awk基礎知識小結第1/2頁

1、使用規則

awk 適合於文本處理和報表產生，它還有許多精心設計的特性，允許進行需要特殊技巧程式設計。
awk 的文法較為常見。它借鑒了某些語言的一些精華部分，如C 語言、python 和 bash。

第一個 awk
讓我們繼續，開始使用 awk，以瞭解其工作原理。在命令列中輸入以下命令：
$ awk '{ print }' /etc/passwd
您將會見到 /etc/passwd 檔案的內容出現在眼前。現在，解釋 awk 做了些什麼。調用 awk 時，我們指定 /etc/passwd 作為輸入檔案。執行 awk 時，它依次對 /etc/passwd 中的每一行執行 print 命令。所有輸出都發送到 stdout，所得到的結果與與執行catting /etc/passwd完全相同。

現在，解釋 { print } 代碼塊。在 awk 中，花括弧用於將幾塊程式碼群組合到一起，這一點類似於 C 語言。在代碼塊中只有一條 print 命令。在 awk 中，如果只出現 print 命令，那麼將列印當前行的全部內容。

這裡是另一個awk 樣本，作用與上例完全相同：
$ awk '{ print $0 }' /etc/passwd

在 awk 中，$0 變數表示整個當前行，所以 print 和 print $0 的作用完全一樣。

建立一個 awk 程式，讓它輸出與輸入資料完全無關的資料。
樣本1：
$ awk '{ print "" }' /etc/passwd
只要將 "" 字串傳遞給 print 命令，它就會列印空白行。測試該指令碼，將會發現對於/etc/passwd檔案中的每一行，awk 都輸出一個空白行。由此可知，awk對輸入檔案中的每一行都執行這個指令碼。

樣本2：
$ awk '{ print "hiya" }' /etc/passwd
運行此指令碼將在您的螢幕上寫滿 hiya。

2、處理多個欄位
awk 非常善於處理分成多個邏輯欄位的文本，還可以引用 awk 指令碼中每個獨立的欄位。
列印系統上所有使用者帳戶的列表：
$ awk -F":" '{ print $1 }' /etc/passwd
上例中，調用awk時，使用 -F 選項來指定 ":" 作為欄位分隔符號。awk 處理 print $1 命令時，它會列印出在輸入檔案中每一行中出現的第一個欄位。
以下是另一樣本：
$ awk -F":" '{ print $1 $3 }' /etc/passwd

以下是該指令碼輸出的摘錄：
halt7
operator11
root0
shutdown6
sync5
bin1
....etc.

如您所見，awk 列印出 /etc/passwd 檔案的第一和第三個欄位，它們正好分別是使用者名稱和使用者識別欄位。現在，當指令碼運行時，它並不理想--在兩個輸出欄位之間沒有空格！如果習慣於使用 bash 或 python 進行編程，那麼您會指望 print $1 $3 命令在兩個欄位之間插入空格。然而，當兩個字串在 awk 程式中彼此相鄰時，awk 會串連它們但不在它們之間添加空格。以下命令會在這兩個欄位中插入空格：
$ awk -F":" '{ print $1 " " $3 }' /etc/passwd

以這種方式調用 print 時，它將串連 $1、" " 和 $3，建立可讀的輸出。
還可以插入一些文字標籤：
$ awk -F":" '{ print "username: " $1 "ttuid:" $3" }' /etc/passwd

這將產生以下輸出：
username: halt uid:7
username: operator uid:11
username: root uid:0
username: shutdown uid:6
username: sync uid:5
username: bin uid:1
....etc.

3、調用外部指令碼
將指令碼作為命令列自變數傳遞給awk對於小的單行程式來說很簡單。
而對於多行程式，則可以在外部檔案中撰寫指令碼，然後向awk傳遞-f選項，以向它提供外部指令檔的調用：
$ awk -f myscript.awk myfile.in

將指令碼放入文字檔還可以使用附加awk功能。例如：
BEGIN {
FS=":"
}
{ print $1 }
列印出 /etc/passwd 中每一行的第一個欄位

在這個指令碼中，欄位分隔符號在代碼自身中指定（通過設定 FS 變數）。
在指令碼自身中設定欄位分隔符號，可以少輸入一個命令列自變數。

4、begin和end塊

BEGIN 和 END 塊
通常，對於每個輸入行，awk 都會執行每個指令碼代碼塊一次。然而，可能需要在 awk 開始處理輸入檔案中的文本之前執行初始化代碼。對於這種情況，awk 允許您定義一個 BEGIN 塊。我們在前一個樣本中使用了 BEGIN 塊。因為 awk 在開始處理輸入檔案之前會執行 BEGIN 塊，因此它是初始化 FS（欄位分隔符號）變數、列印頁首或初始化其它在程式中以後會引用的全域變數的極佳位置。

awk 還提供了另一個特殊塊，叫作 END 塊。awk 在處理了輸入檔案中的所有行之後執行這個塊。通常，END 塊用於執行最終計算或列印應該出現在輸出資料流結尾的摘要資訊。

5、Regex
awk 允許使用Regex，根據Regex是否匹配當前行來選擇執行獨立代碼塊。
輸出包含字元序列foo的行：
/foo/ { print }

複雜點的，只列印包含浮點數的行：
/[0-9]+.[0-9]*/ { print }

可以將任意一種布林運算式放在一個代碼塊之前，以控制何時執行某特定塊。僅當對前面的布林運算式求值為真時，awk 才執行代碼塊。以下樣本指令碼輸出將輸出其第一個欄位等於 fred 的所有行中的第三個欄位。如果當前行的第一個欄位不等於 fred，awk 將繼續處理檔案而不對當前行執行 print 語句：
$1 == "fred" { print $3 }

awk 提供了完整的比較子集合，包括 "=="、"<"、">"、"<="、">=" 和 "!="。另外，awk 還提供了 "~" 和 "!~" 運算子，它們分別表示“匹配”和“不匹配”。
它們的用法是在運算子左邊指定變數，在右邊指定Regex。如果某一行的第五個欄位包含字元序列 root，以下樣本只列印這一行中的第三個欄位：
$5 ~ /root/ { print $3 }

6、條件陳述式
awk 還提供了非常好的類似於 C 語言的 if 語句。if 語句樣本：
{
if ( $5 ~ /root/ ) {
print $3
}
}
對每一個輸入行執行代碼塊，使用 if 語句來選擇執行 print 命令。
更複雜的 awk if 語句樣本。
{
if ( $1 == "foo" ) {
if ( $2 == "foo" ) {
print "uno"
} else {
print "one"
}
} else if ($1 == "bar" ) {
print "two"
} else {
print "three"
}
}

使用 if 語句還可以將代碼：
! /matchme/ { print $1 $3 $4 }
轉換成：
{
if ( $0 !~ /matchme/ ) {
print $1 $3 $4
}
}
這兩個指令碼都只輸出不包含 matchme 字元序列的那些行。

awk 還允許使用布林運算子 "||"（邏輯與）和 "&&"（邏輯或），以便建立更複雜的布林運算式：
( $1 == "foo" ) && ( $2 == "bar" ) { print }
這個樣本只列印第一個欄位等於 foo 且第二個欄位等於 bar 的行。

7、變數
awk的變數，數值變數與字串變數。

數值變數
至今，我們不是列印字串、整行就是特定欄位。然而，awk還可以執行整數和浮點運算。使用數學運算式，可以很方便地編寫計算檔案中空白行數量的指令碼。
BEGIN { x=0 }
/^$/ { x=x+1 }
END { print "I found " x " blank lines. :}" }
在 BEGIN 塊中，將整數變數 x 初始化成零。然後，awk 每次遇到空白行時，awk 將執行 x=x+1 語句，遞增 x。
處理完所有行之後，執行 END 塊，awk 將列印出最終摘要，指出它找到的空白行數量。

字串化變數
awk 的優點之一就是“簡單和字串化”。我認為 awk 變數“字串化”是因為所有 awk 變數在內部都是按字串形式儲存的。同時，awk 變數是“簡單的”，因為可以對它執行數學操作，且只要變數包含有效數字字串，awk 會自動處理字串到數位轉換步驟。要理解我的觀點，請研究以下樣本：
x="1.01"
# We just set x to contain the *string* "1.01"
x=x+1
# We just added one to a *string*
print x
# Incidentally, these are comments
awk 將輸出：
2.01

雖然將字串值 1.01 賦值給變數 x，仍然可以對它加一。但在 bash 和 python 中卻不能這樣做。
首先，bash 不支援浮點運算。而且，如果 bash 有“字串化”變數，它們並不“簡單”；要執行任何數學操作，bash 要求我們將數字放到醜陋的 $( ) ) 結構中。
如果使用 python，則必須在對 1.01 字串執行任何數學運算之前，將它轉換成浮點值。雖然這並不困難，但它仍是附加的步驟。
如果使用 awk，它是全自動的，而那會使我們的代碼又好又整潔。如果想要對每個輸入行的第一個欄位乘方並加一，可以使用以下指令碼：
{ print ($1^2)+1 }

如果做一個小實驗，就可以發現如果某個特定變數不包含有效數字，awk 在對數學運算式求值時會將該變數當作數字零處理。

8、運算子
awk 有完整的數學運算子集合。除了標準的加、減、乘、除，awk 還允許使用前面示範過的指數運算子 "^"、模（餘數）運算子 "%" 和其它許多從 C 語言中借入的便於使用的賦值操作符。

這些運算子包括前後加減（i++、--foo）、加／減／乘／除賦值運算子（ a+=3、b*=2、c/=2.2、d-=6.2）。不僅如此 -- 我們還有便於使用的模／指數賦值運算子（a^=2、b%=4）。

欄位分隔符號
awk 有它自己的特殊變數集合。其中一些允許調整 awk 的運行方式，而其它變數可以被讀取以收集關於輸入的有用資訊。我們已經接觸過這些特殊變數中的一個，FS。前面已經提到過，這個變數讓您可以設定 awk 要尋找的欄位之間的字元序列。我們使用 /etc/passwd 作為輸入時，將 FS 設定成 ":"。當這樣做有問題時，我們還可以更靈活地使用 FS。

FS 值並沒有被限制為單一字元；可以通過指定任意長度的字元模式，將它設定成規則運算式。如果正在處理由一個或多個 tab 分隔的欄位，您可能希望按以下方式設定 FS：
FS="t+"

以上樣本中，我們使用特殊 "+" 規則運算式字元，它表示“一個或多個前一字元”。

如果欄位由空格分隔（一個或多個空格或 tab），您可能想要將 FS 設定成以下規則運算式：
FS="[[:space:]+]"

這個賦值運算式也有問題，它並非必要。為什嗎？因為預設情況下，FS 設定成單一空白字元，awk 將這解釋成表示“一個或多個空格或 tab”。在這個特殊樣本中，預設 FS 設定恰恰是您最想要的！

複雜的規則運算式也不成問題。即使您的記錄由單詞 "foo" 分隔，後面跟著三個數字，以下規則運算式仍允許對資料進行正確的分析：

FS="foo[0-9][0-9][0-9]"

欄位數量
接著我們要討論的兩個變數通常並不是需要賦值的，而是用來讀取以擷取關於輸入的有用資訊。第一個是 NF 變數，也叫做“欄位數量”變數。awk 會自動將該變數設定成目前記錄中的欄位數量。可以使用 NF 變數來只顯示某些輸入行：
NF == 3 { print "this particular record has three fields: " $0 }
當然，也可以在條件陳述式中使用 NF 變數，如下：
{
if ( NF > 2 ) {
print $1 " " $2 ":" $3
}
}

9、處理記錄
記錄號
記錄號 (NR) 是另一個方便的變數。它始終包含目前記錄的編號（awk 將第一個記錄算作記錄號 1）。迄今為止，我們已經處理了每一行包含一個記錄的輸入檔案。對於這些情況，NR 還會告訴您當前行號。然而，當我們在本系列以後部分中開始處理多行記錄時，就不會再有這種情況，所以要注意！可以象使用 NF 變數一樣使用 NR 來只列印某些輸入行：
(NR < 10 ) || (NR > 100) { print "We are on record number 1-9 or 101+" }
另一個樣本：
{
#skip header
if (NR>10) {
print "ok, now for the real information!"
}

}

awk 提供了適合各種用途的附加變數。我們將在以後的文章中討論這些變數。

多行記錄
awk 是一種用於讀取和處理結構化資料（如系統的 /etc/passwd 檔案）的極佳工具。/etc/passwd 是 UNIX 使用者資料庫，並且是用冒號定界的文字檔，它包含許多重要訊息，包括所有現有使用者帳戶和使用者標識，以及其它資訊。在我的前一篇文章中，我示範了 awk 如何輕鬆地分析這個檔案。我們只須將 FS（欄位分隔符號）變數設定成 ":"。

正確設定了 FS 變數之後，就可以將 awk 配置成分析幾乎任何類型的結構化資料，只要這些資料是每行一個記錄。然而，如果要分析佔據多行的記錄，僅僅依靠設定 FS 是不夠的。在這些情況下，我們還需要修改 RS 記錄分隔字元變數。RS 變數告訴 awk 目前記錄什麼時候結束，新記錄什麼時候開始。

譬如，讓我們討論一下如何完成處理“聯邦證人保護計劃”所涉及人員的地址清單的任務：
Jimmy the Weasel
100 Pleasant Drive
San Francisco, CA 12345
Big Tony
200 Incognito Ave.
Suburbia, WA 67890

理論上，我們希望 awk 將每 3 行看作是一個獨立的記錄，而不是三個獨立的記錄。如果 awk 將地址的第一行看作是第一個欄位 ($1)，街道地址看作是第二個欄位 ($2)，城市、州和郵遞區號看作是第三個欄位 $3，那麼這個代碼就會變得很簡單。代碼如下：
BEGIN {
FS="n"
RS=""
}

在上面這段代碼中，將 FS 設定成 "n" 告訴 awk 每個欄位都佔據一行。通過將 RS 設定成 ""，還會告訴 awk 每個地址記錄都由空白行分隔。一旦 awk 知道是如何格式化輸入的，它就可以為我們執行所有分析工作，指令碼的其餘部分很簡單。讓我們研究一個完整的指令碼，它將分析這個地址清單，並將每個記錄列印在一行上，用逗號分隔每個欄位。
address.awk BEGIN {
FS="n"
RS=""
}
{
print $1 ", " $2 ", " $3
}

將指令碼儲存為 address.awk，地址資料存放區在檔案 address.txt 中，可以通過輸入 "awk -f address.awk address.txt" 執行此指令碼。輸出如下：
Jimmy the Weasel, 100 Pleasant Drive, San Francisco, CA 12345
Big Tony, 200 Incognito Ave., Suburbia, WA 67890

OFS 和 ORS
在 address.awk 的 print 語句中，可以看到 awk 會串連（合并）一行中彼此相鄰的字串。我們使用此功能在同一行上的三個欄位之間插入一個逗號和空格 (", ")。這個方法雖然有用，但比較難看。與其在欄位間插入 ", " 字串，倒不如讓通過設定一個特殊 awk 變數 OFS，讓 awk 完成這件事。
print "Hello", "there", "Jim!"

這行代碼中的逗號並不是實際文字字串的一部分。事實上，它們告訴 awk "Hello"、"there" 和 "Jim!" 是單獨的欄位，並且應該在每個字串之間列印 OFS 變數。
預設情況下，awk 產生以下輸出：
Hello there Jim!

這是預設情況下的輸出結果，OFS 被設定成 " "，單個空格。不過，我們可以方便地重新定義 OFS，這樣 awk 將插入我們中意的欄位分隔符號。以下是原始 address.awk 程式的修訂版，它使用 OFS 來輸出那些中間的 ", " 字串：

address.awk 的修訂版
BEGIN {
FS="n"
RS=""
OFS=", "
}
{
print $1, $2, $3
}
awk 還有一個特殊變數 ORS，全稱是“輸出記錄分隔字元”。通過設定預設為換行 ("n") 的 OFS，我們可以控制在 print 語句結尾自動列印的字元。預設 ORS 值會使 awk 在新行中輸出每個新的 print 語句。如果想使輸出的間隔翻倍，可以將 ORS 設定成 "nn"。或者，如果想要用單個空格分隔記錄（而不換行），將 ORS 設定成 " "。

將多行轉換成用 tab 分隔的格式
假設我們編寫了一個指令碼，它將地址清單轉換成每個記錄一行，且用 tab 定界的格式，以便匯入試算表。使用稍加修改的 address.awk 之後，就可以清楚地看到這個程式只適合於三行的地址。如果 awk 遇到以下地址，將丟掉第四行，並且不列印該行：
Cousin Vinnie
Vinnie's Auto Shop
300 City Alley
Sosueme, OR 76543

要處理這種情況，代碼最好考慮每個欄位的記錄數量，並依次列印每個記錄。現在，代碼只列印地址的前三個欄位。以下就是我們想要的一些代碼：

適合具有任意多欄位的地址的 address.awk 版本
BEGIN {
FS="n"
RS=""
ORS=""
}
{
x=1
while ( x<NF ) {
print $x "t"
x++
}
print $NF "n"
}

首先，將欄位分隔符號 FS 設定成 "n"，將記錄分隔字元 RS 設定成 ""，這樣 awk 可以象以前一樣正確分析多行地址。然後，將輸出記錄分隔字元 ORS 設定成 ""，它將使 print 語句在每個調用結尾不輸出新行。這意味著如果希望任何文本從新的一行開始，那麼需要明確寫入 print "n"。

在主代碼塊中，建立了一個變數 x 來儲存正在處理的當前欄位的編號。起初，它被設定成 1。然後，我們使用 while 迴圈（一種 awk 迴圈結構，等同於 C 語言中的 while 迴圈），對於所有記錄（最後一個記錄除外）重複列印記錄和 tab 字元。最後，列印最後一個記錄和換行；此外，由於將 ORS 設定成 ""，print 將不輸出換行。程式輸出如下，這正是我們所期望的（不算漂亮，但用 tab 定界，以便於匯入試算表）：
Jimmy the Weasel 100 Pleasant Drive San Francisco, CA 12345
Big Tony 200 Incognito Ave. Suburbia, WA 67890
Cousin Vinnie Vinnie's Auto Shop 300 City Alley Sosueme, OR 76543