.txt) 或另一个程序 (ps | grep )，而不是来自键盘输入）。

stdout、stderr 的目的地也可以重定向。例如，stdout 可以重定向到文件： ls 。 > ls-output.txt，在本例中，输出将写入文件 ls-output.txt。 Stderr 可以使用 >2>。

Answer 7

使用 ps -aux 显示当前进程，所有进程都在 /proc/ 中列为 /proc/(pid)/，通过调用 cat /proc/(pid)/fd/0 它会打印在标准输出中找到的任何内容我认为这个过程。所以也许

/proc/(pid)/fd/0 - 标准输出文件
/proc/(pid)/fd/1 - 标准输入文件
/proc/(pid)/fd/2 - 标准错误文件

例如

但只能这样工作对于 /bin/bash 来说，其他进程通常在 0 中没有任何内容，但许多进程在 2 中写入了错误

Answer 8

有关这些文件的权威信息，请查看手册页，并在终端上运行命令。

$ man stdout 

但对于一个简单的答案，每个文件都用于：

stdout 用于流输出

stdin 用于流输入

stderr 用于打印错误或日志消息。

每个 UNIX 程序都有这些流中的每一个。

Answer 9

stderr 不会进行 IO 缓存缓冲，因此如果我们的应用程序需要将关键消息信息（一些错误、异常）打印到控制台或文件，请使用它，就像使用 stdout 打印一般日志信息一样，因为它使用 IO 缓存缓冲，有可能在将消息写入文件之前，应用程序可能会关闭，从而使调试变得复杂

Answer 10

这是一篇关于 stdin 、 stdout 和 stderr 的长文：

• Linux 上的 stdin、stdout 和 stderr 是什么？

总结一下：

流像文件一样处理

Linux 中的流——就像几乎所有其他东西一样——被视为
它们是文件。您可以从文件中读取文本，也可以写入文本
到一个文件中。这两个操作都涉及数据流。所以
将数据流作为文件处理的概念并不是那么简单
拉伸。

与进程关联的每个文件都分配有一个唯一的编号
识别它。这称为文件描述符。每当一个动作
需要对文件执行，文件描述符用于
识别文件。

这些值始终用于 stdin、stdout 和 stderr：

<前><代码>0：标准输入
1：标准输出
2：标准错误

具有讽刺意味的是，我在堆栈溢出和上面的文章中发现了这个问题，因为我正在搜索有关异常/非标准流的信息。所以我的搜索仍在继续。

Answer 11

具有关联缓冲的文件称为流，并被声明为指向已定义类型 FILE 的指针。 fopen() 函数为流创建某些描述性数据，并返回一个指针以在所有后续事务中指定该流。通常，存在三个打开的​​流，其常量指针在标头中声明并与标准打开文件关联。
在程序启动时，预定义了三个流，无需显式打开：标准输入（用于读取常规输入）、标准输出（用于写入常规输出）和标准错误（用于写入诊断输出）。打开时，标准错误流未完全缓冲；当且仅当可以确定流不引用交互式设备时，标准输入和标准输出流才被完全缓冲

https://www.mkssoftware.com/docs/man5/stdio.5.asp