Linux Shell常用技巧(五)

十一.  awk编程:

   1.  变量:
在awk中变量无须定义即可使用,变量在赋值时即已经完成了定义。变量的类型可以是数字、字符串。根据使用的不同,未初始化变量的值为0或空白字符串" ",这主要取决于变量应用的上下文。下面为变量的赋值负号列表:

符号 含义 等价形式
= a = 5 a = 5
+= a = a + 5 a += 5
-= a = a - 5 a -= 5
*= a = a * 5 a *= 5
/= a = a / 5 a /= 5
%= a = a % 5 a %= 5
^= a = a ^ 5 a ^= 5
    /> awk '$1 ~ /Tom/ {Wage = $2 * $3; print Wage}' filename

该命令将从文件中读取,并查找第一个域字段匹配Tom的记录,再将其第二和第三个字段的乘积赋值给自定义的Wage变量,最后通过print命令将该变量打印输出。

    /> awk ' {$5 = 1000 * $3 / $2; print}' filename

在上面的命令中,如果$5不存在,awk将计算表达式1000 * $3 / $2的值,并将其赋值给$5。如果第五个域存在,则用表达式覆盖$5原来的值。

我们同样也可以在命令行中定义自定义的变量,用法如下:

    /> awk -F: -f awkscript month=4 year=2011 filename

这里的month和year都是自定义变量,且分别被赋值为4和2000,在awk的脚本中这些变量将可以被直接使用,他们和脚本中定义的变量在使用上没有任何区别。

除此之外,awk还提供了一组内建变量(变量名全部大写),见如下列表:

变量名 变量内容
ARGC 命令行参数的数量。
ARGIND 命令行正在处理的当前文件的AGV的索引。
ARGV 命令行参数数组。
CONVFMT 转换数字格式。
ENVIRON 从shell中传递来的包含当前环境变量的数组。
ERRNO 当使用close函数或者通过getline函数读取的时候,发生的重新定向错误的描述信息就保存在这个变量中。
FIELDWIDTHS 在对记录进行固定域宽的分割时,可以替代FS的分隔符的列表。
FILENAME 当前的输入文件名。
FNR 当前文件的记录号。
FS 输入分隔符,默认是空格。
IGNORECASE 在正则表达式和字符串操作中关闭大小写敏感。
NF 当前文件域的数量。
NR 当前文件记录数。
OFMT 数字输出格式。
OFS 输出域分隔符。
ORS 输出记录分隔符。
RLENGTH 通过match函数匹配的字符串的长度。
RS 输入记录分隔符。
RSTART 通过match函数匹配的字符串的偏移量。
SUBSEP 下标分隔符。
    /> cat employees2

Tom Jones:4424:5/12/66:543354
Mary Adams:5346:11/4/63:28765
Sally Chang:1654:7/22/54:650000
Mary Black:1683:9/23/44:336500

    /> awk -F: '{IGNORECASE = 1}; $1 == "mary adams" { print NR, $1, $2, $NF}' employees2

2 Mary Adams 5346 28765

    /> awk -F: ' $1 == "mary adams" { print NR, $1, $2, $NF}' employees2    

没有输出结果。
当IGNORECASE内置变量的值为非0时,表示在进行字符串操作和处理正则表达式时关闭大小写敏感。这里的"mary adams"将匹配文件中的"Mary Admams"记录。最后print打印出第一、第二和最后一个域。需要说明的是NF表示当前记录域的数量,因此$NF将表示最后一个域的值。

awk在动作部分还提供了BEGIN块和END块。其中BEGIN动作块在awk处理任何输入文件行之前执行。事实上,BEGIN块可以在没有任何输入文件的条件下测试。因为在BEGIN块执行完毕以前awk将不读取任何输入文件。BEGIN块通常被用来改变内建变量的值,如OFS、RS或FS等。也可以用于初始化自定义变量值,或打印输出标题。

    /> awk 'BEGIN {FS = ":"; OFS = "t"; ORS = "nn"} { print $1,$2,$3} filename

上例中awk在处理文件之前,已经将域分隔符(FS)设置为冒号,输出文件域分隔符(OFS)设置为制表符,输出记录分隔符(ORS)被设置为两个换行符。BEGIN之后的动作模块中如果有多个语句,他们之间用分号分隔。
和BEGIN恰恰相反,END模块中的动作是在整个文件处理完毕之后被执行的。

    /> awk 'END {print "The number of the records is " NR }' filename

awk在处理输入文件之后,执行END模块中的动作,上例中NR的值是读入的最后一个记录的记录号。

    /> awk '/Mary/{count++} END{print "Mary was found " count " times." }' employees2

Mary was found 2 times.

/> awk '/Mary/{count++} END{print "Mary was found " count " times." }' employees2

Mary was found 2 times.

 /> cat testfile

northwest       NW      Charles Main                3.0     .98     3       34
western          WE      Sharon Gray                5.3     .97     5       23
southwest       SW      Lewis Dalsass              2.7     .8      2       18
southern         SO      Suan Chin                   5.1     .95     4       15
southeast        SE      Patricia Hemenway        4.0     .7      4       17
eastern           EA      TB Savage                   4.4     .84     5       20
northeast        NE      AM Main Jr.                  5.1     .94     3       13
north             NO       Margot Weber             4.5     .89     5       9
central           CT       Ann Stephens              5.7     .94     5       13

    /> awk '/^north/{count += 1; print count}' testfile

     #如记录以正则north开头,则创建变量count同时增一,再输出其值。
1
2
3

#这里只是输出前三个字段,其中第七个域先被赋值给变量x,在自减一,最后再同时打印出他们。

 /> awk 'NR <= 3 {x = $7--; print "x = " x ", $7 = " $7}' testfile

x = 3, $7 = 2
x = 5, $7 = 4
x = 2, $7 = 1

#打印NR(记录号)的值在2--5之间的记录。

 /> awk 'NR == 2,NR == 5 {print "The record number is " NR}' testfile

The record number is 2
The record number is 3
The record number is 4
The record number is 5

#打印环境变量USER和HOME的值。环境变量的值由父进程shell传递给awk程序的。

 /> awk 'BEGIN { print ENVIRON["USER"],ENVIRON["HOME"]}'

root /root

#BEGIN块儿中对OFS内置变量重新赋值了,因此后面的输出域分隔符改为了t。

 /> awk 'BEGIN { OFS = "t"}; /^Sharon/{ print $1,$2,$7}' testfile

western WE      5

#从输入文件中找到以north开头的记录count就加一,最后在END块中输出该变量。

 /> awk '/^north/{count++}; END{print count}' testfile

3

    2.  重新定向:
在动作语句中使用shell通用的重定向输出符号">"就可以完成awk的重定向操作,当使用>的时候,原有文件将被清空,同时文件持续打开,直到文件被明确的关闭或者awk程序终止。来自后面的打印语句的输出会追加到前面内容的后面。符号">>"用来打开一个文件但是不清空原有文件的内容,重定向的输出只是被追加到这个文件的末尾。

  /> awk '$4 >= 70 {print $1,$2 > "passing_file"}' filename 

 #注意这里的文件名需要用双引号括起来。
#通过两次cat的结果可以看出>和>>的区别。

/> awk '/north/{print $1,$3,$4 > "districts" }' testfile    /> cat districts

northwest Joel Craig
northeast TJ Nichols
north Val Shultz

   /> awk '/south/{print $1,$3,$4 >> "districts" }' testfile    /> cat districts

northwest Joel Craig
northeast TJ Nichols
north Val Shultz
southwest Chris Foster
southern May Chin
southeast Derek Jonhson
awk中对于输入重定向是通过getline函数来完成的。getline函数的作用是从标准输入、管道或者当前正在处理的文件之外的其他输入文件获得输入。他负责从输入获得下一行的内容,并给NF、NR和FNR等内建变量赋值。如果得到一个记录,getline就返回1,如果达到文件末尾就返回0。如果出现错误,如打开文件失败,就返回-1。

 /> awk 'BEGIN { "date" | getline d; print d}'

Tue Nov 15 15:31:42 CST 2011
上例中的BEGIN动作模块中,先执行shell命令date,并通过管道输出给getline,然后再把输出赋值给自定义变量d并打印输出它。

 /> awk 'BEGIN { "date" | getline d; split(d,mon); print mon[2]}'

Nov
上例中date命令通过管道输出给getline并赋值给d变量,再通过内置函数split将d拆分为mon数组,最后print出mon数组的第二个元素。

 /> awk 'BEGIN { while("ls" | getline) print}'

employees
employees2
testfile
命令ls的输出传递给getline作为输入,循环的每个反复,getline都从ls的结果中读取一行输入,并把他打印到屏幕。

 /> awk 'BEGIN { printf "What is your name? ";         getline name < "/dev/tty"}        $1 ~ name {print "Found" name " on line ", NR "."}        END {print "See ya, " name "."}' employees2

What is your name? Mary
Found Mary on line  2.
See ya, Mary.
上例先是打印出BEGIN块中的"What is your name? ",然后等待用户从/dev/tty输入,并将读入的数据赋值给name变量,之后再从输入文件中读取记录,并找到匹配输入变量的记录并打印出来,最后在END块中输出结尾信息。

    /> awk 'BEGIN { while(getline < "/etc/passwd" > 0) lc++; print lc}'

32
awk将逐行读取/etc/passwd文件中的内容,在达到文件末尾之前,计数器lc一直自增1,当到了末尾后打印lc的值。lc的值为/etc/passwd文件的行数。
由于awk中同时打开的管道只有一个,那么在打开下一个管道之前必须关闭它,管道符号右边可以通过可以通过双引号关闭管道。如果不关闭,它将始终保持打开状态,直到awk退出。

  /> awk {print $1,$2,$3 | "sort -4 +1 -2 +0 -1"} END {close("sort -4 +1 -2 +0 -1") } filename

上例中END模块中的close显示关闭了sort的管道,需要注意的是close中关闭的命令必须和当初打开时的完全匹配,否则END模块产生的输出会和以前的输出一起被sort分类。
    3.  条件语句:
awk中的条件语句是从C语言中借鉴来的,见如下声明方式:
if (expression) {
statement;
statement;
... ...
}

    /> awk '{if ($6 > 50) print $1 "Too hign"}' filename    /> awk '{if ($6 > 20 && $6 <= 50) { safe++; print "OK}}' filename

if (expression) {
statement;
} else {
statement2;
}

    /> awk '{if ($6 > 50) print $1 " Too high"; else print "Range is OK" }' filename    /> awk '{if ($6 > 50) { count++; print $3 } else { x = 5; print $5 }' filename

if (expression) {
statement1;
} else if (expression1) {
statement2;
} else {
statement3;
}

    /> awk '{if ($6 > 50) print "$6 > 50" else if ($6 > 30) print "$6 > 30" else print "other"}' filename

   4.  循环语句:
awk中的循环语句同样借鉴于C语言,支持while、do/while、for、break、continue,这些关键字的语义和C语言中的语义完全相同。

    5.  流程控制语句:
next语句是从文件中读取下一行,然后从头开始执行awk脚本。
exit语句用于结束awk程序。它终止对记录的处理。但是不会略过END模块,如果exit()语句被赋值0--255之间的参数,如exit(1),这个参数就被打印到命令行,以判断退出成功还是失败。

    6.  数组:
因为awk中数组的下标可以是数字和字母,数组的下标通常被称为关键字(key)。值和关键字都存储在内部的一张针对key/value应用hash的表格里。由于hash不是顺序存储,因此在显示数组内容时会发现,它们并不是按照你预料的顺序显示出来的。数组和变量一样,都是在使用时自动创建的,awk也同样会自动判断其存储的是数字还是字符串。一般而言,awk中的数组用来从记录中收集信息,可以用于计算总和、统计单词以及跟踪模板被匹配的次数等等。

    /> cat employees

Tom Jones       4424    5/12/66         543354
Mary Adams      5346    11/4/63         28765
Sally Chang     1654    7/22/54         650000
Billy Black     1683    9/23/44         336500

    /> awk '{name[x++] = $2}; END{for (i = 0; i < NR; i++) print i, name[i]}' employees    

0 Jones
1 Adams
2 Chang
3 Black
在上例中,数组name的下标是变量x。awk初始化该变量的值为0,在每次使用后自增1,读取文件中的第二个域的值被依次赋值给name数组的各个元素。在END模块中,for循环遍历数组的值。因为下标是关键字,所以它不一定从0开始,可以从任何值开始。

#这里是用内置变量NR作为数组的下标了。

    /> awk '{id[NR] = $3}; END {for (x = 1; x <= NR; x++) print id[x]}' employees

4424
5346
1654
1683

awk中还提供了一种special for的循环,见如下声明:
for (item in arrayname) {
print arrayname[item]
}

    /> cat db

Tom Jones
Mary Adams
Sally Chang
Billy Black
Tom Savage
Tom Chung
Reggie Steel
Tommy Tucker

    /> awk '/^Tom/{name[NR]=$1}; END {for(i = 1;i <= NR; i++) print name[i]}' db

Tom

Tom
Tom

Tommy
从输出结果可以看出,只有匹配正则表达式的记录的第一个域被赋值给数组name的指定下标元素。因为用NR作为下标,所以数组的下标不可能是连续的,因此在END模块中用传统的for循环打印时,不存在的元素就打印空字符串了。下面我们看看用special for的方式会有什么样的输出。

    /> awk '/^Tom/{name[NR]=$1};END{for(i in name) print name[i]}' db

Tom
Tom
Tommy
Tom

下面我们看一下用字符串作为下标的例子:(如果下标是字符串文字常量,则需要用双引号括起来)

    /> cat testfile2

tom
mary
sean
tom
mary
mary
bob
mary
alex

    /> awk '/tom/{count["tom"]++}; /mary/{count["mary"]++}; END{print "There are " count["tom"]         " Toms and " count["mary"] " Marys in the file."} testfile2

There are 2 Toms and 4 Marys in the file.
在上例中,count数组有两个元素,下标分别为tom和mary,每一个元素的初始值都是0,没有tom被匹配的时候,count["tom"]就会加一,count["mary"]在匹配mary的时候也同样如此。END模块中打印出存储在数组中的各个元素。

    /> awk '{count[$1]++}; END{for(name in count) printf "%-5s%dn",name, count[name]}' testfile2

mary 4
tom  2
alex 1
bob  1
sean 1
在上例中,awk是以记录的域作为数组count的下标。

    /> awk '{count[$1]++; if (count[$1] > 1) name[$1]++}; END{print "The duplicates were "; for(i in name) print i}' testfile2

The duplicates were
mary
tom
在上例中,如count[$1]的元素值大于1的时候,也就是当名字出现多次的时候,一个新的数组name将被初始化,最后打印出那么数组中重复出现的名字下标。

之前我们介绍的都是如何给数组添加新的元素,并赋予初值,现在我们需要介绍一下如何删除数组中已经存在的元素。要完成这一功能我们需要使用内置函数delete,见如下命令:

    /> awk '{count[$1]++};         END{for(name in count) {                if (count[name] == 1)                    delete count[name];            }             for (name in count)                 print name}' testfile2

mary
tom
上例中的主要技巧来自END模块,先是变量count数组,如果数组中某个元素的值等于1,则删除该元素,这样等同于删除只出现一次的名字。最后用special for循环打印出数组中仍然存在的元素下标名称。

最后我们来看一下如何使用命令行参数数组,见如下命令:

    /> awk 'BEGIN {for(i = 0; i < ARGC; i++) printf("argv[%d] is %s.n",i,ARGV[i]); printf("The number of arguments, ARGC=%dn",ARGC)}' testfile "Peter Pan" 12

argv[0] is awk.
argv[1] is testfile.
argv[2] is Peter Pan.
argv[3] is 12.
The number of arguments, ARGC=4
从输出结果可以看出,命令行参数数组ARGV是以0作为起始下标的,命令行的第一个参数为命令本身(awk),这个使用方式和C语句main函数完全一致。

    /> awk 'BEGIN{name=ARGV[2]; print "ARGV[2] is " ARGV[2]}; $1 ~ name{print $0}' testfile2 "bob"    

ARGV[2] is bob
bob
awk: (FILENAME=testfile2 FNR=9) fatal: cannot open file `bob' for reading (No such file or directory)
先解释一下以上命令的含义,name变量被赋值为命令行的第三个参数,即bob,之后再在输入文件中找到匹配该变量值的记录,并打印出该记录。
在输出的第二行报出了awk的处理错误信息,这主要是因为awk将bob视为输入文件来处理了,然而事实上这个文件并不存在,下面我们需要做进一步的处理来修正这个问题。

    /> awk 'BEGIN{name=ARGV[2]; print "ARGV[2] is " ARGV[2]; delete ARGV[2]}; $1 ~ name{print $0}' testfile2 "bob"    

ARGV[2] is bob
bob
从输出结果中我们可以看到我们得到了我们想要的结果。需要注意的是delete函数的调用必要要在BEGIN模块中完成,因为这时awk还没有开始读取命令行参数中指定的文件。

    7.  内建函数:
字符串函数
sub(regular expression,substitution string);
sub(regular expression,substitution string,target string);

    /> awk '{sub("Tom","Tommy"); print}' employees   #这里使用Tommy替换了Tom。

Tommy Jones       4424    5/12/66         543354

#当正则表达式Tom在第一个域中第一次被匹配后,他将被字符串"Tommy"替换,如果将sub函数的第三个参数改为$2,将不会有替换发生。

    /> awk '{sub("Tom","Tommy",$1); print}' employees

Tommy Jones       4424    5/12/66         543354

gsub(regular expression,substitution string);
gsub(regular expression,substitution string,target string);
和sub不同的是,如果第一个参数中正则表达式在记录中出现多次,那么gsub将完成多次替换,而sub只是替换第一次出现的。

index(string,substring)
该函数将返回第二个参数在第一个参数中出现的位置,偏移量从1开始。

    /> awk 'BEGIN{print index("hello","el")}'

2

length(string)
该函数返回字符串的长度。

    /> awk 'BEGIN{print length("hello")}'

5

substr(string,starting position)
substr(string,starting position,length of string)
该函数返回第一个参数的子字符串,其截取起始位置为第二个参数(偏移量为1),截取长度为第三个参数,如果没有该参数,则从第二个参数指定的位置起,直到string的末尾。

    />  awk 'BEGIN{name = substr("Hello World",2,3); print name}'

ell

match(string,regular expression)
该函数返回在字符串中正则表达式位置的索引,如果找不到指定的正则表达式就返回0.match函数设置内置变量RSTART为字符串中子字符串的开始位置,RLENGTH为到字字符串末尾的字符个数。

    /> awk 'BEGIN{start=match("Good ole CHINA", /[A-Z]+$/); print start}'

10
上例中的正则表达式[A-Z]+$表示在字符串的末尾搜索连续的大写字母。在字符串"Good ole CHINA"的第10个位置找到字符串"CHINA"。

/> awk 'BEGIN{start=match("Good ole CHINA", /[A-Z]+$/); print RSTART, RLENGTH}'
10 5
RSTART表示匹配时的起始索引,RLENGTH表示匹配的长度。

    /> awk 'BEGIN{string="Good ole CHINA";start=match(string, /[A-Z]+$/); print substr(string,RSTART, RLENGTH)}'

CHINA
这里将match、RSTART、RLENGTH和substr巧妙的结合起来了。

toupper(string)
tolower(string)
以上两个函数分别返回参数字符串的大写和小写的形式。

    /> awk 'BEGIN {print toupper("hello"); print tolower("WORLD")}'

HELLO
world

split(string,array,field seperator)
split(string,array)
该函数使用作为第三个参数的域分隔符把字符串分隔为一个数组。如果第三个参数没有提供,则使用当前默认的FS值。

    /> awk 'BEGIN{split("11/20/2011",date,"/"); print date[2]}'

20

variable = sprintf("string with format specifiers ",expr1,expr2,...)
该函数和printf的差别等同于C语言中printf和sprintf的差别。前者将格式化后的结果输出到输出流,而后者输出到函数的返回值中。

    /> awk 'BEGIN{line = sprintf("%-15s %6.2f ", "hello",4.2); print line}'

hello             4.20

时间函数:
systime()
该函数返回当前时间距离1970年1月1日之间相差的秒数。

    /> awk 'BEGIN{print systime()}'

1321369554

strftime()
时间格式化函数,其格式化规则等同于C语言中的strftime函数提供的规则,见以下列表:

数据格式 含义
%a Abbreviated weekday name
%A Full weekday name
%b Abbreviated month name
%B Full month name
%c Date and time representation appropriate for locale
%d Day of month as decimal number (01 – 31)
%H Hour in 24-hour format (00 – 23)
%I Hour in 12-hour format (01 – 12)
%j Day of year as decimal number (001 – 366)
%m Month as decimal number (01 – 12)
%M Minute as decimal number (00 – 59)
%p Current locale's A.M./P.M. indicator for 12-hour clock
%S Second as decimal number (00 – 59)
%U Week of year as decimal number, with Sunday as first day of week (00 – 53)
%w Weekday as decimal number (0 – 6; Sunday is 0)
%W Week of year as decimal number, with Monday as first day of week (00 – 53)
%x Date representation for current locale
%X Time representation for current locale
%y Year without century, as decimal number (00 – 99)
%Y Year with century, as decimal number
    /> awk 'BEGIN{ print strftime("%D",systime())}'

11/15/11

    /> awk 'BEGIN{ now = strftime("%T"); print now}'

23:17:29

内置数学函数:

名称 返回值
atan2(x,y) y,x范围内的余切
cos(x) 余弦函数
exp(x) 求幂
int(x) 取整
log(x) 自然对数
sin(x) 正弦函数
sqrt(x) 平方根
    /> awk 'BEGIN{print 31/3}'

10.3333

    /> awk 'BEGIN{print int(31/3)}'

10

自定义函数:
自定义函数可以放在awk脚本的任何可以放置模板和动作的地方。
function name(parameter1,parameter2,...) {
statements
return expression
}
给函数中本地变量传递值。只使用变量的拷贝。数组通过地址或者指针传递,所以可以在函数内部直接改变数组元素的值。函数内部使用的任何没有作为参数传递的变量都被看做是全局变量,也就是这些变量对于整个程序都是可见的。如果变量在函数中发生了变化,那么就是在整个程序中发生了改变。唯一向函数提供本地变量的办法就是把他们放在参数列表中,这些参数通常被放在列表的最后。如果函数调用没有提供正式的参数,那么参数就初始化为空。return语句通常就返回程序控制并向调用者返回一个值。

    /> cat grades

20 10
30 20
40 30

    /> cat add.sc

function add(first,second) {
return first + second
}
{ print add($1,$2) }

    /> awk -f add.sc grades

30
50
70

标签: 无
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