为何Bash中定时命令触发shell退出时time输出重定向失败？

核心需求与初始实现 #

需要通过多重重定向将Bash内置命令time的输出捕获到变量中，同时让被定时的命令能正常写入stdout和stderr。初始实现的简化命令如下：

$ v=$(exec 3>&2 2>&1; time TIMED_COMMAND 2>&3); echo  "v=${v@Q}";

这套重定向逻辑在被定时命令不触发shell退出时可以正常工作：

$ v=$(exec 3>&2 2>&1; time { echo hello >&2; } 2>&3); echo "v=${v@Q}";
hello
v=$'\n\treal\t0m0.002s\n\tuser\t0m0.000s\n\tsys\t0m0.000s'

可以看到，被定时命令的stderr输出（hello）正常显示，time的统计信息被成功捕获到变量v中。

问题复现：被定时命令触发退出时捕获失败 #

当被定时命令触发shell退出（比如执行exit）时，time的输出捕获会失败，统计信息直接打印到终端，变量v为空：

$ v=$(exec 3>&2 2>&1; time exit 2>&3); echo "v=${v@Q}";

real    0m0.001s
user    0m0.000s
sys 0m0.000s
v=''

以下所有变体均出现相同的失败情况：

$ v=$(exec 3>&2 2>&1; time { exit; } 2>&3); echo "v=${v@Q}";
$ v=$(exec 3>&2 2>&1; time { exit 2>&3; }); echo "v=${v@Q}";
$ v=$(exec 3>&2 2>&1; time (exit 2>&3)); echo "v=${v@Q}";

注：若将第一次重定向3>&2替换为3>&1，或第三次重定向2>&3替换为2>&1，则time的输出可被正确捕获；若将exit替换为不触发退出的命令（如true），也能正常捕获。

成功捕获的变体 #

以下命令变体可以正确捕获time的输出：

$ v=$(exec 3>&2 2>&1; time eval "exit 2>&3"); echo "v=${v@Q}";
$ v=$(exec 3>&2 2>&1; time {(exit)} 2>&3); echo "v=${v@Q}";
$ v=$(exec 3>&2 2>&1; time {(exit) 2>&3; }); echo "v=${v@Q}";
$ v=$(exec 3>&2 2>&1; time {(exit 2>&3)}); echo "v=${v@Q}";

原因分析 #

基础逻辑：Bash处理time与重定向的流程 #

Bash执行time CMD REDIRECT时，会先执行重定向、运行命令CMD、恢复被修改的文件描述符，最后输出time的统计信息。但当CMD触发shell退出时，Bash会跳过文件描述符恢复步骤，导致time的统计信息输出到了被重定向后的文件描述符，而非预期的目标。

比如(time exit 2>/dev/null)中，原本应该在exit后恢复stderr，但Bash跳过了这一步，导致time的统计信息被输出到/dev/null而非终端，这属于Bash的一个bug。

子shell场景的特殊行为 #

对于(time (exit 2>/dev/null))这种被定时命令是子shell的情况，Bash会将计时逻辑下放到子shell中，等价于执行( (time exit 2>/dev/null) )。此时time的统计信息会被子shell的重定向影响，导致无法正常输出到父shell的目标位置。而使用{(exit 2>/dev/null)}这种花括号组时，计时逻辑保留在父shell，因此不受子shell重定向的影响，能正常捕获输出。

eval场景的生效原因 #

(time eval "exit 2>/dev/null")能正常捕获输出，是因为从eval中强制退出时，Bash会完整执行文件描述符的恢复流程，不会遗漏步骤。但如果重定向放在eval外部（如(time eval "exit" 2>/dev/null)），则依然会触发文件描述符未恢复的问题，导致统计信息丢失。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Philippe