用 grep 替代 cat

我遇到了一篇很有趣的英文文章 Unix Recovery Legend，讲的是一群人拯救一个被 rm -rf / 毁坏的系统的故事。几十年前，在电脑还没发展到人手一台，一台电脑要给好几个人同时使用，每个人自己只有一个终端的年代的某一天，与该文章作者同处一间办公室的同事发现邮件发不出去了，作者就前去帮忙检查，发现 ls 命令和 /etc 目录被删了，于是就去找系统管理员，发现管理员的屏幕上赫然显示着这么两行文字：

# cd
# rm -rf *

由于是以超级用户身份执行的，第一行命令，cd，把工作目录切到了根目录 /（在现在的 GNU/Linux 环境中这么做则会切到 /root 目录下），然后第二行命令就删除了 / 下的所有目录和文件，效果等同于 rm -rf /。好在这条指令在把硬盘清光之前被强行停止了，虽然 /bin、/dev、/etc 和 /lib 被删，但是 /tmp、/usr 和 /users（相当于现在的 /home）逃过一劫。/bin 下都是命令，所以 ls 和 ps 等程序没法使用；/dev 下是设备对应的文件，由于被删了，磁带机这样的存储设备无法使用；/etc 下则是有各种配置文件，包括网络配置，所以也无法通过网络连接机器。这几重因素造成了即使这些人有磁带备份也难以恢复系统的窘境。

好在，有几个关键的实用程序还是可以用的。首先是文本编辑器，由于作者自己的终端上还开着 GNU Emacs，编辑器的代码已经被读入了内存，所以即使硬盘上的编辑器程序已经被删了，程序仍然可以正常运行。然后，因为 /usr 被救了下来，/usr/bin 中的程序也可以使用。/bin 和 /usr/bin 中都有安装命令，所以即使 /bin 没了，仍然有部分命令是可以用的。最后，这帮人用汇编语言写了一个创建 /etc 目录的程序（因为 mkdir 命令也没了），在别的机器上编译之后转成十六进制，用 Emacs 输进要恢复的机器里再转回二进制。之后他们就可以继续用文本编辑器重写 /etc 下的配置文件，然后就成功恢复了备份。

文章的最后，作者提出了一个技巧：如果 /bin/cat 被删，但 /usr/bin/grep 还在，可以用 grep 替代 cat。看到这，我陷入了沉思：这是怎么做到的呢？

我们首先来看看 grep 和 cat 的作用都是什么。grep 可以在给定的输入文本中搜索正则表达式的匹配，然后将有匹配的行全部输出，没有匹配的行会被过滤掉；而 cat 则是将输入的文本全部原封不动地输出。对于同样的输入内容，grep 的输出是 cat 输出的子集。如果我们能想办法不让 grep 过滤任何输入的内容，让它输出全部文本，那它和 cat 的效果就一样了。

最直接的让 grep 不过滤掉任何文本的方法就是给它一个空的正则表达式，也就是空字符串。在用作正则表达式时，空字符串将匹配所有字符串。既然每一个字符串都被匹配了，那么所有的文本就都可以被输出了。

所以，grep "" 可以用来取代 cat 的最基础用法。

使用 grep 创建和写入文件

cat 命令最常见的用法就是直接从终端查看一个文件的内容，但是它同样可以被用来直接从命令行界面写文件，不需要任何文本编辑器。网上有许多教程都会在需要建立新文件的时候用 cat 命令写入文件的内容。

如果您直接运行 cat 命令，不指定任何文件的话，那么 cat 会读取标准输入（也就是键盘），然后将您输入的任何内容直接输出。（cat 的本质是复读机）

这么个复读机程序有什么卵用吗？然而，利用 Unix 的输出重定向，cat 的复读机行为就可以发挥真正的作用。默认情况下，cat 的标准输出是终端；如果把输出重定向到一个文件，那么 cat 就可以把您输入的内容写到文件里，不再愚蠢地复读了。

提示：当您完成输入后，可以按 Ctrl-D，发送“文件结尾”（EOF）字符。绝大多数的 Unix 程序通过检测 EOF 字符来查看用户是否已经结束了输入；收到 EOF 后，程序就可以开始处理用户输入的内容了。cat 在遇到 EOF 时，会将其读取到的内容写入到输出中，然后退出。

cat 可以用来写入文件，那 grep "" 行吗？答案是肯定的，因为 grep 在用户没有指定文件名时也会从标准输入来读取文本，和 cat 一样（尽管有些选项，比如 -r，可以改变此行为）。

使用 grep 查找空行

既然空的正则表达式匹配任何字符串，那么如果真的想要搜索空行的话，应该用什么正则表达式呢？

正则表达式的语法中有两个特殊字符 ^ 和 $，分别对应一个字符串的开始和结尾。比如说，正则表达式 ^grep$ 只会匹配 grep，不会匹配 egrep，grep -E 或者 fgreping。所以，正则表达式 ^$ 可以用来查找空字符串，故如果想用 grep 搜索空行，只需使用 grep "^$" 即可。

grep 还提供一个 -x 选项，其效果等同于在正则表达式前后加上 ^ 和 $。因此，grep -x "" 和 grep "^$" 的作用是一样的，都可以用来寻找空行。