30 分钟学会 AWK
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本文大部分内容翻译自我开始学习AWK时看到的一篇英文文章 AWK Tutorial ，觉得对AWK入门非常有帮助，所以对其进行了粗略的翻译，并对其中部分内容进行了删减或者补充，希望能为对AWK感兴趣的小伙伴提供一份快速入门的教程，帮助小伙伴们快速掌握AWK的基本使用方式，当然，我也是刚开始学习AWK，本文在翻译或者补充的过程中肯定会有很多疏漏或者错误，希望大家能够帮忙指正。
本文将会持续修正和更新，最新内容请参考我的 GITHUB 上的 程序猿成长计划 项目，欢迎 Star。
概述
AWK是一门解释型的编程语言。在文本处理领域它是非常强大的，它的名字来源于它的三位作者的姓氏：Alfred Aho， Peter Weinberger 和 Brian Kernighan。
GNU/Linux发布的AWK目前由自由软件基金会（FSF）进行开发和维护，通常也称它为 GNU AWK。
AWK的类型
下面是几个AWK的变体：
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AWK – 原先来源于 AT & T 实验室的的AWK
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NAWK – AT & T 实验室的AWK的升级版
-
GAWK – 这就是GNU AWK。所有的GNU/Linux发布版都自带GAWK，它与AWK和NAWK完全兼容
AWK的典型用途
使用AWK可以做很多任务，下面是其中一些
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文本处理
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输出格式化的文本报表
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执行算数运算
-
执行字符串操作等等
工作流
要成为AWK编程专家，你需要先知道它的内部实现机制，AWK遵循了非常简单的工作流 – 读取，执行和重复，下图描述了AWK的工作流。
Read
AWK从输入流（文件，管道或者标准输入）中读取一行，然后存储到内存中。
Execute
所有的AWK命令都依次在输入上执行。默认情况下，AWK会对每一行执行命令，我们可以通过提供模式限制这种行为。
Repeat
处理过程不断重复，直到到达文件结尾。
程序结构
现在，让我们先学习一下AWK的程序结构。
BEGIN 语句块
BEGIN语句块的语法
BEGIN {awk-commands}
BEGIN语句块在程序开始的使用执行，它只执行一次，在这里可以初始化变量。BEGIN是AWK的关键字，因此它必须为大写，注意，这个语句块是可选的。
BODY 语句块
BODY语句块的语法
/pattern/ {awk-commands}
BODY语句块中的命令会对输入的每一行执行，我们也可以通过提供模式来控制这种行为。注意，BODY语句块没有关键字。
END 语句块
END语句块的语法
END {awk-commands}
END语句块在程序的最后执行，END是AWK的关键字，因此必须为大写，它也是可选的。
让我们创建一个包含序号，学生姓名，科目名称和得分的文件 marks.txt.
1) Amit Physics 80
2) Rahul Maths 90
3) Shyam Biology 87
4) Kedar English 85
5) Hari History 89
下面的例子中我们将会显示文件内容，并且添加每一列的标题
上述代码执行后，输出以下内容
在程序的开始，AWK在BEGIN语句中打印出标题。然后再BODY语句中，它会读取文件的每一行然后执行AWK的print命令将每一行的内容打印到标准输出。这个过程会一直重复直到文件的结尾。
基础语法
AWK的使用非常简单，我们可以直接在命令行中执行AWK的命令，也可以从包含AWK命令的文本文件中执行。
AWK命令行
我们可以使用单引号在命令行中指定AWK命令
AWK程序文件
我们可以使用脚本文件提供AWK命令
AWK标准选项
AWK支持下列命令行标准选项
-v 变量赋值选项
该选项将一个值赋予一个变量，它会在程序开始之前进行赋值，下面的例子描述了该选项的使用
--dump-variables[=file] 选项
该选项会输出排好序的全局变量列表和它们最终的值到文件中，默认的文件是 awkvars.out。
--help 选项
打印帮助信息.
--lint[=fatal] 选项
该选项允许检查程序的不兼容性或者模棱两可的代码，当提供参数 fatal的时候，它会对待Warning消息作为Error。
--posix 选项
该选项开启严格的POSIX兼容。
--profile[=file]选项
该选项会输出一份格式化之后的程序到文件中，默认文件是 awkprof.out。
--traditional 选项
该选项会禁止所有的gawk规范的扩展。
--version 选项
输出版本号
基本使用示例
本部分会讲述一些有用的AWK命令和它们的使用示例，所有的例子都是以下面的文本文件 marks.txt 为基础的。
在文件marks.txt中，第三列包含了科目名，第四列则是得分，上面的例子中，我们只打印出了这两列，$3 和 $4 代表了输入记录中的第三和第四个字段。
打印所有的行
默认情况下，AWK会打印出所有匹配模式的行
打印匹配模式的列
当模式匹配成功时，默认情况下AWK会打印该行，但是也可以让它只打印指定的字段。例如，下面的例子中，只会打印出匹配模式的第三和第四个字段。
任意顺序打印
打印超过18个字符的行
内建变量
AWK提供了很多内置的变量，它们在开发AWK脚本的过程中起着非常重要的角色。
标准AWK变量
ARGC 命令行参数个数
命令行中提供的参数个数
ENVIRON 环境变量
环境变量的关联数组
NF 字段数目
OFS 输出字段分隔符
输出字段分隔符，默认为空
RSTART
match函数匹配的第一次出现位置
$n
当前行中的第n个字段
GNU AWK的变量
ARGIND
当前被处理的ARGV的索引
BINMODE
在非POSIX系统上指定对所有的文件I/O采用二进制模式。
ERRORNO
一个代表了getline跳转失败或者是close调用失败的错误的字符串。
FIELDWIDTHS
设置了空格分隔的字段宽度变量列表的话，GAWK会将输入解析为固定宽度的字段，而不是使用FS进行分隔。
IGNORECASE
设置了这个变量的话，AWK会忽略大小写。
LINT
提供了对–lint选项的动态控制。
操作符
与其它编程语言一样，AWK也提供了大量的操作符。
算数操作符
算数操作符不多说，直接看例子，无非就是+-*/%
增减运算符
自增自减与C语言一致。
赋值操作符
关系操作符
逻辑操作符
三元操作符
一元操作符
指数操作符
字符串连接操作符
数组成员操作符
正则表达式操作符
正则表达式操作符使用 ~ 和 !~ 分别代表匹配和不匹配。
更多关于正则表达式请看后面的正则表达式部分
正则表达式
AWK在处理正则表达式方面是非常强大的，使用简单的正则表达式可以处理非常复杂的问题。
数组
AWK支持关联数组，也就是说，不仅可以使用数字索引的数组，还可以使用字符串作为索引，而且数字索引也不要求是连续的。数组不需要声明可以直接使用，语法如下：
在AWK中，只支持一维数组，但是可以通过一维数组模拟多维，例如我们有一个3×3的三维数组
流程控制
流程控制语句与大多数语言一样，基本格式如下
循环
循环操作与其他C系语言一样，主要包括 for，while，do...while，break，continue语句，当然，还有一个 exit语句用于退出脚本执行。
exit用于退出脚本，参数为退出的状态码，可以通过shell中的$?获取
函数
内建函数
AWK提供了很多方便的内建函数供编程人员使用。由于函数比较多，个人觉得单纯看每个函数的使用也没有什么实际意义，比较容易遗忘，因此，这里只简单的列出常用的一些函数，只需要对其有个印象即可，使用的时候再去 查手册 效果会更好一些吧。
数学函数
-
atan2(y, x) -
cos(expr) -
exp(expr) -
int(expr) -
log(expr) -
rand -
sin(expr) -
sqrt(expr) -
srand([expr])
字符串函数
-
asort(arr [, d [, how] ]) -
asorti(arr [, d [, how] ]) -
gsub(regex, sub, string) -
index(str, sub) -
length(str) -
match(str, regex) -
split(str, arr, regex) -
sprintf(format, expr-list) -
strtonum(str) -
sub(regex, sub, string) -
substr(str, start, l) -
tolower(str) -
toupper(str)
时间函数
-
systime -
mktime(datespec) -
strftime([format [, timestamp[, utc-flag]]])
字节操作函数
-
and -
compl -
lshift -
rshift -
or -
xor
其它
用户自定义函数
函数是程序基本的组成部分，AWK允许我们自己创建自定义的函数。一个大型的程序可以被划分为多个函数，每个函数之间可以独立的开发和测试，提供可重用的代码。
下面是用户自定义函数的基本语法
输出重定向
重定向操作符
到目前为止，我们所有的程序都是直接显示数据到了标准输出流，其实，我们也可以将输出重定向到文件。重定向操作符跟在print和printf函数的后面，与shell中的用法基本一致。
管道
除了将输出重定向到文件之外，我们还可以将输出重定向到其它程序，与shell中一样，我们可以使用管道操作符|。
第一次I/O操作使用了|&操作符，gawk会创建一个到运行其它程序的子进程的双向管道，print的输出被写入到了subprogram的标准输入，而这个subprogram的标准输出在gawk中使用getline函数进行读取。
注意：目前协同进程的标准错误输出将会和gawk的标准错误输出混杂在一起，无法单独获取标准错误输出。另外，I/O缓冲可能存在问题，gawk程序会自动的刷新所有输出到下游的协同进程的管道。但是，如果协同进程没有刷新其标准输出的话，gawk将可能会在使用
getline函数从协同进程读取输出的时候挂起，这就可能引起死锁。
我们可以使用close函数关闭双向管道的to或者from一端，这两个字符串值告诉gawk发送数据到协同进程完成时或者从协同进程读取完毕时关闭管道。在使用系统命令sort的时候是这样做是非常必要的，因为它必须等所有输出都读取完毕时才能进行排序。
上例看起来有些复杂，我们逐行分析一下
-
首先，第一行 cmd = “tr [a-z] [A-Z]” 是在AWK中要建立双向连接的命令
-
第二行的print命令用于为tr命令提供输入，而
|&用于指出要建立双向连接 -
第三行用于在上面的语句close(cmd, “to”),在执行完成后关闭其to进程
-
第四行 cmd |& getline out使用getline函数存储输出到变量out中
-
最后一行使用close函数关闭命令
美化输出
到目前为止，我们已经使用过print和printf函数显示数据到标准输出，但是printf函数实际上要比我们之前使用的情况更加强大得多。该函数是从C语言中借鉴来的，在处理格式化的输出时非常有用。
格式化输出标识有
%c，%d，%s等，基本与C语言一致，这里就不多赘述了。
执行shell命令
在AWK中执行shell命令有两种方式
-
使用
system函数 -
使用管道
使用system函数
system函数用于执行操作系统命令并且返回命令的退出码到awk。
使用管道
如果要执行的命令很多，可以将输出的命令直接用管道传递给“/bin/sh”执行
参考
-
AWK Tutorial
-
The GNU Awk User’s Guide
本文将会持续修正和更新，最新内容请参考我的 GITHUB 上的 程序猿成长计划 项目，欢迎 Star。