2.1 为什么用AWK

  由于awk具有上述特色,在问题处理的过程中,可轻易使用awk来撰写一些小工具;这些小工具并非用来解决整个大问题,它们只扮演解决个别问题过程的某些角色,可通过Shell所提供的pipe将数据按需要传送给不同的小工具进行处理,以解决整个大问题。这种解题方式,使得这些小工具可因不同需求而被重复组合及使用(reuse);也可通过这种方式来先行测试大程序原型的可行性与正确性,将来若需要较高的执行速度时再用C语言来改写。这是awk最常被应用之处。若能常常如此处理问题,读者可以以更高的角度来思考抽象的问题,而不会被拘泥于细节的部分。本手册作为awk入门的学习指引,其内容将先强调如何撰写awk程序,未列入进一步解题方式的应用实例,这部分将留待UNIX进阶手册中再行讨论。

2.2 如何取得awk

  一般的UNIX操作系统,本身即带有awk。不同的UNIX操作系统所带的awk其版本亦不尽相同。若读者所使用的系统上未带有awk,可通过anonymous ftp到下列地方取得:

    phi.sinica.edu.tw:/pub/gnu

    ftp.edu.tw:/UNIX/gnu

    prep.ai.mit.edu:/pub/gnu

2.3 awk如何工作

  为便于解释awk程序架构,及有关术语(terminology),先以一个员工薪资数据文件(emp.dat),来加以介绍。

              

  数据文件中各字段依次为 员工ID、姓名、时薪 及 实际工时。ID中的第一个字母为部门识别码,"A"、"P"分别表示"组装"及"包装"部门。

  本小节着重于说明awk程序的主要架构及工作原理,并对一些重要的名词加以必要的解释。通过学习这部分内容,读者可体会出awk语言的主要精神及awk与其它语程序言的差别。为便于说明,之后以条列方式说明。

  • 名词定义

  1. 记录(Record):awk从数据文件上读取数据的基本单位。以上列数据文件emp.dat为例,awk读入的

      第一条记录是 "A125  Jenny  100  210"

      第二条记录是 "A341  Dan    110  215"

  一般而言, 一条 记录 就相当于数据文件上的一行资料。 (参考 : 附录 B 内建变量"RS")

  2. 字段(Field):为记录中被分隔开的子字符串。以数据行"A125 Jenny 100 210"为例,

第一个 第二个 第三个 第四个
“A125" "Jenny" 100 210

  一般是以空格符来分隔相邻的字段。( 参考:附录 D 内建变量"FS" )

  • 如何执行AWK

  在UNIX的命令行上输入下列格式的指令:("$"表示Shell命令行上的提示符号) 

    $  awk  'awk程序'   数据文件名

  则awk会先编译该程序,然后执行该程序来处理所指定的数据文件。(上述方式直接把程序写在UNIX的命令行上)

  • awk程序的主要结构:

  awk程序中主要语法是  Pattern { Actions },故常见的awk程序其形式如下:

      Pattern1 { Actions1 }

      Pattern2 { Actions2 }

      ......

      Pattern3 { Actions3 }

  • Pattern 是什么 ?

  awk 可接受许多不同形式的 Pattern。一般常使用 "关系表达式"(Relational expression)来当作 Pattern。

  例如:

    x > 34 是一个Pattern,判断变量 x 与 34 是否存在大于的关系。

    x == y 是一个Pattern,判断变量 x 与变量 y 是否存在等于的关系。

    上式中 x >34 、 x == y 便是典型的Pattern。

  

  awk 提供 C 语言中常见的关系运算符(Relational Operators) 如 >, <, >=, <=, ==, !=。此外,awk 还提供 ~ (match) 及 !~(not match) 二个关系运算符(注一)。

  其用法与涵义如下:

    若 A 为一字符串,B 为一正则表达式(Regular Expression)

      A ~ B 判断 字符串A 中是否 包含 能匹配(match)B表达式的子字符串。

      A !~ B 判断 字符串A 中是否 不包含 能匹配(match)B表达式的子字符串。

  例如 :

    "banana" ~ /an/   整个是一个Pattern。

  因为"banana"中含有可以匹配 /an/ 的子字符串,故此关系式成立(true),整个Pattern的值也是true。

  相关细节请参考 附录 A Patterns, 附录 E Regular Expression  

(注一:) 有少数awk文献,把 ~, !~ 当成另一类的 Operator,并不视为一种 Relational Operator。本手册中将这两个运算符当成一种 Relational Operator。

  • Actions 是什么?

  Actions 是由许多awk指令构成。而awk的指令与 C 语言中的指令十分类似。

  例如:

    awk的 I/O指令:print, printf( ), getline, ...

    awk的 流程控制指令:if(...){..} else{..}, while(...){...}, ...

    (请参考 附录 B --- "Actions" )

  • awk 如何处理 Pattern { Actions } ?

  awk 会先判断(Evaluate) 该 Pattern 的值,若 Pattern 判断后的值为true (或不为0的数字,或不是空的字符串),则awk将执行该 Pattern 所对应的 Actions。反之,若 Pattern 的值不为 true,则awk将不执行该 Pattern所对应的 Actions。

  例如:若awk程序中有下列两指令

    50 > 23        {print "Hello! The word!!" }

    "banana" ~ /123/  {print "Good morning !" }

  awk会先判断 50 >23 是否成立。因为该式成立,所以awk将打印出"Hello! The word!!"。而另一 Pattern 为"banana"~/123/,因为"banana" 内未含有任何子字符串可 match /123/,该 Pattern 的值为false,故awk将不会打印出 "Good morning !"

  • awk 如何处理{ Actions } 的语法?(缺少Pattern部分)

  有时语法 Pattern { Actions }中,Pattern 部分被省略,只剩 {Actions}。这种情形表示 "无条件执行这个 Actions"。

  • awk 的字段变量

  awk 所内建的字段变量及其涵意如下 :

字段变量

含义

$0

一字符串,其内容为目前 awk 所读入的整行数据。

$1

$0 上第一个字段的数据。

$2

$0 上第二个字段的数据。

...

其余类推

  • 读入数据行时,awk如何更新(update)这些内置的字段变量?

  1. 当 awk 从数据文件中读取一行数据时,awk 会使用内置变量$0 予以记录。

  2. 每当 $0 被改动时 (例如:读入新的数据行 或 自行变更 $0) awk 会立刻重新分析 $0 的字段情况,并将 $0 上各字段的数据用 $1、$2、...等予以记录。

  • awk的内置变量(Built-in Variables)

  awk 提供了许多内置变量,使用者在程序中可使用这些变量来取得相关信息(不用加$)。常见的内置变量有:

内置变量

含义

NF (Number of Fields)

为一整数,其值表示$0上所存在的字段总数。

NR (Number of Records)

为一整数,其值表示awk已读入的数据行数目。

FILENAME

awk正在处理的数据文件名。

  例如 : awk 从数据文件 emp.dat 中读入第一行记录"A125 Jenny 100 210" 之后,程序中:

    $0 的值将是 "A125 Jenny 100 210"

    $1 的值为 "A125"    $2 的值为 "Jenny"

    $3 的值为 100      $4 的值为 210

    NF 的值为 4         $NF 的值为 210 (笔者注:$NF即为$4)

    NR 的值为 1           FILENAME 的值为 "emp.dat"

  • awk的工作流程 :

  执行awk时,它会反复进行下列四步骤。

    1. 自动从指定的数据文件中读取一个数据行。
    2. 自动更新(Update)相关的内置变量的值。如:NF, NR, $0...
    3. 依次执行程序中 所有 的 Pattern { Actions } 指令。
    4. 当执行完程序中所有 Pattern { Actions } 时,若数据文件中还有未读取的数据,则反复执行步骤1到步骤4。

  awk会自动重复进行上述4个步骤,使用者不须在程序中编写这个循环 (Loop)。

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