需要Linux bash内置exec命令行为的解释

Question

从Bash参考手册中，我得到有关execbash内置命令的以下信息：

如果提供了命令，它将替换外壳程序而不创建新进程。

现在，我有以下bash脚本：

#!/bin/bash
exec ls;
echo 123;
exit 0

执行此，我得到了：

cleanup.sh  ex1.bash  file.bash  file.bash~  output.log
(files from the current directory)

现在，如果我有此脚本：

#!/bin/bash
exec ls | cat
echo 123
exit 0

我得到以下输出：

cleanup.sh
ex1.bash
file.bash
file.bash~
output.log
123

我的问题是：

如果在exec调用 它取代了壳，而无需创建一个新的进程 ，为什么放时| cat，将echo 123被打印出来，但是没有它，它不是。因此，如果有人可以解释这种行为的逻辑是什么，我将很高兴。

谢谢。

编辑：@torek响应后，我变得更加难以解释行为：

1. exec ls>outcommand创建out文件并将ls命令结果放入其中；

2. exec ls>out1 ls>out2仅创建文件，但不放入任何结果。如果该命令按照建议的方式工作，则我认为2号命令应具有与1号命令相同的结果（甚至更多，我认为它不应该已经创建了out2文件）。

Answer 1

在这种情况下，您可以exec使用管道。为了执行一系列流水线命令，外壳程序必须首先进行分叉，并创建一个子外壳程序。（具体来说，它必须先创建管道，然后创建派生，以便所有在管道“左侧”运行的东西都可以将其输出发送到管道“右侧”的任何内容。）

要查看实际上这是正在发生的情况，请比较：

{ ls; echo this too; } | cat

与：

{ exec ls; echo this too; } | cat

前者运行时ls不会离开子外壳，因此该子外壳仍然可以运行echo。后者ls通过保留子外壳运行，因此不再在那里做子外壳echo，并且this too不进行打印。

（大括号的使用{ cmd1; cmd2; }通常会抑制您在圆括号中得到的子壳分叉动作(cmd1; cmd2)，但是对于管道，该分叉实际上是“强制的”。）

仅当单词后面没有“什么可以运行”时，才进行当前shell的重定向exec。因此，例如exec >stdout 4<input 5>>append修改当前的shell，但是exec foo >stdout 4<input 5>>append尝试执行exec command
foo。[注意：这并非严格准确；见附录。]

有趣的是，在交互式外壳程序中，exec foo >output由于没有命令而失败后foo，外壳程序仍然存在，但stdout仍重定向到file
output。（您可以使用恢复exec >/dev/tty。在脚本中，无法exec foo终止脚本。）

在@ Pumbaa80的提示下，这里的内容更具说明性：

#! /bin/bash
shopt -s execfail
exec ls | cat -E
echo this goes to stdout
echo this goes to stderr 1>&2

（注意：cat -E从我的平时简化了下来cat -vET，这是我方便使用的“让我以可识别的方式查看非打印字符”）。运行此脚本时，来自的输出ls已cat -E应用（在Linux上，行尾显示为$符号），但是发送到stdout和stderr的输出（在其余两行上） 未 重定向。更改| cat -E为> out，在脚本运行后，观察文件的内容out：最后两个echo不存在。

现在将更ls改为foo（或将找不到的其他命令），然后再次运行脚本。这次的输出是：

$ ./demo.sh
./demo.sh: line 3: exec: foo: not found
this goes to stderr

out现在该文件具有第一echo行生成的内容。

这使得exec“真正做到的” 事情变得尽可能明显（但不再那么明显，因为爱因斯坦没有提出:-)）。

通常，当外壳进入执行“简单的命令”（见手册页的精确定义，但此明确排除在“管道”的命令），它准备与指定的任何I /
O重定向操作<，>等打开所需的文件。然后，shell调用fork（或一些等效但效率更高的变体，例如vfork或clone取决于底层操作系统，配置等），并在子进程中重新排列打开的文件描述符（使用dup2调用或等效方法）以实现所需的最终排列：> out将打开描述符移动到fd 1（stdout），同时6> out将打开描述符移动到fd 6。

exec但是，如果指定关键字，则外壳程序将取消执行该fork步骤。它照常进行所有文件打开和文件描述符重新排列，但是这次， 它影响所有后续命令
。最后，在完成所有重定向后execve()，如果存在命令，shell尝试（从系统调用的角度）尝试命令。如果没有命令，或者execve()调用失败
，
并且shell应该继续运行（是交互式的或已设置execfail），则shell士兵会继续前进。如果execve()成功，则该外壳不再存在，已被新命令替换。如果execfail未设置，并且外壳不是交互式的，则外壳退出。

（还增加了command_not_found_handleshell函数的复杂性：bash
exec似乎根据测试结果禁止运行它。exec通常，该关键字使shell不会查看其自身的函数，即，如果您有shell函数f，则f作为a
运行简单命令会运行shell函数，就像(f)在子shell中运行壳函数一样，但是运行会(exec f)跳过它。）

至于为什么要ls>out1 ls>out2创建两个文件（带或不带exec），这很简单：shell打开每个重定向，然后使用它们dup2来移动文件描述符。如果您有两个普通的>重定向，则外壳程序将同时打开两个外壳，将第一个重定向到fd
1（stdout），然后将第二个重定向到fd 1（stdout），在此过程中关闭第一个。最终，它运行了ls ls，因为删除了`>out1

out2。只要没有名为ls的文件，该ls`命令就会向stderr投诉，而不会向stdout写入任何内容。