精通 Linux:深入解析管道、grep、sed 与 awk 命令的实用技巧
本章将和大家分享Linux系统中的管道命令、grep命令、sed命令和awk命令。废话不多说,下面我们直接进入主题。
一、管道命令
Linux 中的管道命令(pipe)是一种非常强大的特性,它允许你将一个命令的输出作为另一个命令的输入。管道命令极大地增强了命令行的灵活性和功能,使得复杂的数据处理任务变得简单。
1、基本语法
command1 | command2
command1 的输出会被传递给 command2 作为其输入。
可以链式使用多个管道命令,例如 command1 | command2 | command3。
2、示例
1)查看系统进程并按内存使用量排序
ps aux --sort=-%mem | less
这里,ps aux --sort=-%mem 命令列出所有进程并按内存使用率降序排序,然后通过管道传递给 less 命令,使得你可以逐页查看输出。
2)查找包含特定文本的文件,并计算行数
grep '特定文本' 文件名 | wc -l
这里,grep '特定文本' 文件名 命令查找文件中包含“特定文本”的行,然后将这些行传递给 wc -l 命令来计算行数。
3)查看当前目录的文件和目录,然后仅显示目录
ls -l | grep '^d'
ls -l 命令以长格式列出当前目录的内容,然后通过管道传递给 grep '^d' 命令,后者仅匹配以 d(表示目录)开头的行。
4)使用多个管道进行复杂的数据处理
假设你有一个日志文件,你想要找出所有错误消息(假设以 "ERROR" 开头),并计算这些消息的数量,同时忽略大小写:
grep -i 'error' 日志文件.log | wc -l
这里,grep -i 'error' 日志文件.log 命令使用 -i 选项忽略大小写地查找包含 "error" 的行,然后通过管道传递给 wc -l 命令来计数。
3、注意事项
管道命令中的每个命令都在其子 shell 中运行,因此它们之间的变量不是共享的。
管道命令中每个命令的输入和输出都是通过标准输入(stdin)和标准输出(stdout)进行的,除非特别重定向了输入或输出。
管道命令中的错误输出(stderr)默认不会传递给下一个命令,除非使用重定向或特殊的命令(如 2>&1)来合并标准输出和错误输出。
二、grep命令
主要作用是文件过滤分割与合并,grep(global search regular expression(RE) and print out the line,全面搜索正则表达式并把行打印出来)是一种强大的文本搜索工具,它能使用正则表达式搜索文本,并把匹配的行打印出来。
1、基本语法
grep [选项]... 模式 [文件]...
选项:可以调整 grep 的行为,如忽略大小写、显示匹配行的行号等。
模式:指定要搜索的文本模式,可以是简单的字符串或复杂的正则表达式。
文件:指定要搜索的文件名。如果没有指定文件名,grep 将从标准输入读取数据。
2、常用选项
-i:忽略大小写。
-v:反向选择,只显示不匹配的行。
-c:计算匹配的行数,而不是显示行内容。
-l:只列出包含匹配文本的文件名,而不显示匹配的行。
-n:显示匹配的行号。
-r 或 -R:递归搜索子目录中的文件。
-E:使用扩展的正则表达式。
-F:将模式作为固定字符串处理,而不是正则表达式。
-o:只输出匹配的部分,而不是整行。
-A 数字:显示匹配行以及之后的几行。
-B 数字:显示匹配行以及之前的几行。
-C 数字:显示匹配行以及上下文的几行。
3、示例
1)基本语法
grep pattern file.txt
2)忽略大小写
grep -i pattern file.txt
3)显示行号
grep -n pattern file.txt
4)递归搜索所有子目录
grep -rnw '/path/to/directory' -e 'pattern'
5)只显示文件名
grep -l pattern *.txt
6)只显示匹配的行数
grep -c pattern file.txt
7)匹配整个单词
grep -w pattern file.txt
8)使用正则表达式
grep -E '\bword\b' file.txt
9)显示上下文的几行
grep -C 2 pattern file.txt
10)搜索文件中的所有“error”字符串
grep "error" /var/log/syslog
11)搜索当前目录及子目录下所有文件中包含“function”的行,并显示行号
grep -rn "function" .
12)计算文件中包含“warning”的行数
grep -c "warning" file.txt
13)反向选择,显示不包含“debug”的所有行
grep -v "debug" file.txt
14)在多个文件中查找
grep "match_pattern" file_1 file_2 file_3 ...
15)标记匹配颜色 --color=auto 选项
grep "match_pattern" file_name --color=auto
16)使用正则表达式 -E 选项
grep -E "[1-9]+"
或
egrep "[1-9]+"
17)只输出文件中匹配到的部分 -o 选项
[root@localhost ~]# echo this is a test line. | grep -o -E "[a-z]+\."
line.
[root@localhost ~]# echo this is a test line. | egrep -o "[a-z]+\."
line.
18)统计文件或者文本中包含匹配字符串的行数 -c 选项
grep -c "text" file_name
19)输出包含匹配字符串的行数 -n 选项
grep "text" -n file_name
或
cat file_name | grep "text" -n
#多个文件
grep "text" -n file_1 file_2
20)搜索多个文件并查找匹配文本在哪些文件中
grep -l "text" file1 file2 file3...
4、grep递归搜索文件
1)在多级目录中对文本进行递归搜索
grep "text" . -r -n
# .表示当前目录
2)忽略匹配样式中的字符大小写
[root@localhost ~]# echo "hello world" | grep -i "HELLO"
hello world
3)选项 -e 制动多个匹配样式
[root@localhost ~]# echo this is a text line | grep -e "is" -e "line" -o
is
is
line
#也可以使用-f选项来匹配多个样式,在样式文件中逐行写出需要匹配的字符。
[root@localhost myfolder]# cat patfile
aaa
bbb
[root@localhost myfolder]# echo aaa bbb ccc ddd eee | grep -f patfile -o
aaa
bbb
4)在grep搜索结果中包括或者排除指定文件
#只在目录中所有的.php和.html文件中递归搜索字符"main()"
grep "main()" . -r --include *.{php,html}
#在搜索结果中排除所有README文件
grep "main()" . -r --exclude "README"
#在搜索结果中排除filelist文件列表里的文件
grep "main()" . -r --exclude-from filelist
5)grep静默输出
grep -q "test" filename
#不会输出任何信息,如果命令运行成功返回0,失败则返回非0值。一般用于条件测试。
6)打印出匹配文本之前或者之后的行
#显示匹配某个结果之后的3行,使用 -A 选项:
[root@localhost myfolder]# seq 10 | grep "5" -A 3
5
6
7
8
#显示匹配某个结果之前的3行,使用 -B 选项:
[root@localhost myfolder]# seq 10 | grep "5" -B 3
2
3
4
5
#显示匹配某个结果的前三行和后三行,使用 -C 选项:
[root@localhost myfolder]# seq 10 | grep "5" -C 3
2
3
4
5
6
7
8
#如果匹配结果有多个,会用“--”作为各匹配结果之间的分隔符:
[root@localhost myfolder]# echo -e "a\nb\nc\na\nb\nc" | grep a -A 1
a
b
--
a
b
三、sed命令
sed 是一种在线编辑器,它一次处理一行内容。处理时,把当前处理的行存储在临时缓冲区中,称为“模式空间”(pattern space),接着用sed命令处理缓冲区中的内容,处理完成后,把缓冲区的内容送往屏幕。接着处理下一行,这样不断重复,直到文件末尾。文件内容并没有改变,除非你使用重定向存储输出。Sed主要用来自动编辑一个或多个文件;简化对文件的反复操作;编写转换程序等。
1、基本语法
sed [选项]... '{命令}' [输入文件]...
选项:控制sed的行为,如-i直接修改文件内容,-e允许多个编辑命令等。
命令:用单引号括起来,指定要对文本执行的操作。
输入文件:指定sed要处理的文件。如果未指定文件,sed将从标准输入读取数据。
2、常用选项
-e:添加一个编辑命令。
-f:从文件中读取编辑命令。
-i:直接修改文件内容。
-n:抑制默认输出,只输出被明确指定的行。
-r:启用扩展正则表达式支持。
-u:以原子方式更新文件(与 -i 一起使用)。
3、命令格式
sed 命令的基本格式是:
[address][,address] command
address:可以是行号或正则表达式,用于指定命令作用的范围。
command:要执行的操作。
4、常用命令
p:打印匹配的行。
d:删除匹配的行。
s:替换文本。
i:在指定行之前插入文本。
a:在指定行之后追加文本。
c:替换匹配的行。
5、示例
1)打印文件的前几行
sed -n '1,5p' filename
-n选项和p命令一起使用,仅打印被p命令指定的行(这里是前1~5行)。
2)删除文件中的空行
sed '/^$/d' filename
使用正则表达式/^$/匹配空行,d命令删除这些行。
3)替换文本
sed 's/old/new/g' filename
将文件中的"old"替换为"new"。g标志表示全局替换(即每行中的所有匹配项)。
4)直接修改文件(危险动作,注意确认)
sed -i 's/old/new/g' filename
-i选项允许sed直接修改文件内容,而不是输出到标准输出。
5)在特定行之前或之后插入文本
sed '3i\New line' filename # 在第3行之前插入"New line"
sed '3a\New line' filename # 在第3行之后追加"New line"
6)替换整行
sed '3c\This is a new line' filename
将第3行替换为"This is a new line"。
7)替换字符串并保存结果
sed -i 's/pattern/replacement/g' file.txt
这将直接修改 file.txt 文件中的内容。
8)读取多个文件并应用相同的编辑
sed 's/pattern/replacement/g' file1.txt file2.txt
9)使用多个编辑命令
sed -e 's/pattern1/replacement1/g' -e 's/pattern2/replacement2/g' file.txt
10)使用行号指定编辑范围
sed '1,10 s/pattern/replacement/g' file.txt
11)以行为单位的新增/删除
将 ./file 的内容列出并且打印行号,同时删除2~5行内容:
myfolder]# nl ./file | sed '2,5d'
1 11
6 66
7 77
8 88
9 99
......
因为2~5行内容被删除了,所以就不显示2~5行的内容了。
只要删除第 2 行:
myfolder]# nl ./file | sed '2d'
1 11
3 33
4 44
5 55
6 66
......
要删除第 10 到最后一行:
myfolder]# nl ./file | sed '10,$d'
1 11
2 22
3 33
4 44
5 55
6 66
7 77
8 88
9 99
在第2行后面加上[drink tea]字样:
myfolder]# nl ./file | sed '2a drink tea'
1 11
2 22
drink tea
3 33
4 44
5 55
6 66
7 77
8 88
9 99
......
在第2行前面加上[drink tea]字样:
myfolder]# nl ./file | sed '2i drink tea'
1 11
drink tea
2 22
3 33
4 44
5 55
6 66
7 77
......
如果要增加两行以上,例如:[Drink tea or …..]与[drink beer?]:
myfolder]# nl ./file | sed '2a Drink tea or ......\
> drink beer?'
1 11
2 22
Drink tea or ......
drink beer?
3 33
4 44
5 55
...省略...
每一行之间都必须要以反斜杠“\”来进行新行的添加。
12)以行为单位的替换与显示
将第2~5行的内容替换为[No 2~5]:
myfolder]# nl ./file | sed '2,5c No 2~5'
1 11
No 2~5
6 66
7 77
8 88
......
通过这个方法我们就能够将数据整行取代了!
仅列出 ./file 文件内的第 5~7 行内容:
[root@localhost myfolder]# nl ./file | sed -n '5,7p'
5 55
6 66
7 77
13)数据的搜寻并显示
搜索 ./file 有aa关键字的行,并且只输出匹配的行:
[root@localhost myfolder]# nl ./file | sed -n '/aa/p'
17 aa
32 dsaaaaaaaaaassdasdassdadadssdasdasd3213213213
37 Gaaa
59 aaaaa
其中使用-n表示只打印匹配的行。
14)数据的搜寻并删除
删除 ./file 所有包含“22”的行,其他行输出:
myfolder]# nl ./file | sed '/22/d'
1 11
3 33
4 44
5 55
6 66
......
15)数据的搜寻并执行命令
搜索 ./file 文件找到root对应的行,执行后面花括号中的一组命令,每个命令之间用分号分隔,这里把 test 替换为 testNew,再输出这行:
[root@localhost myfolder]# nl ./file | sed -n '/root/{s/test/testNew/;p}'
32 testNew admin root
如果只替换 ./file 的第一个 test 关键字为 testNew ,就退出:
[root@localhost myfolder]# nl ./file | sed -n '/test/{s/test/testNew/;p;q}'
32 testNew admin root
最后的q表示退出。
16)数据的搜寻并替换
除了整行的处理模式之外,sed 还可以用行为单位进行部分数据的搜寻并取代。基本上 sed 的搜寻、替代与 vi 类似:
sed 's/要被取代的字串/新的字串/g'
四、awk命令
awk是行处理器:相比较屏幕处理的优点,在处理大文件时不会出现内存溢出或是处理缓慢的问题,通常用来格式化文本信息。
awk处理过程:依次对每一行进行处理,然后输出。
1、基本语法
awk [options] 'pattern {action}' [filename]
options:命令行选项,用于控制awk的工作方式。这些选项包括设置字段分隔符、定义变量等。
pattern:模式匹配,用于指定哪些行或记录需要被处理。模式可以是正则表达式、条件表达式或布尔表达式。如果省略pattern,则对所有行执行action。
action:当模式匹配成功时,需要执行的命令或语句。这些命令或语句可以是内置的awk命令,也可以是自定义的代码块。
filename:指定要处理的文件名。如果省略,则默认从标准输入读取。
2、常用选项
-F fs 或 --field-separator=fs:设置字段分隔符,默认为空格。
-v var=val 或 --assign=var=val:定义变量及其初始值。
-f script-file 或 --file=script-file:从文件中读取awk脚本。
-i inplace 或 --inplace:直接在原文件上修改(注意:这个选项在GNU awk中可能不被支持,需要使用其他工具如sed实现)。
-n 或 --non-decimal-data:允许非十进制数被识别。
-W interactive 或 --interactive:以交互模式运行。
3、脚本语法
awk 脚本通常由模式(pattern)和动作(action)组成。基本形式为:
pattern { action }
pattern:一个表达式,如果为真,则执行 action。
action:一组要执行的命令。
如果省略 pattern,则默认为 true,意味着 action 将应用于每一行。
4、内置变量
awk 提供了一些内置变量来简化脚本编写:
ARGC:命令行参数的数量。
ARGV:命令行参数的数组。
ENVIRON:环境变量的数组。
FILENAME:当前文件名。
FNR:当前文件中的记录编号。
FS:字段分隔符。
NF:当前记录中的字段数量。
NR:所有处理过的记录总数。
OFS:输出字段分隔符。
ORS:输出记录分隔符。
RS:输入记录分隔符。
5、函数
awk 提供了多种内置函数来处理文本和数值数据:
print:输出数据。
printf:格式化输出数据。
getline:从文件中读取一行。
split:分割字符串到数组。
gsub:全局替换。
match:正则表达式匹配。
rand 和 srand:生成随机数。
sqrt, exp, log, sin, cos, atan2:数学函数。
tolower 和 toupper:转换字符串为小写或大写。
length:返回字符串长度。
index:返回子字符串的位置。
substr:获取子字符串。
mktime:转换日期字符串为时间戳。
6、awk命令形式
awk [-F|-f|-v] 'BEGIN{} /pattern/ {command1;command2} END{}' [filename]
[-F|-f|-v] 大参数,-F指定分隔符,-f调用脚本,-v定义变量 var=value
' ' 引用代码块
BEGIN 初始化代码块,在对每一行进行处理之前,初始化代码,主要是引用全局变量,设置FS分隔符
/pattern/ 匹配代码块,可以是字符串或正则表达式
{} 命令代码块,包含一条或多条命令
; 多条命令使用分号分隔
END 结尾代码块,在对每一行进行处理之后再执行的代码块,主要是进行最终计算或输出结尾摘要信息
[filename] 需要处理的文件
7、特殊要点
$0 | 表示整个当前行 |
$1 | 每行第一个字段 |
$n | 当前记录的第n个字段,字段间由FS分隔 |
NF | 字段数量变量 |
NR | 每行的记录号,多文件记录递增 |
FNR | 与NR类似,不过多文件记录不递增,每个文件都从1开始 |
\t | 制表符 |
\n | 换行符 |
FS | BEGIN时定义分隔符(默认是任何空格) |
RS | 输入的记录分隔符, 默认为换行符(即文本是按一行一行输入) |
~ | 匹配,与==相比不是精确比较 |
!~ | 不匹配,不精确比较 |
== | 等于,必须全部相等,精确比较 |
!= | 不等于,精确比较 |
&& | 逻辑与 |
|| | 逻辑或 |
OFS | 输出字段分隔符, 默认也是空格,可以改为制表符等 |
ORS | 输出的记录分隔符,默认为换行符,即处理结果也是一行一行输出到屏幕 |
-F'[:#/]' | 定义三个分隔符 |
8、示例
1) 打印所有行
awk '{print}' file.txt
2)打印特定列
awk '{print $1}' file.txt # 打印第一列
3)计算总和
awk '{sum += $1} END {print sum}' numbers.txt
4)过滤特定模式
awk '/pattern/ {print}' file.txt
5)使用多个模式
awk '/pattern1/ || /pattern2/ {print}' file.txt
6)自定义分隔符
awk -F: '{print $1}' /etc/passwd # 使用冒号作为分隔符,打印/etc/passwd文件的第一列(用户名)
9、注意事项
awk默认按行处理文本,并使用空格作为字段分隔符。
awk支持变量定义、流程控制(如if、else、for、while)、数学函数和字符串函数等高级功能。
awk还提供了BEGIN和END两个特殊的模式块,BEGIN块在读取任何输入行之前执行,END块在读取完所有输入行之后执行。
awk中的$0代表整行文本,$1、$2、$3...代表第一个、第二个、第三个字段等。
awk还包含一些内置变量,如NR(当前记录号,即行号)、NF(当前记录的字段数,即每行的列数)等。
这些只是 awk 基础使用的冰山一角。awk 的功能非常强大,可以编写复杂的脚本来处理各种各样的任务。
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