Linux中awk的使用方法详解

在学习awk之前我们应该都学过sed,grep,tr,cut等等命令，这些命令都是为了方便我们对Linux下文本和数据的处理，但是我们会发现很多时候这些命令并不能一下子就完全解决我们的需求，很多时候我们都需要使用管道符结合这些命令来使用，今天我就给大家介绍一个命令awk，他就能很好的解决我们对文本和数据处理的需求，使我们一条命令就解决很多问题。

一、awk命令简介

awk被称为文本处理三剑客之一，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。
所以说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。

二、awk命令格式及选项

语法形式

awk [options] 'script' var=value file(s)
awk [options] -f scriptfile var=value file(s)

常用命令选项

-F fs fs指定输入分隔符，fs可以是字符串或正则表达式，如-F:
-v var=value 赋值一个用户定义变量，将外部变量传递给awk
-f scripfile 从脚本文件中读取awk命令
-m[fr] val 对val值设置内在限制，-mf选项限制分配给val的最大块数目；-mr选项限制记录的最大数目。这两个功能是Bell实验室版awk的扩展功能，在标准awk中不适用。

三、awk的原理

awk 'BEGIN{ commands } pattern{ commands } END{ commands }'

第一步：执行BEGIN{ commands }语句块中的语句；
第二步：从文件或标准输入(stdin)读取一行，然后执行pattern{ commands }语句块，它逐行扫描文件，从第一行到最后一行重复这个过程，直到文件全部被读取完毕。
第三步：当读至输入流末尾时，执行END{ commands }语句块。
BEGIN语句块在awk开始从输入流中读取行之前被执行，这是一个可选的语句块，比如变量初始化、打印输出表格的表头等语句通常可以写在BEGIN语句块中。

END语句块在awk从输入流中读取完所有的行之后即被执行，比如打印所有行的分析结果这类信息汇总都是在END语句块中完成，它也是一个可选语句块。

pattern语句块中的通用命令是最重要的部分，它也是可选的。如果没有提供pattern语句块，则默认执行{ print }，即打印每一个读取到的行，awk读取的每一行都会执行该语句块。

四、awk 基本用法

awk的调用有三种方式

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

awk 'BEGIN{ print "start" } pattern{ commands } END{ print "end" }' file

一个awk脚本通常由：BEGIN语句块、能够使用模式匹配的通用语句块、END语句块3部分组成，这三个部分是可选的。任意一个部分都可以不出现在脚本中，脚本通常是被单引号或双引号中，例如：

awk 'BEGIN{ i=0 } { i++ } END{ print i }' filename
awk "BEGIN{ i=0 } { i++ } END{ print i }" filename

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)跟上面的命令行方式是一样的。
我们通过几个简单的示例来进一步了解awk的用法

[root@localhost ~]# awk '{print $0}' /etc/passwd 
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
bin:x:1:1:bin:/bin:/sbin/nologin
daemon:x:2:2:daemon:/sbin:/sbin/nologin
adm:x:3:4:adm:/var/adm:/sbin/nologin
lp:x:4:7:lp:/var/spool/lpd:/sbin/nologin
sync:x:5:0:sync:/sbin:/bin/sync
shutdown:x:6:0:shutdown:/sbin:/sbin/shutdown
halt:x:7:0:halt:/sbin:/sbin/halt
.........................................................................
[root@localhost ~]# echo 123|awk '{print "hello,awk"}'
hello,awk

[root@localhost ~]# awk '{print "hi"}' /etc/passwd
hi
hi
hi
hi
hi
hi
hi
hi
hi
.........................................................................

我们指定/etc/passwd作为输出文件，执行awk时，它就会依次对/etc/passwd中的每一行执行print命令。

awk工作流程是这样的：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。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

打印/etc/passwd下所有的用户名

[root@localhost ~]# awk -F: '{print $1}' /etc/passwd
root
bin
daemon
adm

........................................................................
打印/etc/passwd下所有的用户名及UID

[root@localhost ~]# awk -F: '{print $1,$3}' /etc/passwd
root 0
bin 1
daemon 2

........................................................................
以username: XXX  uid: XXX格式输出

[root@localhost ~]# awk -F: '{print "username: " $1 "\t\tuid: "$3}' /etc/passwd
username: root   uid: 0
username: bin    uid: 1
username: daemon    uid: 2
........................................................................

五、awk内置变量

变量 描述 \$n 当前记录的第n个字段，字段间由FS分隔 \$0 完整的输入记录 ARGC 命令行参数的数目 ARGIND 命令行中当前文件的位置(从0开始算) ARGV 包含命令行参数的数组 CONVFMT 数字转换格式(默认值为%.6g)ENVIRON环境变量关联数组 ERRNO 最后一个系统错误的描述 FIELDWIDTHS 字段宽度列表(用空格键分隔) FILENAME 当前文件名 FNR 各文件分别计数的行号 FS 字段分隔符(默认是任何空格) IGNORECASE 如果为真，则进行忽略大小写的匹配 NF 一条记录的字段的数目 NR 已经读出的记录数，就是行号，从1开始 OFMT 数字的输出格式(默认值是%.6g) OFS 输出记录分隔符（输出换行符），输出时用指定的符号代替换行符 ORS 输出记录分隔符(默认值是一个换行符) RLENGTH 由match函数所匹配的字符串的长度 RS 记录分隔符(默认是一个换行符) RSTART 由match函数所匹配的字符串的第一个位置 SUBSEP 数组下标分隔符(默认值是/034)

示例

[root@localhost ~]# echo -e "line1 f2 f3\nline2 f4 f5\nline3 f6 f7" | awk '{print "Line No:"NR", No of fields:"NF, "$0="$0, "$1="$1, "$2="$2, "$3="$3}'
Line No:1, No of fields:3 $0=line1 f2 f3 $1=line1 $2=f2 $3=f3
Line No:2, No of fields:3 $0=line2 f4 f5 $1=line2 $2=f4 $3=f5
Line No:3, No of fields:3 $0=line3 f6 f7 $1=line3 $2=f6 $3=f7

使用print $NF可以打印出一行中的最后一个字段，使用$(NF-1)则是打印倒数第二个字段，其他以此类推：

[root@localhost ~]# echo -e "line1 f2 f3\n line2 f4 f5" | awk '{print $NF}'
f3
f5
[root@localhost ~]# echo -e "line1 f2 f3\n line2 f4 f5" | awk '{print $(NF-1)}'
f2
f4

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:

[root@localhost ~]# 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:bin:x:1:1:bin:/bin:/sbin/nologin
filename:/etc/passwd,linenumber:3,columns:7,linecontent:daemon:x:2:2:daemon:/sbin:/sbin/nologin

统计/etc/passwd文件中的命令行参数ARGC，文件行号FNR，字段分隔符FS，一条记录的字段数目NF，已经读出的记录数（默认是行号）NR

[root@localhost ~]# awk -F: 'BEGIN{printf "%4s %4s %4s %4s %4s %4s\n","FILENAME","ARGC","FNR","FS","NF","NR";printf "---------------------------------------------\n"} {printf "%4s %4s %4s %4s %4s %4s\n",FILENAME,ARGC,FNR,FS,NF,NR}' /etc/passwd
FILENAME ARGC FNR  FS  NF  NR
---------------------------------------------
/etc/passwd  2  1  :  7  1
/etc/passwd  2  2  :  7  2
/etc/passwd  2  3  :  7  3

六、awk高级用法

1.awk赋值运算

赋值语句运算符：= += -= *= /= %= ^= **=

例如：a+=5;等价于a=a+5

[root@localhost ~]# awk 'BEGIN{a=5;a+=5;print a}'
10

2.awk正则运算
输出包含有root的行，并打印用户名和UID及原行内容

[root@localhost ~]# awk -F: '/root/ {print $1,$3,$0}' /etc/passwd
root 0 root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
operator 11 operator:x:11:0:operator:/root:/sbin/nologin

我们发现找到了两行，如果我们想找root开头的行就要这样写：awk -F: '/^root/' /etc/passwd

3.awk三目运算

[root@localhost ~]# awk 'BEGIN{a="b";print a=="b""ok":"err"}'
ok
[root@localhost ~]# awk 'BEGIN{a="b";print a=="c""ok":"err"}'
err

三目运算其实就是一个判断运算，如果为真则输出？后的内容，如果为假则输出：后的内容

4.awk的循环运用

if语句运用

[root@localhost ~]# awk 'BEGIN{ test=100;if(test>90){ print "vear good";} else{print "no pass";}}'
vear good

每条命令后用；结尾
while循环运用
计算从1累加到100的值

[root@localhost ~]# awk 'BEGIN{test=100;num=0;while(i<=test){num+=i; i++;}print num;}'
5050
for循环的运用
[root@localhost ~]# awk 'BEGIN{test=0;for(i=0;i<=100;i++){test+=i;}print test;}'
5050
do循环的运用
[root@localhost ~]# awk 'BEGIN{test=0;i=0;do{test+=i;i++}while(i<=100)print test;}'
5050

5.awk的数组运用

数组是awk的灵魂，处理文本中最不能少的就是它的数组处理。因为数组索引（下标）可以是数字和字符串在awk中数组叫做关联数组(associative arrays)。awk 中的数组不必提前声明，也不必声明大小。数组元素用0或空字符串来初始化，这根据上下文而定。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

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 bin
2 daemon
3 adm
4 lp
5 sync
........................................................................

6.awk字符串函数的运用

函数名 描述
sub 匹配记录中最大、最靠左边的子字符串的正则表达式，并用替换字符串替换这些字符串。如果没有指定目标字符串就默认使用整个记录。替换只发生在第一次匹配的 时候
sub (regular expression, substitution string):
sub (regular expression, substitution string, target string)

实例：

     awk '{ sub(/test/, "mytest"); print }' testfile
     awk '{ sub(/test/, "mytest"); $1}; print }' testfile

第一个例子在整个记录中匹配，替换只发生在第一次匹配发生的时候。如要在整个文件中进行匹配需要用到gsub

第二个例子在整个记录的第一个域中进行匹配，替换只发生在第一次匹配发生的时候。
gsub 整个文档中进行匹配
gsub (regular expression, substitution string)
gsub (regular expression, substitution string, target string)

实例：

     awk '{ gsub(/test/, "mytest"); print }' testfile
     awk '{ gsub(/test/, "mytest" , $1) }; print }' testfile

第一个例子在整个文档中匹配test，匹配的都被替换成mytest。

第二个例子在整个文档的第一个域中匹配，所有匹配的都被替换成mytest。
index 返回子字符串第一次被匹配的位置，偏移量从位置1开始
index(string, substring)

实例：

         awk '{ print index("test", "mytest") }' testfile

实例返回test在mytest的位置，结果应该是3。
substr 返回从位置1开始的子字符串，如果指定长度超过实际长度，就返回整个字符串
substr( string, starting position )
substr( string, starting position, length of string )

实例：

         awk '{ print substr( "hello world", 7,11 ) }'


上例截取了world子字符串。
split 可按给定的分隔符把字符串分割为一个数组。如果分隔符没提供，则按当前FS值进行分割
split( string, array, field separator )
split( string, array )

实例：

         awk '{ split( "20:18:00", time, ":" ); print time[2] }'

上例把时间按冒号分割到time数组内，并显示第二个数组元素18。
length 返回记录的字符数
length( string )
length

实例：

     awk '{ print length( "test" ) }' 
     awk '{ print length }' testfile

第一个实例返回test字符串的长度。

第二个实例返回testfile文件中第条记录的字符数。
match 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则返回0。match函数会设置内建变量RSTART为字符串中子字符串的开始位 置，RLENGTH为到子字符串末尾的字符个数。substr可利于这些变量来截取字符串

match( string, regular expression )

实例：

     awk '{start=match("this is a test",/[a-z]+$/); print start}'
     awk '{start=match("this is a test",/[a-z]+$/); print start, RSTART, RLENGTH }'

第一个实例打印以连续小写字符结尾的开始位置，这里是11。

第二个实例还打印RSTART和RLENGTH变量，这里是11(start)，11(RSTART)，4(RLENGTH)。
toupper和tolower 可用于字符串大小间的转换，该功能只在gawk中有效

toupper( string )
tolower( string )

实例：

         awk '{ print toupper("test"), tolower("TEST") }'