如何在/bin/sh中分别过滤STDOUT与STDERR且保留原输出流？

需求背景 #

需要实现对程序的STDOUT和STDERR分别进行过滤，且不合并两者的输出，流程如下：

STDOUT ── [ filter ] ────> STDOUT
                       
STDERR ── [ filter ] ────> STDERR

同时需满足以下要求：

• 保留原程序的$?退出返回值
• 允许原程序（如myprogram函数）修改当前shell的环境变量
• 不能使用临时文件或命名管道，仅通过exec重定向实现
• 适配标准/bin/sh（Bash特有的>(cmd)进程替换构造无法使用）

可行实现方案 #

可以通过文件描述符备份+子shell分流的纯POSIX兼容写法实现，完全无需磁盘存储，适用于只读文件系统。

具体代码示例 #

#!/bin/sh

# 自定义过滤逻辑，这里以给每行添加前缀为例，可替换为实际需求
filter() {
    sed 's/^/[PROCESSED] /'
}

# 备份当前shell的标准输出、标准错误到文件描述符3、4
exec 3>&1 4>&2

# 执行目标程序并分别过滤输出
# 核心逻辑：通过子shell分流STDOUT和STDERR，各自过滤后回写到原终端流
( myprogram 2>&1 >&3 | filter >&4 ) 3>&1 | filter
# 捕获原程序的退出码
program_exit=$?

# 释放备份的文件描述符
exec 3>&- 4>&-

# 示例：使用原程序的退出码
echo "原程序退出状态: $program_exit"

原理说明 #

1. 文件描述符备份：exec 3>&1 4>&2将当前shell的STDOUT（fd1）和STDERR（fd2）复制到fd3和fd4，确保后续能将过滤后的内容输出回原终端。
2. 分流与过滤：
   • 内层子shell中，myprogram 2>&1 >&3把原程序的STDERR重定向到自身STDOUT，同时将原程序的STDOUT直接写入备份的fd3（即原终端的STDOUT）。
   • 内层子shell的STDOUT（包含原程序的STDERR）通过管道传给filter，处理后写入备份的fd4（原终端的STDERR）。
   • 外层管道接收来自fd3的原程序STDOUT内容，经过filter处理后输出到原终端的STDOUT。
3. 退出码保留：myprogram执行完成后，其退出码可直接通过$?捕获，因为子shell的退出状态会传递到当前shell。
4. 环境变量修改支持：如果myprogram是当前shell定义的函数，或者是在当前shell环境中执行的命令，其对环境变量的修改会保留在当前shell中（外部命令本身无法修改父shell环境变量，这是shell的固有特性）。

注意事项 #

• 该方案完全符合POSIX标准，可在任何兼容/bin/sh的环境中运行。
• 过滤函数filter可以替换为任何能读取标准输入、输出到标准输出的命令或脚本，适配各种处理需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ole Tange