linux awk命令详解

简介

awk是一个强大的文本分析工具，相对于grep的查找，sed的编辑，awk在其对数据分析并生成报告时，显得尤为强大。简单来说awk就是把文件逐行的读入，以空格为默认分隔符将每行切片，切开的部分再进行各种分析处理。

awk有3个不同版本: awk、nawk和gawk，未作特别说明，一般指gawk，gawk 是 AWK 的 GNU 版本。

awk其名称得自于它的创始人 Alfred Aho 、Peter Weinberger 和 Brian Kernighan 姓氏的首个字母。实际上 AWK 的确拥有自己的语言： AWK 程序设计语言 ， 三位创建者已将它正式定义为“样式扫描和处理语言”。它允许您创建简短的程序，这些程序读取输入文件、为数据排序、处理数据、对输入执行计算以及生成报表，还有无数其他的功能。

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

使用方法

awk '{pattern + action}' {filenames}

尽管操作可能会很复杂，但语法总是这样，其中 pattern 表示 AWK 在数据中查找的内容，而 action 是在找到匹配内容时所执行的一系列命令。花括号（{}）不需要在程序中始终出现，但它们用于根据特定的模式对一系列指令进行分组。 pattern就是要表示的正则表达式，用斜杠括起来。

awk语言的最基本功能是在文件或者字符串中基于指定规则浏览和抽取信息，awk抽取信息后，才能进行其他文本操作。完整的awk脚本通常用来格式化文本文件中的信息。

通常，awk是以文件的一行为处理单位的。awk每接收文件的一行，然后执行相应的命令，来处理文本。

调用awk

有三种方式调用awk

复制代码
1.命令行方式
awk [-F  field-separator]  'commands'  input-file(s)
其中，commands 是真正awk命令，[-F域分隔符]是可选的。 input-file(s) 是待处理的文件。
在awk中，文件的每一行中，由域分隔符分开的每一项称为一个域。通常，在不指名-F域分隔符的情况下，默认的域分隔符是空格。

2.shell脚本方式
将所有的awk命令插入一个文件，并使awk程序可执行，然后awk命令解释器作为脚本的首行，一遍通过键入脚本名称来调用。
相当于shell脚本首行的：#!/bin/sh
可以换成：#!/bin/awk

3.将所有的awk命令插入一个单独文件，然后调用：
awk -f awk-script-file input-file(s)
其中，-f选项加载awk-script-file中的awk脚本，input-file(s)跟上面的是一样的。
复制代码

 本章重点介绍命令行方式。

入门实例

假设last -n 5的输出如下

[root@www ~]# last -n 5 <==仅取出前五行
root     pts/1   192.168.1.100  Tue Feb 10 11:21   still logged in
root     pts/1   192.168.1.100  Tue Feb 10 00:46 - 02:28  (01:41)
root     pts/1   192.168.1.100  Mon Feb  9 11:41 - 18:30  (06:48)
dmtsai   pts/1   192.168.1.100  Mon Feb  9 11:41 - 11:41  (00:00)
root     tty1                   Fri Sep  5 14:09 - 14:10  (00:01)

如果只是显示最近登录的5个帐号

#last -n 5 | awk  '{print $1}'
root
root
root
dmtsai
root

awk工作流程是这样的：读入有' '换行符分割的一条记录，然后将记录按指定的域分隔符划分域，填充域，$0则表示所有域,$1表示第一个域,$n表示第n个域。默认域分隔符是"空白键" 或 "[tab]键",所以$1表示登录用户，$3表示登录用户ip,以此类推。

如果只是显示/etc/passwd的账户

#cat /etc/passwd |awk  -F ':'  '{print $1}'  
root
daemon
bin
sys

这种是awk+action的示例，每行都会执行action{print $1}。

-F指定域分隔符为':'。

如果只是显示/etc/passwd的账户和账户对应的shell,而账户与shell之间以tab键分割

#cat /etc/passwd |awk  -F ':'  '{print $1"	"$7}'
root    /bin/bash
daemon  /bin/sh
bin     /bin/sh
sys     /bin/sh

如果只是显示/etc/passwd的账户和账户对应的shell,而账户与shell之间以逗号分割,而且在所有行添加列名name,shell,在最后一行添加"blue,/bin/nosh"。

复制代码
cat /etc/passwd |awk  -F ':'  'BEGIN {print "name,shell"}  {print $1","$7} END {print "blue,/bin/nosh"}'
name,shell
root,/bin/bash
daemon,/bin/sh
bin,/bin/sh
sys,/bin/sh
....
blue,/bin/nosh
复制代码

awk工作流程是这样的：先执行BEGING，然后读取文件，读入有/n换行符分割的一条记录，然后将记录按指定的域分隔符划分域，填充域，$0则表示所有域,$1表示第一个域,$n表示第n个域,随后开始执行模式所对应的动作action。接着开始读入第二条记录······直到所有的记录都读完，最后执行END操作。

搜索/etc/passwd有root关键字的所有行

#awk -F: '/root/' /etc/passwd
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash

这种是pattern的使用示例，匹配了pattern(这里是root)的行才会执行action(没有指定action，默认输出每行的内容)。

搜索支持正则，例如找root开头的: awk -F: '/^root/' /etc/passwd

搜索/etc/passwd有root关键字的所有行，并显示对应的shell

# awk -F: '/root/{print $7}' /etc/passwd             
/bin/bash

 这里指定了action{print $7}

awk内置变量

awk有许多内置变量用来设置环境信息，这些变量可以被改变，下面给出了最常用的一些变量。

复制代码
ARGC               命令行参数个数
ARGV               命令行参数排列
ENVIRON            支持队列中系统环境变量的使用
FILENAME           awk浏览的文件名
FNR                浏览文件的记录数
FS                 设置输入域分隔符，等价于命令行 -F选项
NF                 浏览记录的域的个数
NR                 已读的记录数
OFS                输出域分隔符
ORS                输出记录分隔符
RS                 控制记录分隔符
复制代码

 此外,$0变量是指整条记录。$1表示当前行的第一个域,$2表示当前行的第二个域,......以此类推。

统计/etc/passwd:文件名，每行的行号，每行的列数，对应的完整行内容:

#awk  -F ':'  '{print "filename:" FILENAME ",linenumber:" NR ",columns:" NF ",linecontent:"$0}' /etc/passwd
filename:/etc/passwd,linenumber:1,columns:7,linecontent:root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
filename:/etc/passwd,linenumber:2,columns:7,linecontent:daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/bin/sh
filename:/etc/passwd,linenumber:3,columns:7,linecontent:bin:x:2:2:bin:/bin:/bin/sh
filename:/etc/passwd,linenumber:4,columns:7,linecontent:sys:x:3:3:sys:/dev:/bin/sh

使用printf替代print,可以让代码更加简洁，易读

 awk  -F ':'  '{printf("filename:%10s,linenumber:%s,columns:%s,linecontent:%s
",FILENAME,NR,NF,$0)}' /etc/passwd

print和printf

awk中同时提供了print和printf两种打印输出的函数。

其中print函数的参数可以是变量、数值或者字符串。字符串必须用双引号引用，参数用逗号分隔。如果没有逗号，参数就串联在一起而无法区分。这里，逗号的作用与输出文件的分隔符的作用是一样的，只是后者是空格而已。

printf函数，其用法和c语言中printf基本相似,可以格式化字符串,输出复杂时，printf更加好用，代码更易懂。

 awk编程

 变量和赋值

除了awk的内置变量，awk还可以自定义变量。

下面统计/etc/passwd的账户人数

awk '{count++;print $0;} END{print "user count is ", count}' /etc/passwd
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
......
user count is  40

count是自定义变量。之前的action{}里都是只有一个print,其实print只是一个语句，而action{}可以有多个语句，以;号隔开。

这里没有初始化count，虽然默认是0，但是妥当的做法还是初始化为0:

awk 'BEGIN {count=0;print "[start]user count is ", count} {count=count+1;print $0;} END{print "[end]user count is ", count}' /etc/passwd
[start]user count is  0
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
...
[end]user count is  40

统计某个文件夹下的文件占用的字节数

ls -l |awk 'BEGIN {size=0;} {size=size+$5;} END{print "[end]size is ", size}'
[end]size is  8657198

如果以M为单位显示:

ls -l |awk 'BEGIN {size=0;} {size=size+$5;} END{print "[end]size is ", size/1024/1024,"M"}' 
[end]size is  8.25889 M

注意，统计不包括文件夹的子目录。

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：

复制代码
if (expression) {
    statement;
    statement;
    ... ...
}

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

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

统计某个文件夹下的文件占用的字节数,过滤4096大小的文件(一般都是文件夹):

ls -l |awk 'BEGIN {size=0;print "[start]size is ", size} {if($5!=4096){size=size+$5;}} END{print "[end]size is ", size/1024/1024,"M"}' 
[end]size is  8.22339 M

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。

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。

显示/etc/passwd的账户

复制代码
awk -F ':' 'BEGIN {count=0;} {name[count] = $1;count++;}; END{for (i = 0; i < NR; i++) print i, name[i]}' /etc/passwd
0 root
1 daemon
2 bin
3 sys
4 sync
5 games
......
复制代码

这里使用for循环遍历数组

awk编程的内容极多，这里只罗列简单常用的用法，更多请参考 http://www.gnu.org/software/gawk/manual/gawk.html

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 ~ 和 !~ 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 for，while，do...while，break，continue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print和printf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print和printf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

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