文字分析工具 awk 詳解

2020-06-16 17:03:42

簡介

awk是一個強大的文字分析工具，相對於grep、sed命令，awk在其對資料分析並生成報告時，顯得尤為強大。簡單來說awk就是把檔案逐行的讀入，然後將每行切片，再對切開的部分進行處理。

awk有3個不同版本: awk、nawk和gawk，未作特別說明，一般指gawk，gawk 是 AWK 的 GNU 版本。

awk其名稱得自於它的創始人 Alfred Aho 、Peter Weinberger 和 Brian Kernighan 姓氏的首個字母。實際上 AWK 擁有自己的語言： AWK 程式設計語言，三位建立者已將它正式定義為“樣式掃描和處理語言”。它允許您建立簡短的程式，這些程式讀取輸入檔案、為資料排序、處理資料、對輸入執行計算以及生成報表，當然還有其他的功能。

使用方法

awk [options] '{pattern + action}' {filenames}

其中 pattern 表示 AWK 在資料中查詢的內容，而 action 是在找到匹配內容時所執行的一系列命令。花括號（{}）不需要在程式中始終出現，但它們用於根據特定的模式對一系列指令進行分組。 pattern是指正規表示式，用斜槓括起來。

awk語言的最基本功能是在檔案或者字串中基於指定規則瀏覽和抽取資訊，awk抽取資訊後，才能進行其他文字操作。

通常，awk是以檔案的一行為處理單位的。awk每接收檔案的一行，然後執行相應的命令，來處理文字。

呼叫awk

有三種方式呼叫awk

1.命令列方式
awk [-F  field-separator]  'commands'  input-file(s)
其中，commands 是真正awk命令，[-F域分隔符]是可選的。 input-file(s) 是待處理的檔案。
在awk中，檔案的每一行中，由域分隔符分開的每一項稱為一個域。通常，在不指名-F域分隔符的情況下，預設的域分隔符是空格。

2.shell指令碼方式
將所有的awk命令插入一個檔案，並使awk程式可執行，然後awk命令直譯器作為指令碼的首行，一遍通過鍵入指令碼名稱來呼叫。
相當於shell指令碼首行的：#!/bin/sh
可以換成：#!/bin/awk

3.將所有的awk命令插入一個單獨檔案，然後呼叫：
awk -f awk-script-file input-file(s)
其中，-f選項載入awk-script-file中的awk指令碼，input-file(s)跟上面的是一樣的。

本文重點介紹命令列方式。

入門範例

假設last -n 5的輸出如下

[root@www ~]# last -n 5 <==僅取出前五行
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)

如果只是顯示最近登入的5個帳號

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

awk工作流程是這樣的：讀入有'n'換行符分割的一條記錄，然後將記錄按指定的域分隔符劃分域，填充域，$0則表示所有域,$1表示第一個域,$n表示第n個域。預設域分隔符是"空白鍵" 或 "[tab]鍵",所以$1表示登入使用者，$3表示登入使用者ip,以此類推。

如果只是顯示/etc/passwd的賬戶

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

這種是awk+action的範例，每行都會執行action{print $1}。

-F指定域分隔符為':'。

如果只是顯示/etc/passwd的賬戶和賬戶對應的shell,而賬戶與shell之間以tab鍵分割

#cat /etc/passwd |awk  -F ':'  '{print $1"t"$7}'
root    /bin/bash
daemon  /bin/sh
bin     /bin/sh
sys     /bin/sh

如果只是顯示/etc/passwd的賬戶和賬戶對應的shell,而賬戶與shell之間以逗號分割,而且在所有行新增列名“===start===”, 在最後一行新增"===end==="。

awk -F ':' 'BEGIN{print "===start==="} {print $1 ", " $7} END{print "===end==="}' passwd

===start===
root, /bin/bash
bin, /sbin/nologin
daemon, /sbin/nologin
...
apache, /sbin/nologin
===end===

awk工作流程是這樣的：先執行BEGING，然後讀取檔案，讀入有/n換行符分割的一條記錄，然後將記錄按指定的域分隔符劃分域，填充域，$0則表示所有域,$1表示第一個域,$n表示第n個域,隨後開始執行模式所對應的動作action。接著開始讀入第二條記錄······直到所有的記錄都讀完，最後執行END操作。

搜尋/etc/passwd有root關鍵字的所有行

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

這種是pattern的使用範例，匹配了pattern(這裡是root)的行才會執行action(沒有指定action，預設輸出每行的內容)。

搜尋支援正則，例如找root開頭的: awk -F: '/^root/' /etc/passwd

搜尋/etc/passwd有root關鍵字的所有行，並顯示對應的shell

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

這裡指定了action{print $7}

awk內建變數

awk有許多內建變數用來設定環境資訊，這些變數可以被改變，下面給出了最常用的一些變數。

ARGC               命令列引數個數
ARGV               命令列引數排列
ENVIRON            支援佇列中系統環境變數的使用
FILENAME           awk瀏覽的檔名
FNR                瀏覽檔案的記錄數
FS                 設定輸入域分隔符，等價於命令列 -F選項
NF                 瀏覽記錄的域的個數
NR                 已讀的記錄數
OFS                輸出域分隔符
ORS                輸出記錄分隔符
RS                 控制記錄分隔符

此外,$0變數是指整條記錄。$1表示當前行的第一個域,$2表示當前行的第二個域,......以此類推。

統計/etc/passwd:檔名，每行的行號，每行的列數，對應的完整行內容:

#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,可以讓程式碼更加簡潔，易讀

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

print和printf

awk中同時提供了print和printf兩種列印輸出的函數。

其中print函數的引數可以是變數、數值或者字串。字串必須用雙引號參照，引數用逗號分隔。如果沒有逗號，引數就串聯在一起而無法區分。這裡，逗號的作用與輸出檔案的分隔符的作用是一樣的，只是後者是空格而已。

printf函數，其用法和C語言中printf基本相似,可以格式化字串,輸出複雜時，printf更加好用，程式碼更易懂。

awk程式設計

變數和賦值

除了awk的內建變數，awk還可以自定義變數。

下面統計/etc/passwd的賬戶人數

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是自定義變數。之前的action{}裡都是只有一個print,其實print只是一個語句，而action{}可以有多個語句，以;號隔開。

這裡沒有初始化count，雖然預設是0，但是妥當的做法還是初始化為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

統計某個資料夾下的檔案佔用的位元組數

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

如果以M為單位顯示:

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，統計不包括資料夾的子目錄。

條件語句

awk中的條件語句是從C語言中借鑑來的，見如下宣告方式：

if (expression) {
    statement;
    statement;
    ... ...
}

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

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

統計某個資料夾下的檔案佔用的位元組數,過濾4096大小的檔案(一般都是資料夾):

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

迴圈語句

awk中的迴圈語句同樣借鑒於C語言，支援while、do/while、for、break、continue，這些關鍵字的語意和C語言中的語意完全相同。

陣列

因為awk中陣列的下標可以是數位和字母，陣列的下標通常被稱為關鍵字(key)。值和關鍵字都儲存在內部的一張針對key/value應用hash的表格裡。由於hash不是順序儲存，因此在顯示陣列內容時會發現，它們並不是按照你預料的順序顯示出來的。陣列和變數一樣，都是在使用時自動建立的，awk也同樣會自動判斷其儲存的是數位還是字串。一般而言，awk中的陣列用來從記錄中收集資訊，可以用於計算總和、統計單詞以及跟蹤模板被匹配的次數等???。

顯示/etc/passwd的賬戶

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
......

Linux常用命令之awk http://www.linuxidc.com/Linux/2016-09/135046.htm

Linux系統之文字格式化工具awk http://www.linuxidc.com/Linux/2016-02/128150.htm

AWK簡介及使用範例 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-12/93519.htm

Linux awk文字分析工具 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-12/126217.htm

Linux文字處理工具之awk http://www.linuxidc.com/Linux/2015-01/111437.htm

如何在Linux中使用awk命令 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-10/107542.htm

文字分析工具-awk http://www.linuxidc.com/Linux/2014-12/110939.htm

AWK入門基礎教學 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-12/138138.htm

使用awk格式化輸出文字 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-04/130193.htm

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