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2008-10-19 00:47:45
准备好开始使用 GAWK
了解 AWK 编程语言以及不同实现之间的差异,并准备好安装 GAWK,以便可以开始进行编程。
AWK 是该编程语言本身的名称,它编写于 1977 年。其名称是三个主要作者的姓的首字母缩写:Drs. A. Aho、P. Weinberger 和 B. Kernighan。
因为 AWK 是一种文本处理和模式匹配语言,所以它通常称为数据驱动的 语言,程序语句描述需要进行匹配和处理的输入数据,而不是程序操作步骤的序列,在许多语言中都是这样的。AWK 程序在其输入数据中搜索包含模式的记录、对该记录执行指定的操作,直到程序到达输入的末尾。AWK 程序擅长于处理数据库和表型数据,如从多个数据集中提取一些列、建立报表或分析数据。事实上,AWK 适合于编写短小的、一次性程序,以执行一些灵活的文本处理,而使用其他的语言则可能成本较高。另外,作为一种功能强大的工具,AWK 常常在命令行中使用或与管道一起使用。
与 Perl(它起源于 AWK)一样,AWK 是一种解释性语言,所以 AWK 程序通常不需要进行编译。相反,在运行时将程序脚本传递给 AWK 解释器。
AWK 输入语言使用类似 C
语言的语法,这使得系统编程人员感觉到非常的方便。事实上,其中许多特性,包括控制语句和字符串函数,如 printf
和 sprintf
,基本上是相同的。然而,也存在着一些差异。
在 20 世纪 80 年代中期,对 AWK 语言进行了更新,并不同程度地使用一种称为 NAWK (New AWK) 的增强版本对其进行了替换。许多系统中仍然存在着旧的 AWK 解释器,但通常将其安装为 oawk
(Old AWK) 命令,而 NAWK 解释器则安装为主要的 awk
命令,也可以使用 nawk
命令。Dr. Kernighan 仍然在对 NAWK 进行维护,与 GAWK 一样,它也是开放源代码的,并且可以免费获得(请参见参考资料部分)。
GAWK 是 GNU Project 的 AWK 解释器的开放源代码实现。尽管早期的 GAWK 发行版是旧的 AWK 的替代程序,但不断地对其进行了更新,以包含 NAWK 的特性。
在本教程中,AWK 始终表示引用通用的语言,而 GAWK 或 NAWK 实现所特有的特性则使用它们的名称进行引用。您可以在参考资料部分中找到关于 GAWK、NAWK 和其他重要的 AWK 站点的链接。
GAWK 具有下列独特的特性和优点:
regexp
操作符。
regexp
操作符。
\
)。
在安装了 GAWK 之后,首先您必须确定本地副本放在什么地方。大多数系统使用 GAWK 作为它们主要的 AWK 安装,比如将 /usr/bin/awk 作为 /usr/bin/gawk 的符号链接,这样一来,awk
就成了 GAWK 解释器命令的名称。本教程采取了这种安装方式。在有些系统中,已经安装了其他版本的 AWK 或者具有高优先级,那么您可能需要使用 gawk
来调用 GAWK。
如果输入 awk
命令并得到 GNU 使用方法屏幕,如清单 1 所示,那么您将了解到是否正确地安装了所有的内容。大多数版本的 AWK 不会返回任何内容。
$ awk
Usage: gawk [POSIX or GNU style options] -f progfile [--] file ...
Usage: gawk [POSIX or GNU style options] [--] 'program' file ...
POSIX options: GNU long options:
-f progfile --file=progfile
-F fs --field-separator=fs
-v var=val --assign=var=val
-m[fr] val
-W compat --compat
-W copyleft --copyleft
-W copyright --copyright
-W dump-variables[=file] --dump-variables[=file]
-W gen-po --gen-po
-W help --help
-W lint[=fatal] --lint[=fatal]
-W lint-old --lint-old
-W non-decimal-data --non-decimal-data
-W profile[=file] --profile[=file]
-W posix --posix
-W re-interval --re-interval
-W source=program-text --source=program-text
-W traditional --traditional
-W usage --usage
-W version --version
To report bugs, see node `Bugs' in `gawk.info', which is
section `Reporting Problems and Bugs' in the printed version.
|
正如您所看到的,GAWK 接受 GNU 的标准选项,以获得版本信息。所得到的输出,包括自由软件基金会关于 GAWK 的许可和缺少担保的公告,它应该与清单 2 所示类似。
$ gawk --version
GNU Awk 3.1.5
Copyright (C) 1989, 1991-2005 Free Software Foundation.
This program is free software; you can redistribute it and/or modify
it under the terms of the GNU General Public License as published by
the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
(at your option) any later version.
This program is distributed in the hope that it will be useful,
but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
GNU General Public License for more details.
You should have received a copy of the GNU General Public License
along with this program; if not, write to the Free Software
Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
$
|
现在您已经安装了 GAWK,并且知道如何调用它,那么就可以开始进行编程了。下一部分将描述基本的 AWK 编程概念。
了解记录、字段和规则
了解 AWK 编程语言的基础知识:记录、字段和规则。
AWK 针对文本输入进行操作,而该文本可以是一个文件或标准输入流,它对文本进行分类以得到记录和字段。AWK 记录 是单个的、连续长度的输入数据,是 AWK 的操作对象。记录由记录分隔符 限定,记录分隔符是一个字符串,并且定义为 RS
变量(请参见更改记录分隔符部分)。在缺省情况下,RS
的值设置为换行符,所以 AWK 的缺省行为是将整行输入作为记录。
连续地读取记录,直到到达输入的末尾。图 1 显示了如何将输入数据分解为记录。
还可以将每个记录进一步分解为称作字段 的单独的块。与记录一样,字段也受到限定。缺省的字段分隔符 是任意数量的空白字符,包括制表符和空格字符。所以在缺省情况下,将输入行进一步分解为单独的单词(由空白字符分隔的任何字符组)。
您可以通过字段编号来引用记录中的字段,从 1 开始。您可以使用字段编号或特殊的变量 NF
来调用每个记录中的最后一个字段,该变量包含当前记录中字段的个数。
您可以通过字段编号 0 来引用整个记录,包括所有的字段和字段分隔符。图 2 显示了这样一个字段的内容,即将 AWK 输入数据的单个记录分解为复合字段。
注意:AWK 提供了许多方式将字段中的组成部分划分为其字符组成部分,但这超出了本教程的讨论范围。
AWK 程序由规则 组成,它们是一些模式,后面跟着由换行分隔的操作。当 AWK 执行一条规则时,它在输入记录中搜索给定模式的匹配项,然后对这些记录执行给定的操作:
/pattern/ { action } |
您可以在规则中省略模式或操作。
操作由 AWK 语句组成,使用分号 (;) 来进行分隔。您还可以在同一行内容中提供多个规则,但是您必须使用分号对它们进行分隔。当规则中仅包含一项操作时,将对输入中的每条记录执行该操作。当规则中仅包含一个模式时,将打印出匹配该模式的所有记录。
空模式 //
匹配空字符,这等价于规则中不包含任何模式。然而,当给定空操作 {}
时,这并不等价于没有任何操作。空操作表示不进行任何操作(因此,不打印出该记录)。
您可以编写一条规则,以不同的方式打印出输入中的每个记录,最简单的方法如下所示:
// |
这等价于:
{ print } |
正规的方法是:
// { print } |
这可能是 AWK 中最简单的程序。尽管它没有完成任何惊人的操作,但使用并不比这大多少的程序,就可以执行非常复杂的操作。
AWK 包含两种特殊的模式:BEGIN
和 END
。它们都不需要使用斜线。BEGIN
模式指定了在处理任何记录之前需要执行的操作:
BEGIN {action} |
END
模式指定在处理了所有记录之后需要执行的操作:
END {action} |
BEGIN
通常用来设置变量,而 END
通常用来对从输入记录中读取的数据和图表进行制表、汇总和处理。通常,这些模式可以用来在输出经过处理的文本之前和之后输出文本。
例如,您可以在程序开始和结束之前输出一些消息,如清单 3 中的 AWK 程序所示。
# Program to print a file with a header and footer. BEGIN { print "Beginning of file"; print "-----------------" } // # Print every line in the file. END { print "------------"; print "End of file."} |
请注意,这些语句由分号分隔,并且该程序的注释以井号开头。
通常,您可以使用 AWK 语言语句来构建操作,如清单 3 中的 print
语句。表 1 列出了操作中的一些最常用的 GAWK 语句和函数,并对它们的含义进行了描述。对于 C
编程人员,请注意 C 语言的语句和函数与 AWK 对等部分之间的相似之处。
语句 | 描述 |
---|---|
exit |
停止程序的执行,并且退出。 |
next |
停止处理当前记录,并且前进到下一条记录。 |
nextfile |
停止处理当前文件,并且前进到下一个文件。 |
print |
打印使用引号括起来的文本、记录、字段和变量。(缺省情况下是打印出当前整行记录。) |
printf |
打印格式化文本,类似于它的 C 语言对等成分,但必须指定结尾的换行。 |
sprintf |
返回格式化文本字符串,与 printf 使用相同的格式。 |
运行 GAWK 程序
GAWK 接受两个输入文件,即包含 AWK 程序本身的命令文件和要进行处理的数据文件。您需要一些示例数据,所以可以使用文本编辑器向名为 sample 的文件加入清单 4 中所有的内容(三行内容)。
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly: Most friendship is feigning, most loving mere folly: Then, heigh-ho, the holly! |
您可以使用四种方法来运行 GAWK 程序:在命令行中、作为筛选器、从文件或作为脚本。
不需要将命令保存到文件中:您可以将它们作为参数传递。这是运行 GAWK 单行程序 的常用方法。
其格式是:
awk 'program' filespec |
尝试使用下面的单行程序,以打印出示例文件中的每行内容:
$ awk '{ print }' sample
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly:
Most friendship is feigning, most loving mere folly:
Then, heigh-ho, the holly!
$
|
这个程序读取示例文件,并打印出其中的每个记录,换句话说,它仅仅逐字地输出整个文件。对于 GAWK,该文件中的数据与图 3 所示类似。
因为 GAWK 可以接受多个输入文件,所以如果您指定多个输入文件作为参数,该程序可以将它们连接起来。
单行程序并不仅限于一行中的程序。例如,您可以在命令行中使用引号将清单 3 中的所有内容括起来,该程序将运行清单 5 中的代码。
$ awk 'BEGIN { print "Beginning of file.";
print "------------------" },
//
END { print "------------";
print "End of file."}' sample
Beginning of file
-----------------
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly:
Most friendship is feigning, most loving mere folly:
Then, heigh-ho, the holly!
------------
End of file.
$
|
除了任意长度输入程序的实用性之外,在命令行中运行 AWK 程序需要注意一点:必须小心地使用引号!AWK 中的变量,如 $1
,可以表示字段,这一点将在下一个部分中进行描述,在许多 Shell 中,这些字段是特殊的变量,而这些变量将转换为在命令行中给定的参数。
AWK 通常用作管道中的文本筛选器。在这种情况下,GAWK 从标准输入读取数据:
awk 'program' |
尝试使用示例文件测试下面的命令:
$ cat sample | awk '{ print }'
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly:
Most friendship is feigning, most loving mere folly:
Then, heigh-ho, the holly!
$
|
在实际中,通常只在命令行中运行单行程序。大型的 GAWK 程序通常保存在文件中。可以使用 -f
选项指定程序文件。
所以,假设一个名为 progfile 的文件中包含下面的内容:
{ print } |
当您运行下面的命令时,将与在在命令行中运行 awk
得到相同的结果:
$ awk -f progfile sample
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly:
Most friendship is feigning, most loving mere folly:
Then, heigh-ho, the holly!
$
|
请注意,如果程序放在文件中,那么就不需要在 Shell中使用引号将内容括起来。
另一种运行 GAWK 程序的方法是将其放到文件中,并使用 shebang 命令(井号加感叹号)将该文件变成可执行的脚本,如果您的 Shell 支持这种方法。
将程序放到一个名为 awkat 的 GAWK 脚本文件中,使其具有执行权限,并尝试使用示例文件运行该脚本,如清单 6 中所示。
$ cat > awkat #!/usr/bin/awk -f { print } Ctrl-d $ chmod u+x awkat $ ./awkat sample Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly: Most friendship is feigning, most loving mere folly: Then, heigh-ho, the holly! $ |
操作记录和字段
当 GAWK 读入一个记录时,它会将该记录中所有的字段存储到变量中。您可以通过使用 $
加上字段编号来引用每个字段,所以 $1
引用第 1 个字段,$2
引用第 2 个字段,依此类推,直到记录中的最后一个字段。
图 4 以缺省的记录和字段显示了示例文本。
如输入文件的组成部分中所述,您可以使用 $0
来引用整个记录,其中包括所有的字段和字段分隔符。这是许多命令的缺省值。所以例如,正如前面使用过的 print
,它等价于 print $0
,这两个命令都将打印出当前整个记录。
要输出某个特定的字段,可以将该字段的名称作为参数提供给 print
。下面的命令尝试打印示例文件中每个记录的第 1 个字段:
$ awk ' { print $1 } ' sample
Heigh-ho!
Most
Then,
$
|
您可以在 print
语句中提供多个字段,并且它们可以使用任意的顺序:
$ awk ' { print $7, $3, $1 } ' sample
holly: heigh-ho! Heigh-ho!
mere is Most
the Then,
$
|
请注意,有些行中没有第 7 个字段,在这种情况下,将不打印任何内容。
当使用逗号进行分隔时,这些字段在输出时将使用空格隔开。您可以省略逗号,以便将它们连接起来。要打印第 7 个和第 8 个字段,并将它们连接起来,可以使用下面的命令:
$ awk ' { print $7 $8 } ' sample
holly:
merefolly:
$
|
您可以将使用引号括起来的文本和字段组合在一起。尝试下面的命令:
$ awk ' { print "Field 2: " $2 } ' sample
Field 2: sing,
Field 2: friendship
Field 2: heigh-ho,
$
|
您已经了解了处理字段和记录的强大功能,使用 AWK,很容易对表型数据进行解析、操作,并使用一些简单的命令重新进行格式化。您可以使用 Shell 重定向机制将经过重新格式化的输出定向到一个新的文件,或使用管道进行传输。
如果作为筛选器使用,那么可以将这种功能与其他的命令联合使用,这是非常有价值的。例如,下面的命令修改了日期的缺省输出,以便以日 月,年 的格式进行输出:
$ date|awk '{print $3 " " $2 ", " $6}'
29 Nov, 2006
$
|
到目前为止,示例中的字段都使用空格字符进行分隔。这是缺省的行为,即任意个数的空格或制表符,您可以对其进行更改。字段分隔符的值保存在 FS
变量中。与 AWK 中的其他变量一样,可以在程序中的任何位置对其进行重新定义。要对整个文件使用不同的字段分隔符,可以在 BEGIN
语句重新定义它。
使用感叹号 (!) 作为字段分隔符打印示例数据的第 1 个字段:
$ awk ' BEGIN { FS = "!" } { print $1 } ' sample
Heigh-ho
Most friendship is feigning, most loving mere folly:
Then, heigh-ho, the holly
$
|
请注意在打印第 2 个和第 3 个字段时的差别:
$ awk ' BEGIN { FS = "!" } { print $2 } ' sample sing, heigh-ho $ awk ' BEGIN { FS = "!" } { print $3 } ' sample unto the green holly: $ |
尝试将输出中的字段与图 4 中列出的字段进行比较。
但是字段分隔符并不一定必须是单个字符。可以使用一个短语:
$ awk ' BEGIN { FS = "Heigh-ho" } { print $2 } ' sample
! sing, heigh-ho! unto the green holly:
$
|
在 GAWK 中,字段分隔符可以是任何正则表达式。要使每个输入字符成为一个独立的字段,可以让 FS
的值为空。
算出大写字母的总数。上面的示例仅在整个文件中匹配一个分隔符,而下面的示例将匹配短语,无论大小写:
$ awk ' BEGIN { FS = "[Hh]eigh-ho" } { print $2 } ' sample
! sing,
, the holly!
$
|
通过在命令行中使用引号将其括起来并作为 -F
选项的参数,也可以更改字段分隔符:
$ awk -F "," ' { print $2 } ' sample
heigh-ho! unto the green holly:
most loving mere folly:
heigh-ho
$
|
使用这种功能,很容易创建可以对文件进行解析的单行程序,如 /etc/passwd,其中的字段由冒号 (:) 进行分隔。您可以轻松地从中提取完整的用户名称列表,例如:
$ awk -F ":" ' { print $5 } ' /etc/passwd
|
与字段分隔符一样,您可以将记录分隔符的缺省值(换行符)更改为所需的任何内容。其当前值保存在 RS
变量中。
将记录分隔符更改为逗号,并对示例文件使用它:
$ awk ' BEGIN { RS = "," } //' sample
Heigh-ho! sing
heigh-ho! unto the green holly:
Most friendship is feigning
most loving mere folly:
Then
heigh-ho
the holly!
$
|
对 AWK 输出的处理与 AWK 输入数据一样,它被分解为许多字段和记录,输出流具有自己的分隔符,初始情况下与输入分隔符的缺省值相同,即空格和换行。print
语句中的字段由逗号分隔,该语句中使用的输出字段分隔符 设置为单个空格,您可以重新定义 OFS
变量,以对其进行更改。输出记录分隔符 设置为换行符,您可以通过重新定义 ORS
变量对其进行更改。
要从文件中删除所有的换行,并将文件中所有的文本置于一行,只需将输出记录分隔符更改为空字符即可,对于某些文本分析和筛选来说,这样做是非常有价值的。
使用示例文件尝试下面的命令:
$ awk 'BEGIN {ORS=""} //' sample
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly:Most friendship\
is feigning, most loving mere folly:Then, heigh-ho, the holly!$
|
删除了所有的换行,包括最后一个。返回的 Shell 提示符与输出数据出现在同一行中。要在结尾添加一个换行,可以将其放在 END
规则中:
$ awk 'BEGIN {ORS=""} // { print } END {print "\n"}' sample
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly:Most friendship\
is feigning, most loving mere folly:Then, heigh-ho, the holly!
$
|
NF
变量包含当前记录中字段的个数。使用 NF
可以引用其数值,而使用 $NF
则表示引用实际字段本身的内容。所以,如果记录有 100 个字段,print NF
将输出整数 100,而 print $100
则与 print $NF
输出相同的结果,都是该记录中最后一个字段的内容。
NR
变量包含当前的记录个数。当读取到第 1 个记录时,其值为 1,当读取到第 2 个记录时,其值增为 2,依此类推。在 END
模式中使用它,以便输出输入中的行数:
$ awk 'END { print "Input contains " NR " lines." }' sample
Input contains 3 lines.
$
|
注意:如果上面的 print
语句位于 BEGIN
模式中,那么该程序将报告其输入包含 0 行内容,因为在执行时 NR
的值为 0,因为此时尚未读入任何输入记录。
使用 $NR
打印相对于当前记录个数的字段:
$ awk '{ print NR, $NR }' sample
1 Heigh-ho!
2 friendship
3 the
$
|
再来研究一下图 4,可以看到第 1 个记录中的字段 1 的值、第 2 个记录中的字段 2 的值,以及最后一个记录中字段 3 的值。将其与您的程序输出进行比较。
尝试列出每个记录中字段的个数,以及最后一个字段的值:
$ awk ' { print "Record " NR " has " NF " fields and ends with " $NF}' sample
Record 1 has 7 fields and ends with holly:
Record 2 has 8 fields and ends with folly:
Record 3 has 4 fields and ends with holly!
|
通常可以使用大量特殊的 GAWK 变量。表 2 列出了这些变量,并对其含义进行了描述。
变量 | 描述 |
---|---|
NF |
该变量包含每个记录的字段个数。 |
NR |
该变量包含当前的记录个数。 |
FS |
该变量是字段分隔符。 |
RS |
该变量是记录分隔符。 |
OFS |
该变量是输出字段分隔符。 |
ORS |
该变量是输出记录分隔符。 |
FILENAME |
该变量包含所读取的输入文件的名称。 |
IGNORECASE |
当 IGNORECASE 设置为非空值,GAWK 将忽略模式匹配中的大小写。 |
GAWK 模式匹配
在 GAWK 中,其模式匹配机制类似于 egrep
命令的模式匹配机制。要仅输出那些匹配模式的记录,可以在规则中指定该模式,使用斜杠字符括起来。
要匹配单个模式,可以在规则中进行指定:
$ awk '/green/ { print }' sample
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly:
$
|
并不仅限于字符串,该模式可以为任何扩展的正则表达式。尝试在示例输入中匹配这样的记录,包含两个感叹号,并且其中可以有任意数量的文本:
$ awk '/!.*!/' sample
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly:
$
|
与 grep
不同的是,您还可以在搜索中指定 ASCII 字符的十六进制和十进制值。要指定十六进制值,可以使用格式 \xNN
,其中 NN 是实际字符的十六进制值。要指定十进制值,可以使用格式 \xxx
,其中 xxx 是字符的十进制值。
该功能非常适合于匹配扩展的或非打印字符,如 BELL
字符(Ctrl-G,您可以与 '/\007/'
进行匹配)作为模式。然而,AWK 不能对二进制文件进行操作。
要在特定的字段中(相对于在整个记录中)匹配模式,可以指定该字段并使用 ~
操作符,这表示“包含”,然后指定该模式:
$field ~ /pattern/ |
!~
操作符以相反的方式进行操作,您可以使用它表示要匹配那些不 包含给定模式的字段:
$field !~ /pattern/ |
尝试仅打印示例数据中第 3 个字段包含 s
字符的那些记录:
$ awk '$3 ~ /s/' sample
Most friendship is feigning, most loving mere folly:
$
|
要打印那些登录 Shell 不是 bash
的所有用户的全名,可以使用下面的命令:
$ awk 'BEGIN {FS=":"} $7 !~ /bash/ {print $5}' /etc/passwd
|
您可以使用布尔操作符连接不同的模式,如表 3 所示,您可以在一个规则中使用多个布尔操作符。
操作符 | 描述 |
---|---|
&& | 逻辑“与”操作符 |
|| | 逻辑“或”操作符 |
! | “非”操作符 |
尝试仅输出示例数据中匹配 regexp
in
、the
和 to
的那些记录的第 4 个字段:
$ awk '/in/ && /the/ && /to/ {print $4}' sample
unto
$
|
现在,打印示例数据中不包含 holly
或确实 包含 most
的那些记录,同时将输出记录分隔符更改为连字符:
$ awk 'BEGIN { OFS="-" } ! /holly/ || /most/ { print $1, $2 }' sample
Most-friendship
$
|
在两个模式之间使用逗号,可以指定一个范围,这表示匹配位于这两种模式之间和模式本身的所有文本。与其他的搜索不同,范围模式在匹配文本时可以跨越不同的记录。它输出包含匹配项部分内容的完整的记录。例如,搜索从 Heigh
到 folly
的范围,将输出前两个记录的文本:
$ awk '/Heigh/,/folly/' sample
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly:
Most friendship is feigning, most loving mere folly:
$
|
如果您使用换行符作为字段分隔符、使用空字符串作为记录分隔符,那么 AWK 会将整段内容作为一个记录。这样使其成为了“段落 grep
”,它将输出匹配搜索的整段内容。对于包含大量文本的文件,该功能可能非常有价值。
重定义分隔符,然后在示例文件中搜索 green。如果不进行重新定义,该搜索仅输出第 1 个记录(即第 1 行)。但是,因为整个示例文件中只有一个段落,所以该匹配将输出整个文件本身:
$ awk 'BEGIN { FS="\n"; RS="" } /green/' sample
Heigh-ho! sing, heigh-ho! unto the green holly:
Most friendship is feigning, most loving mere folly:
Then, heigh-ho, the holly!
$
|