Linux系统中的管道命令、grep命令、sed命令和awk命令

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：

[root@localhost 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：

[root@localhost 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：

[root@localhost 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：

[root@localhost 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：

[root@localhost 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?]：

[root@localhost 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]：

[root@localhost 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：

[root@localhost 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

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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