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  • Linux三剑客及使用介绍

    2021-01-11 10:54:18 44

    前言

    Linux 三剑客是(grep,sed,awk)三者的简称,熟练使用这三个工具可以提升运维效率。Linux 三剑客以正则表达式作为基础,而在Linux系统中,支持两种正则表达式,分别为“标准正则表达式”和“扩展正则表达式”。在掌握好正则表达式后,将具体讲解三剑客的用法。

    一、正则表达式

    正则表达式:REGular EXPression, REGEXP。我们通过特定的字符串匹配模板,来获取到所需的内容。熟练掌握好正则表达式是使用Linux三剑客的前提啊。

    元字符

    .: 匹配任意单个字符;
    []: 匹配指定范围内的任意单个字符;
    [^]:匹配指定范围外的任意单个字符;

    字符集合

    [[:digit:]]:匹配单个数字;
    [[:lower:]]:匹配单个小写字母;
    [[:upper:]]:匹配单个大写字母;
    [[:punct:]]:匹配单个标点字符;
    [[:space:]]:匹配单个空白字符;
    [[:alpha:]]:匹配单个字母;
    [[:alnum:]]:匹配单个字母或数字;

    匹配次数(贪婪模式)

    *:匹配其前面的字符任意次
    ?:匹配其前面的字符0次或者1次
    +:匹配其前面的字符至少1次
    .*:任意长度的任意字符

    位置锚定

    ^: 锚定行首,此字符后面的任意内容必须出现在行首
    $: 锚定行尾,此字符前面的任意内容必须出现在行尾
    ^$: 空白行

    LInux实际使用

    由于linux系统shell解释器的特殊处理,某些元字符在linux下具有展开式等特殊含义,在实际的使用过程中我们需要添加\进行转义。
    \?:匹配其前面的字符1次或0次;
    \+:匹配至少一次;
    \{m,n\}:匹配其前面的字符至少m次,至多n次;
    \{1,\}:匹配前面的字符至少1次;
    \{0,3\}:匹配前面的字符0次至3次均可;

    备注:至少0次,必须要显示的写出来;

    \<或\b:锚定词首,其后面的任意字符必须作为单词首部出现
    \>或\b:锚定词尾,其前面的任意字符必须作为单词的尾部出现

    分组与后向引用

    \(\)
    \(ab\)*
    \1:引用第1个左括号以及与之对应的括号所包括的所有内容;
    \2:引用第2个左括号以及与之对应的括号所包括的所有内容,以此类推;

    二、拓展正则表达式

    可以看到标准正则表达的使用过程中,许多符号都需要转义,这在工作中带来了一定的不便,因此扩展的正则表达式便出现了。

    字符匹配:

    .:匹配单个字符;
    [abc]:包含abc任意一个字符
    [^abc]:不包含abc任意一个字符

    次数匹配(不用再转义):

    *:匹配前一个字符任意次;
    ?:匹配其前面的字符1次或0次;
    +:匹配其前面的字符至少1次;
    {m,n}:匹配其前面的字符至少m次,至多n次;

    位置锚定:

    对比使用方式:^ 和 $
    这里要注意的是对于词首定位和词尾定位,分别是\< 和 \>,依然需要加上反斜杠;

    分组(不用再转义):

    ():分组
    \1\2\3:分别对应第n个括号所匹配的内容;

    或运算

    |: 可以同时取并集;

    注意:C|cat表示的是C或cat(表示的是整个部分)

    可以看到,使用扩展的正则表达式可以省略很多的转义符号,这尤其在写sed语句时极大的提高了代码的可读性。建议优先使用扩展的正则表达式。

    三、grep命令家族

    3.1. grep相关命令

    grep命令家族由grep, egrep, fgrep 三个子命令组成,适用于不同的场景。具体如下:

    命令描述

    grep 原生的grep命令,使用“标准正则表达式”作为匹配标准。
    egrep 扩展的grep命令,相当于$(grep -E),使用“扩展正则表达式”作为匹配标准。
    fgrep 简化版的grep命令,不支持正则表达式,但搜索速度快,系统资源使用率低。

    3.2. 使用方法

    语法
    grep [options] PATTERN [FILE...]

    options部分
    -i:忽略大小写
    --color:高亮匹配上的字符串
    -v: 显示没有被模式匹配到的行
    -o:只显示被模式匹配到的字符串
    -E:使用扩展的正则表达式,egrep=grep -E

    PATTERN部分
    以字符串的方式给定匹配模板,可以使用普通字符串以及正则表达式(标准&扩展)。

    FILE部分
    需要查找内容的文件。

    四、sed命令

    4.1. 概述

    sed全称为Stream EDitor,sed是一个流编辑器,在处理行内容时功能十分强大。

    4.2 基本语法

    sed [option] 'script' [input file]...

    1.option部分

    -n:不输出模式空间中未匹配上的内容stdout,详情可以看4.3高级用法;
    -e:可以在sed命令中指定多个script脚本,多点编辑功能;
    -f:输入sed脚本,脚本中写着编辑命令;
    -r支持使用扩展的正则
    -i:直接编辑源文件;

    2.script部分

    script部分包含两个内容,其一是定界,即确定我们要操作的范围。另一个内容是操作,比如替换、插入当前行或在后面插入等操作。

    a)定界-空地址

    即全文编辑;

    b)定界-单地址:

    n:指定第n行,对特定行进行编辑;举例:sed -n '1p' passwd 仅输出第一行;
    /pattern/:指定模式匹配到的那一行,注意这里的pattern不是扩展正则表达式,如果要用扩展的正则表达式,需要在option需要使用-r;举例:sed -n '/sbin/p' passwd 输出能够匹配上sbin的内容行;

    c)定界-范围:

    n,m:定位从第n行开始至第m行(都是闭区间);
    n,+k:定位从第n行开始,包括往后的k行;
    n,/pattern/:定位从第n行开始,至指定模式匹配到的那一行;
    /pattern1/,/pattern2/:定位从pattern1模式匹配开始,直到pattern2模式匹配之间的范围;

    d)定界-步进方式:

    1~2:以1为起始行,然后步进2行向下匹配,即所有的奇数行;
    2~2:以2为起始行,然后步进2行向下匹配,即所有的偶数行;

    e)编辑操作:

    d:删除整行,d放在定界后面。举例:sed '/sbin/d' passwd
    p:显示模式空间中的内容, p放在定界后面。一般来说,p操作和-n选项配合使用,筛选出我们匹配的行。若不加-n的话,由于模式空间中未匹配上的行也会输出,我们会发现所有内容都输出并且匹配行会输出2次;
    a:在匹配的行后面增加文本,使用\n支持多行追加,a放在定界后面。举例:sed '1a first_line\nsecond_line' passwd 在第1行后面插入两行内容(first_line 和 second_line);
    i:在匹配的行前面增加文本,i放在定界后面。举例:sed '3i hello' passwd
    c:替换匹配行为指定的文本。举例:sed '/root/c text' passwd 把匹配到的行替换成text;
    w:保存模式空间中匹配的内容到指定位置。举例:sed -n '/^[^#]/w /tmp/demo' /etc/fstab 即将/etc/fstab中非#开头的行输出保存到/tmp/demo中。
    r:读取指定文件的内容添加到当前文件匹配到的行后面,进行文件合并。举例:sed '2r /etc/passwd' 1.txt 即将/etc/passwd文件的内容读取,并插入到1.txt文件的第二行处。
    !:条件取反。用法:地址定界!编辑命令。
    s///:条件替换,这里的/可以用其他特殊符号,其替换分隔符的判定标准是s字符后的第一个特殊符号。这在替换文本中涉及特殊符号时特别好使,我们避开需要替换的特殊符号即可。即sed 's@root@me@g' /etc/passwd 等同于 sed 's/root/me/g' /etc/passwd

    替换标记备注:g(全局替换),p(显示替换成功的行)
    替换举例:根据输入查找目录,下面输出的是/var/log/
    echo "/var/log/messages" | sed 's@[^/]\+$/\?@@'

    4.3.sed高级用法

    1.模式空间与保持空间

    爱土壤电脑

    在模式空间中,完成匹配的操作。当没有匹配上的时候,文本行内容会默认输出stdout;当匹配上文本行的时候,会执行编辑命令,执行结果输出到stdout中。
    保持空间可以理解为一个暂存区,只是用于完成额外的动作。

    2.相关参数

    h:把模式空间中的内容覆盖至保持空间中;
    H:把模式空间中的内容追加至保持空间中;
    g:把保持空间中的内容覆盖至模式空间中;
    G:把保持空间中的内容追加至模式空间中;
    x:把模式空间中的内容与保持空间中的内容互换;
    n:覆盖读取匹配到的行的下一行(改变指向)至模式空间中;
    N:追加读取匹配到的行的下一行(改变指向)至模式空间中;
    d:删除模式空间中的行;
    D:删除多行模式空间中的所有行;

    3.举例

    sed -n 'n;p' FILE:显示偶数行;
    sed '1!G;h;$!d' FILE:逆序显示文件的内容;
    sed '$!d' FILE:取出最后一行;
    sed '\$!N;$!D' FILE:取出文件后两行;
    sed '/^$/d;G' FILE:删除原有的所有空白行,而后为所有的非空白行后添加一个空白行;
    sed 'n;d' FILE:显示奇数行;
    sed 'G' FILE:在原有的每行后方添加一个空白行;

    4.基础面试题举例

    面试题1:提取字符串中的指定字符串

    /bin/bash
    info="hellozimskyshenzhen"echo $info | sed 's/hello\(\w\+\)shenzhen/\1/g'

    注意事项:
    sed中不支持\d,如果要用数字用[0-9],但是支持\w。
    在一般正则表达式中,sed中的()要转义,+要转义,<>要使用\转义。如果不想这么麻烦,那就加上-r选项使用扩展正则表达式吧!

    面试题2:判断输入是否为整数

    #!/bin/bashif [ -n "$(echo $1 | sed -n '/^[0-9]\+$/p')" ] ; then
    echo 'yes'else
    echo 'no'fi

    五、awk命令

    5.1. awk概述

    awk是发明该工具三个作者姓名的首字母简称,awk是一个报表生成器,主要用于格式化输出。格式化文本输出器。

    5.2. 基本用法

    1.语法

    awk [option] 'PATTERN{ACTION STATEMENTS}' FILE
    awk按照行来读取文档,根据输入分隔符切分成小部分(用內建变量来表示$0,$1,$2等),用ACTION STATEMENTS来处理该行文本。$0表示显示整行。

    2.常用选项option

    -F:指名输入字段的分隔符;
    -v:用来实现自定义变量var=value;

    3.PATTERN(用于定界)

    ``:表示处理文件的所有行;
    /pattern/:表示处理正则匹配对应的行;
    !/pattern/:表示处理正则不匹配的行;
    关系表达式:比如NR>2等返回布尔类型的表达式。若结果为真则处理,假则不处理。对于非0非空字符串为真,其余为假。
    n:表示处理第n行的文本,注意这里不支持直接给出数字的格式,例如1,2{...}。详情请见举例。
    BEGIN/END模式:BEGIN{}表示仅在开始处理文件中的文本之前执行一次的程序,例如打印表头。END{}表示文本处理完成之后执行一次,例如汇总数据。

    举例:
    # 在/etc/passwd文件中,以:为分隔符,筛选出最后一列为/bin/bash的行,并打印第一列和最后一列
    awk -F: '$NF=="/bin/bash" {print $1, $NF}' /etc/passwd
    awk -F: '$NF!="/bin/bash"{print $1,$NF}' passwd
    awk -F: '$3<1000 {print $1, $3}' /etc/passwd
    awk -F; '(NR>=2&&NR<=10){print $1}' /etc/passwd 行定界
    awk -F: '{printf "%-15s %10s\n", $1, $2}' /etc/passwd

    4.內建变量(在引用变量时不用加$)

    FS:input field seperator:输入字段分隔符,默认空白字符。也可使用-v指定。
    OFS:输出字段分隔符。使用-v指定。
    RS:输入时的换行符
    ORS:输出时的换行符
    NF:number of field 每一行的字段数量。加上$NF表示最后一列
    NR:number of record 文件的行数,打印出来是打印行号
    FNR:多个文件中的行数分别计数
    FILENAME:当前文件的文件名
    ARGC:参数命令行中参数的个数
    ARGV:返回数组,命令行中的每个参数
    举例:awk 'BEGIN {print ARGV[0]}' /etc/fstab /etc/issue
    在这里ARGV[0]是awk,固定为第0个参数。ARGV[1]是/etc/fstab,ARGV[2]是/etc/issue
    举例:awk -v FS=':' '{print $1}' -v OFS=':' /etc/passwd 指名冒号作为输入的分隔符。同awk -F: ...

    5.自定义变量

    方法1:-v var=value (区分字符的大小写)
    方法2:在program中定义

    举例:awk -v test='hello' 'BEGIN {print test}'
    awk 'BEGIN {test='hello' print test}'

    6.常用的ACTION命令

    • print
      输出格式:print item1,item2 ...
      备注:使用逗号作为分隔符;输出item可以是字符串、內建变量、awk表达式;若省略item,则显示$0整行;

    • printf
      格式化输出:printf FORMAT, item1, item2...按位放在format中。
      注意事项:format必须要给出;如需换行,必须要显示写出;format中需要为后面每个item指定格式符;

    • Expressions

    • Control statements:控制语句if,while
      if(condition){statement}
      if(condition){statement} else {statements}
      while(condition) {statements}
      do {statements} while(condition)
      for(expr1;expr2;expr3) {statements}
      break
      continue
      delete array[index]
      delete array删除整个数组
      exit 退出语句

    • Compound statements:组合语句

    • Input statements:输入语句

    • Output statements:输出语句
      格式符
      %c:显示字符的ASCII值
      %d:显示十进制整数
      %e:科学计数法数值显示
      %f:显示为浮点数
      %g:以科学计数法显示浮点数
      %s:显示字符串
      %u:显示无符号整数
      %%:显示%自身
      修饰符
      #[.#]:第一个数字用于控制显示字符的宽度,第二个数字表示小数的精度(对于浮点数而言);输出默认右对齐%15s,左对齐:%-15s;+:表示带正负符号;
      操作符
       算数操作符:+-/* ; +x把字符串转换成数值;-x改成负数;
       字符串操作符:字符串连接(没有操作符)
       复制操作符:=,+=,-=,/=,++,--
       比较操作符:>,<,<=,!=,==
      模式匹配符
       ~:左侧的字符串是否被模式匹配
       !~:左侧的字符串是否不能被模式匹配
      逻辑操作符
       &&:与
       ||:或
       !:非
      函数调用
       function_name(arg1, arg2, ...)
      条件表达式
       selector?true_exp:false_exp 和三目运算符一样

    • 操作例子

    # 一般来说, 打印无状态内容放在BEGIN和END块中awk -v begin="hello" -v end="ok" -F: 'BEGIN{print begin}; {print $1, $NF}; END{print end}' /etc/passwd
    5.3. awk高级用法及举例

    awk常用内置变量

    $1:表示第一列
    $NF:表示最后一列
    $NR:表示行号

    常用条件表示

    1. /指定内容/
      这种方式可以匹配到含有“指定内容”的行,在条件中不添加$#所带的项,建议不使用正则,有异常情况。

    awk -F: '/nologin/{print $0}' /etc/passwd #匹配到含有nologin关键字的行seq 100 | awk '/1/{print $1}'
    1. $#=/指定内容/
      这种方式指定第#列匹配指定内容

    awk -F: '$1=/bin/{print $0}' /etc/passwd
    1. $#~/指定内容/
      这种方式用于指定列模糊匹配(正则匹配)指定内容,并获取该行。

    awk -F: '$1~/dae/{print $1}' /etc/passwd#正向选择awk -F: '$1!~/dae/{print $1}' /etc/passwd #反向选择
    1. 值判断
      使用>,<,>=,<=,==,!=来判断指定列的值。

    awk -F: '$3>=10{print $1}' /etc/passwd
    1. 逻辑判断
      使用&&,||来进行逻辑判断。

    awk -F: '$3>=5 && $3<=10{print $1}' /etc/passwd
    1. if条件判断

    awk -F: '{if ($NF~/nologin$/){i++}else{j++}}; END{print i, j}' /etc/passwd#注意if-else条件判断是放在{}中的
    1. 字典使用
      在awk中可以定义数组类型,用于统计。

    awk '{ip[$1]++}; END{for (i in ip) {print i, ip[i]}}' access.log#解析: 将第一列ip设置为字典的key,当出现一次相同的ip时自增1,用于统计所有的ip计数。#for循环中取到每个字典对应的key,再使用print块打印出来。注意花括号的隔离。
    #QQ号 等级时长#统计等级(30<=x<=90),相同账号的时长#1234 12 23#1234 10 122#1233 92 4212#1233 42 4252#1239 87 2313#1233 56 1121#1231 19 45#1235 45 679cat data | awk '$2>=30&&$2<=90{dic[$1]+=$3}; END{for (i in dic) {print i, dic[i]}}'


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