快收藏! 30 分钟包你学会 AWK

本文大部分内容翻译自我开始学习AWK时看到的一篇英文文章 AWK Tutorial ,觉得对AWK入门非常有帮助,所以对其进行了粗略的翻译,并对其中部分内容进行了删减或者补充,希望能为对AWK感兴趣的小伙伴提供一份快速入门的教程,帮助小伙伴们快速掌握AWK的基本使用方式,当然,我也是刚开始学习AWK,本文在翻译或者补充的过程中肯定会有很多疏漏或者错误,希望大家能够帮忙指正。

本文将会持续修正和更新,最新内容请参考我的 GITHUB 上的 程序猿成长计划 项目,欢迎 Star。

概述

AWK是一门解释型的编程语言。在文本处理领域它是非常强大的,它的名字来源于它的三位作者的姓氏:Alfred Aho, Peter Weinberger 和 Brian Kernighan。

GNU/Linux发布的AWK目前由自由软件基金会(FSF)进行开发和维护,通常也称它为 GNU AWK。

AWK的类型

下面是几个AWK的变体:

  • AWK – 原先来源于 AT & T 实验室的的AWK
  • NAWK – AT & T 实验室的AWK的升级版
  • GAWK – 这就是GNU AWK。所有的GNU/Linux发布版都自带GAWK,它与AWK和NAWK完全兼容

AWK的典型用途

使用AWK可以做很多任务,下面是其中一些

  • 文本处理
  • 输出格式化的文本报表
  • 执行算数运算
  • 执行字符串操作等等

工作流

要成为AWK编程专家,你需要先知道它的内部实现机制,AWK遵循了非常简单的工作流 – 读取,执行和重复,下图描述了AWK的工作流。

Read

AWK从输入流(文件,管道或者标准输入)中读取一行,然后存储到内存中。

Execute

所有的AWK命令都依次在输入上执行。默认情况下,AWK会对每一行执行命令,我们可以通过提供模式限制这种行为。

Repeat

处理过程不断重复,直到到达文件结尾。

程序结构

现在,让我们先学习一下AWK的程序结构。

BEGIN 语句块

BEGIN语句块的语法

BEGIN {awk-commands}

BEGIN语句块在程序开始的使用执行,它只执行一次,在这里可以初始化变量。BEGIN是AWK的关键字,因此它必须为大写,注意,这个语句块是可选的。

BODY 语句块

BODY语句块的语法

/pattern/ {awk-commands}

BODY语句块中的命令会对输入的每一行执行,我们也可以通过提供模式来控制这种行为。注意,BODY语句块没有关键字。

END 语句块

END语句块的语法

END {awk-commands}

END语句块在程序的最后执行,END是AWK的关键字,因此必须为大写,它也是可选的。

让我们创建一个包含序号,学生姓名,科目名称和得分的文件 marks.txt.

1) Amit Physics 80 2) Rahul Maths 90 3) Shyam Biology 87 4) Kedar English 85 5) Hari History 89

下面的例子中我们将会显示文件内容,并且添加每一列的标题

上述代码执行后,输出以下内容

在程序的开始,AWK在BEGIN语句中打印出标题。然后再BODY语句中,它会读取文件的每一行然后执行AWK的print命令将每一行的内容打印到标准输出。这个过程会一直重复直到文件的结尾。

基础语法

AWK的使用非常简单,我们可以直接在命令行中执行AWK的命令,也可以从包含AWK命令的文本文件中执行。

AWK命令行

我们可以使用单引号在命令行中指定AWK命令

AWK程序文件

我们可以使用脚本文件提供AWK命令

AWK标准选项

AWK支持下列命令行标准选项

-v 变量赋值选项

该选项将一个值赋予一个变量,它会在程序开始之前进行赋值,下面的例子描述了该选项的使用

--dump-variables[=file] 选项

该选项会输出排好序的全局变量列表和它们最终的值到文件中,默认的文件是 awkvars.out。

--help 选项

打印帮助信息.

--lint[=fatal] 选项

该选项允许检查程序的不兼容性或者模棱两可的代码,当提供参数 fatal的时候,它会对待Warning消息作为Error。

--posix 选项

该选项开启严格的POSIX兼容。

--profile[=file]选项

该选项会输出一份格式化之后的程序到文件中,默认文件是 awkprof.out。

--traditional 选项

该选项会禁止所有的gawk规范的扩展。

--version 选项

输出版本号

基本使用示例

本部分会讲述一些有用的AWK命令和它们的使用示例,所有的例子都是以下面的文本文件 marks.txt 为基础的。

在文件marks.txt中,第三列包含了科目名,第四列则是得分,上面的例子中,我们只打印出了这两列,$3 和 $4 代表了输入记录中的第三和第四个字段。

打印所有的行

默认情况下,AWK会打印出所有匹配模式的行

打印匹配模式的列

当模式匹配成功时,默认情况下AWK会打印该行,但是也可以让它只打印指定的字段。例如,下面的例子中,只会打印出匹配模式的第三和第四个字段。

任意顺序打印

打印超过18个字符的行

内建变量

AWK提供了很多内置的变量,它们在开发AWK脚本的过程中起着非常重要的角色。

标准AWK变量

ARGC 命令行参数个数

命令行中提供的参数个数

ENVIRON 环境变量

环境变量的关联数组

NF 字段数目

OFS 输出字段分隔符

输出字段分隔符,默认为空

RSTART

match函数匹配的第一次出现位置

$n

当前行中的第n个字段

GNU AWK的变量

ARGIND

当前被处理的ARGV的索引

BINMODE

在非POSIX系统上指定对所有的文件I/O采用二进制模式。

ERRORNO

一个代表了getline跳转失败或者是close调用失败的错误的字符串。

FIELDWIDTHS

设置了空格分隔的字段宽度变量列表的话,GAWK会将输入解析为固定宽度的字段,而不是使用FS进行分隔。

IGNORECASE

设置了这个变量的话,AWK会忽略大小写。

LINT

提供了对–lint选项的动态控制。

操作符

与其它编程语言一样,AWK也提供了大量的操作符。

算数操作符

算数操作符不多说,直接看例子,无非就是+-*/%

增减运算符

自增自减与C语言一致。

赋值操作符

关系操作符

逻辑操作符

三元操作符

一元操作符

指数操作符

字符串连接操作符

数组成员操作符

正则表达式操作符

正则表达式操作符使用 ~!~ 分别代表匹配和不匹配。

更多关于正则表达式请看后面的正则表达式部分

正则表达式

AWK在处理正则表达式方面是非常强大的,使用简单的正则表达式可以处理非常复杂的问题。

数组

AWK支持关联数组,也就是说,不仅可以使用数字索引的数组,还可以使用字符串作为索引,而且数字索引也不要求是连续的。数组不需要声明可以直接使用,语法如下:

在AWK中,只支持一维数组,但是可以通过一维数组模拟多维,例如我们有一个3×3的三维数组

流程控制

流程控制语句与大多数语言一样,基本格式如下

循环

循环操作与其他C系语言一样,主要包括 forwhiledo...whilebreakcontinue 语句,当然,还有一个 exit语句用于退出脚本执行。

exit用于退出脚本,参数为退出的状态码,可以通过shell中的$?获取

函数

内建函数

AWK提供了很多方便的内建函数供编程人员使用。由于函数比较多,个人觉得单纯看每个函数的使用也没有什么实际意义,比较容易遗忘,因此,这里只简单的列出常用的一些函数,只需要对其有个印象即可,使用的时候再去 查手册 效果会更好一些吧。

数学函数

  • atan2(y, x)
  • cos(expr)
  • exp(expr)
  • int(expr)
  • log(expr)
  • rand
  • sin(expr)
  • sqrt(expr)
  • srand([expr])

字符串函数

  • asort(arr [, d [, how] ])
  • asorti(arr [, d [, how] ])
  • gsub(regex, sub, string)
  • index(str, sub)
  • length(str)
  • match(str, regex)
  • split(str, arr, regex)
  • sprintf(format, expr-list)
  • strtonum(str)
  • sub(regex, sub, string)
  • substr(str, start, l)
  • tolower(str)
  • toupper(str)

时间函数

  • systime
  • mktime(datespec)
  • strftime([format [, timestamp[, utc-flag]]])

字节操作函数

  • and
  • compl
  • lshift
  • rshift
  • or
  • xor

其它

用户自定义函数

函数是程序基本的组成部分,AWK允许我们自己创建自定义的函数。一个大型的程序可以被划分为多个函数,每个函数之间可以独立的开发和测试,提供可重用的代码。

下面是用户自定义函数的基本语法

输出重定向

重定向操作符

到目前为止,我们所有的程序都是直接显示数据到了标准输出流,其实,我们也可以将输出重定向到文件。重定向操作符跟在printprintf函数的后面,与shell中的用法基本一致。

管道

除了将输出重定向到文件之外,我们还可以将输出重定向到其它程序,与shell中一样,我们可以使用管道操作符|

第一次I/O操作使用了|&操作符,gawk会创建一个到运行其它程序的子进程的双向管道,print的输出被写入到了subprogram的标准输入,而这个subprogram的标准输出在gawk中使用getline函数进行读取。

注意:目前协同进程的标准错误输出将会和gawk的标准错误输出混杂在一起,无法单独获取标准错误输出。另外,I/O缓冲可能存在问题,gawk程序会自动的刷新所有输出到下游的协同进程的管道。但是,如果协同进程没有刷新其标准输出的话,gawk将可能会在使用getline函数从协同进程读取输出的时候挂起,这就可能引起死锁。

我们可以使用close函数关闭双向管道的to或者from一端,这两个字符串值告诉gawk发送数据到协同进程完成时或者从协同进程读取完毕时关闭管道。在使用系统命令sort的时候是这样做是非常必要的,因为它必须等所有输出都读取完毕时才能进行排序。

上例看起来有些复杂,我们逐行分析一下

  • 首先,第一行 cmd = “tr [a-z] [A-Z]” 是在AWK中要建立双向连接的命令
  • 第二行的print命令用于为tr命令提供输入,而 |& 用于指出要建立双向连接
  • 第三行用于在上面的语句close(cmd, “to”),在执行完成后关闭其to进程
  • 第四行 cmd |& getline out使用getline函数存储输出到变量out中
  • 最后一行使用close函数关闭命令

美化输出

到目前为止,我们已经使用过printprintf函数显示数据到标准输出,但是printf函数实际上要比我们之前使用的情况更加强大得多。该函数是从C语言中借鉴来的,在处理格式化的输出时非常有用。

格式化输出标识有 %c%d%s 等,基本与C语言一致,这里就不多赘述了。

执行shell命令

在AWK中执行shell命令有两种方式

  • 使用system函数
  • 使用管道

使用system函数

system函数用于执行操作系统命令并且返回命令的退出码到awk。

使用管道

如果要执行的命令很多,可以将输出的命令直接用管道传递给“/bin/sh”执行

参考

  • AWK Tutorial
  • The GNU Awk User’s Guide

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来源:伯乐在线 - mylxsw

原文发布于微信公众号 - 马哥Linux运维(magedu-Linux)

原文发表时间:2018-08-19

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