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Linux三剑客grep,sed,awk及使用介绍

[日期:2019-10-08] 来源:Linux社区  作者:zimskyzeng [字体: ]

Linux 三剑客是(grep,sed,awk)三者的简称,熟练使用这三个工具可以提升运维效率。Linux 三剑客以正则表达式作为基础,而在Linux系统中,支持两种正则表达式,分别为“标准正则表达式”和“扩展正则表达式”。在掌握好正则表达式后,将具体讲解三剑客的用法。

一、正则表达式

正则表达式:REGular EXPression, REGEXP
元字符:
.: 匹配任意单个字符
[]: 匹配指定范围内的任意单个字符
[^]:匹配指定范围外的任意单个字符
 字符集合:[:digit:], [:lower:], [:upper:], [:punct:], [:space:], [:alpha:], [:alnum:]
    注意:字符集合要用[ ]包含

匹配次数(贪婪模式):
*: 匹配其前面的字符任意次 
 a, b, ab, aab, acb, adb, amnb
 a*b, a?b
 a.*b

 .*: 任意长度的任意字符
\?: 匹配其前面的字符1次或0次
\+:匹配至少一次
\{m,n\}:匹配其前面的字符至少m次,至多n次
 \{1,\}
 \{0,3\}
    备注:至少0次,必须要显示的写出来。

位置锚定:
^: 锚定行首,此字符后面的任意内容必须出现在行首
$: 锚定行尾,此字符前面的任意内容必须出现在行尾
^$: 空白行

\<或\b: 锚定词首,其后面的任意字符必须作为单词首部出现
\>或\b: 锚定词尾,其前面的任意字符必须作为单词的尾部出现

分组:
\(\)
 \(ab\)*
 后向引用
 \1: 引用第一个左括号以及与之对应的右括号所包括的所有内容
 \2:
 \3:

可以看到标准正则表达的使用过程中,许多符号都需要转义,这在工作中带来了一定的不便,因此扩展的正则表达式便出现了。

二、拓展正则表达式

1. 字符匹配:
.
[abc]:包含abc任意一个字符
[^abc]:不包含abc任意一个字符

2. 次数匹配(不用再转义):
*: 
?:
+: 匹配其前面的字符至少1次
{m,n}

3. 位置锚定:
^
$
\<
\>

4. 分组(不用再转义):
():分组
\1, \2, \3, ...

5. 或者
|: or
C|cat: C或cat(表示的是整个部分)

可以看到,使用扩展的正则表达式可以省略很多的转义符号,这尤其在写sed语句时极大的提高了代码的可读性。建议优先使用扩展的正则表达式。

三、grep命令家族

3.1. grep相关命令

grep命令家族由grep, egrep, fgrep 三个子命令组成,适用于不同的场景。具体如下:
命令 描述
grep 原生的grep命令,使用“标准正则表达式”作为匹配标准。
egrep 扩展的grep命令,相当于$(grep -E),使用“扩展正则表达式”作为匹配标准。
fgrep 简化版的grep命令,不支持正则表达式,但搜索速度快,系统资源使用率低。

3.2. 使用方法

语法
grep [options] PATTERN [FILE...]
options部分
-i:忽略大小写
--color:高亮匹配上的字符串
-v: 显示没有被模式匹配到的行
-o:只显示被模式匹配到的字符串
-E:使用扩展的正则表达式
PATTERN部分
以字符串的方式给定匹配模板,可以使用普通字符串以及正则表达式(标准&扩展)。
FILE部分
需要查找内容的文件。

四、sed命令

4.1. 概述

sed全称是Stream EDitor
sed是一个流编辑器、行编辑器

4.2 基本语法

sed [option] 'script' [input file]...
option部分
-n:不输出模式空间中的内容到stdout
-e:可以在sed命令中指定多个script脚本,多点编辑功能
-f:输入sed脚本,脚本中写着编辑命令
-r:支持使用扩展的正则
-i:直接编辑源文件

script部分
地址定界编辑命令(和vim命令相似)
1)空地址:全文编辑
2)单地址:
  #:指定某一行,对特定行进行编辑
  /pattern/:指定模式匹配到的那一行
3)地址范围:
  #,#
  #,+#
  #,/pattern/
  /pattern1/,/pattern2/
4)步进地址:
  1~2:以1为起始行,然后递进2行向下匹配
  2~2:所有偶数行
5)编辑命令:
  d:删除整行,d放在最后
  p:显示模式空间中的内容, 放在最后
  a:在匹配的行后面增加文本,使用\n支持多行追加。a放在定界后面
  i:在前面加文本。举例:sed '3i hello' xxx
  c:替换行为指定的文本。举例:sed '3c text' xxx 把第三行替换成text。sed -i '/xyz/c helloworld' num.txt
  w:保存模式空间中匹配的内容到指定位置。举例:sed -n '/^[^#]/w /tmp/demo' /etc/fstab 将/etc/fstab中非#开头的行保存到/tmp/demo中。
  r:读取指定文件的内容添加到当前文件匹配到的行后面,进行文件合并。
  !:条件取反。用法:地址定界!编辑命令。
  s///:条件替换。
替换标记备注:g(全局替换),p(显示替换成功的行)

替换举例:根据输入查找目录
echo "/var/log/messages" | sed 's@[^/]+$/?@@'

4.3.sed高级用法

  1. 模式空间与保持空间

在模式空间中,完成匹配的操作。当没有匹配上的时候,文本行内容会默认输出stdout;当匹配上文本行的时候,会执行编辑命令,执行结果输出到stdout中。
保持空间可以理解为一个暂存区,只是用于完成额外的动作。

  1. 参数
    h:把模式空间中的内容覆盖至保持空间中;
    H:把模式空间中的内容追加至保持空间中;
    g:把保持空间中的内容覆盖至模式空间中;
    G:把保持空间中的内容追加至模式空间中;
    x:把模式空间中的内容与保持空间中的内容互换;
    n:覆盖读取匹配到的行的下一行(改变指向)至模式空间中;
    N:追加读取匹配到的行的下一行(改变指向)至模式空间中;
    d:删除模式空间中的行;
    D:删除多行模式空间中的所有行;
3. 举例
sed -n 'n;p' FILE:显示偶数行;
sed '1!G;h;$!d' FILE:逆序显示文件的内容;
sed '$!d' FILE:取出最后一行;
sed '\$!N;$!D' FILE:取出文件后两行;
sed '/^$/d;G' FILE:删除原有的所有空白行,而后为所有的非空白行后添加一个空白行;
sed 'n;d' FILE:显示奇数行;
sed 'G' FILE:在原有的每行后方添加一个空白行;
  • 举例:提取字符串
/bin/bash
info="hellozimskyshenzhen"
echo $info | sed 's/hello\(\w\+\)shenzhen/\1/g'

备注:

  • sed中不支持\d,如果要用数字用[0-9],但是支持\w。
  • sed中的()要转义,+要转义,<>大于小于号要转义。
  • 举例:判断是否存在指定格式的字符串
#!/bin/bash
# 判断输入是否为整数
if [ -n "$(echo $1 | sed -n '/^[0-9]\+$/p')" ] ; then
  echo 'yes'
else
  echo 'no'
fi

五、awk命令

5.1. awk概述

awk是发明该工具三个作者姓名的首字母简称,awk是一个报表生成器,主要用于格式化输出。格式化文本输出器。

5.2. 基本用法

1. 语法
gawk [option] 'program' FILE
其中program: PATTERN{ACTION STATEMENTS}
{动作指令}可以理解成为命令,最常用的是print、printf

2. awk读取文档过程
按照行来读取文档,根据输入分隔符切分成小部分(用內建变量来表示$0$1$2...),用ACTION STATEMENTS来处理。$0表示显示整行。

3. 选项option
-F:指名输入字段的分隔符;
-v:用来实现自定义变量var=value;

4. PATTERN(用于定界)
 空:表示处理文件的每一行
 /pattern/:使用正则匹配需要处理的行
 !/pattern/:上面取反
 关系表达式:结果为真假,结果为真的处理,假的不处理。非0非空字符串为真,其余为假。
 行定界:不支持直接给出数字的格式(1,2{...})。见举例。
 BEGIN/END模式:BEGIN{}表示仅在开始处理文件中的文本之前执行一次的程序,例如打印表头。END{}表示文本处理完成之后执行一次,例如汇总数据。

举例:
awk -F: '$NF=="/bin/bash" {print $1, $NF}' /etc/passwd
awk -F: '$NF!"/bash/$"{print $1,$NF}' passwd
awk -F: '$3<1000 {print $1, $3}' /etc/passwd
awk -F; '(NR>=2&&NR<=10){print $1}' /etc/passwd 行定界
awk -F: '{printf "%-15s %10s\n", $1, $2}' /etc/passwd

5. 变量

  • 內建变量(在引用变量时不用加$)
    FS:input field seperator:输入字段分隔符,默认空白字符。使用-v指定。
    OFS:输出字段分隔符。使用-v指定。
    RS:输入时的换行符
    ORS:输出时的换行符
    NF:number of field 每一行的字段数量。加上$NF表示最后一列
    NR:number of record 文件的行数,打印出来是打印行号
    FNR:多个文件中的行数分别计数
    FILENAME:当前文件的文件名
    ARGC:参数命令行中参数的个数
    ARGV:返回数组,命令行中的每个参数
    举例:awk 'BEGIN {print ARGV[0]}' /etc/fstab /etc/issue
    在这里ARGV[0]是awk,固定为第0个参数。ARGV[1]是/etc/fstab,ARGV[2]是/etc/issue
    举例:awk -v FS=':' '{print $1}' -v OFS=':' /etc/passwd 指名冒号作为输入的分隔符。同awk -F: ...

  • 自定义变量
    方法1:-v var=value (区分字符的大小写)
    方法2:在program中定义

    举例:awk -v test='hello' 'BEGIN {print test}'
    awk 'BEGIN {test='hello' print test}'

6. 常用的ACTION命令

  • print
    输出格式:print item1,item2 ...
    备注:使用逗号作为分隔符;输出item可以是字符串、內建变量、awk表达式;若省略item,则显示$0整行;

  • printf
    格式化输出:printf FORMAT, item1, item2...按位放在format中。
    注意事项:format必须要给出;如需换行,必须要显示写出;format中需要为后面每个item指定格式符;
  • Expressions
  • Control statements:控制语句if,while
    if(condition){statement}
    if(condition){statement} else {statements}
    while(condition) {statements}
    do {statements} while(condition)
    for(expr1;expr2;expr3) {statements}
    break
    continue
    delete array[index]
    delete array删除整个数组
    exit 退出语句
  • Compound statements:组合语句
  • Input statements:输入语句
  • Output statements:输出语句
    格式符
     %c:显示字符的ASCII值
     %d:显示十进制整数
     %e:科学计数法数值显示
     %f:显示为浮点数
     %g:以科学计数法显示浮点数
     %s:显示字符串
     %u:显示无符号整数
     %%:显示%自身
    修饰符
     #[.#]:第一个数字用于控制显示字符的宽度,第二个数字表示小数的精度(对于浮点数而言);输出默认右对齐%15s,左对齐:%-15s;+:表示带正负符号;
    操作符
     算数操作符:+-/* ; +x把字符串转换成数值;-x改成负数;
     字符串操作符:字符串连接(没有操作符)
     复制操作符:=,+=,-=,/=,++,--
     比较操作符:>,<,<=,!=,==
    模式匹配符
     ~:左侧的字符串是否被模式匹配
     !~:左侧的字符串是否不能被模式匹配
    逻辑操作符
     &&:与
     ||:或
     !:非
    函数调用
     function_name(arg1, arg2, ...)
    条件表达式
     selector?true_exp:false_exp 和三目运算符一样

  • 操作例子
# 一般来说, 打印无状态内容放在BEGIN和END块中
awk -v begin="hello" -v end="ok" -F: 'BEGIN{print begin}; {print $1, $NF}; END{print end}' /etc/passwd
5.3. awk高级用法及举例

awk常用内置变量


$1:表示第一列

$NF:表示最后一列

$NR:表示行号

常用条件表示

1) /指定内容/

这种方式可以匹配到含有“指定内容”的行,在条件中不添加$#所带的项,建议不使用正则,有异常情况。


awk -F: '/nologin/{print $0}' /etc/passwd #匹配到含有nologin关键字的行

seq 100 | awk '/1/{print $1}'

2) $#=/指定内容/

这种方式指定第#列匹配指定内容


awk -F: '$1=/bin/{print $0}' /etc/passwd

3) $#~/指定内容/

这种方式用于指定列模糊匹配(正则匹配)指定内容,并获取该行。


awk -F: '$1~/dae/{print $1}' /etc/passwd  #正向选择

awk -F: '$1!~/dae/{print $1}' /etc/passwd #反向选择

4) 值判断

使用>,<,>=,<=,==,!=来判断指定列的值。


awk -F: '$3>=10{print $1}' /etc/passwd

5) 逻辑判断

使用&&,||来进行逻辑判断。


awk -F: '$3>=5 && $3<=10{print $1}' /etc/passwd

6) if条件判断


awk -F: '{if ($NF~/nologin$/){i++}else{j++}}; END{print i, j}' /etc/passwd

#注意if-else条件判断是放在{}中的

7) 字典使用

在awk中可以定义数组类型,用于统计。


awk '{ip[$1]++}; END{for (i in ip) {print i, ip[i]}}' access.log

#解析: 将第一列ip设置为字典的key,当出现一次相同的ip时自增1,用于统计所有的ip计数。

#for循环中取到每个字典对应的key,再使用print块打印出来。注意花括号的隔离。

#QQ号 等级  时长

#统计等级(30<=x<=90),相同账号的时长

#1234 12 23

#1234 10 122

#1233 92 4212

#1233 42 4252

#1239 87 2313

#1233 56 1121

#1231 19 45

#1235 45 679

cat data | awk '$2>=30&&$2<=90{dic[$1]+=$3}; END{for (i in dic) {print i, dic[i]}}'

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