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24、UNIX 入门指南 – 正则表达式和 SED

正则表达式是一个字符串,可以用来描述几个字符序列。UNIX 的这些命令中会用到正则表达式,包括 ed、sed、awk、grep,以及 vi。

本教程将教你如何使用正则表达式和 sed。

这里 sed 代表的流编辑器是一个面向流的编辑器,是专门为执行脚本创建的。因此你的所有输入都会被送到 STDOUT 并且它不改变输入文件。

调用 sed

在我们开始之前,让我们以确保你有/etc/passwd文本文件的本地副本。

如前所述,可以通过一个 pipe 发送数据而调用s ed,如下所示:

$ cat /etc/passwd | sed
Usage: sed [OPTION]... {script-other-script} [input-file]...
-n, --quiet, --silent
suppress automatic printing of pattern space
-e script, --expression=script
...............................

cat 命令转储 /etc/passwd 的内容到 sed 是通过 pipe 进入 sed 的模式空间。sed 使用模式空间的内部工作缓冲区来做它的工作。

sed 的一般语法:

下面是 sed 的一般语法

/pattern/action

在这里,pattern 是一个正则表达式,action 则是在下表中给出的命令。当省 pattern 时,如上面我们已经看到的,action 会执行每一行命令。

围绕 pattern 的斜杠字符(/)是不可省略的,因为它们是作为分隔符使用。

范围描述
p输出该行
d删除该行
s/模式1/模式2/替代第一次出现的模式1和模式2

用 sed 删除所有行

再次调用 sed ,但这一次使用 sed 的编辑命令删除一行记录,使用字母 d 表示其:

$ cat /etc/passwd | sed 'd'
$

除了通过 pipe 发送一个文件来调用 sed,你可以指导 sed 从文件中读取数据,示例如下。

下面的命令与前面是完全一样的,尝试一下,里面不包括 cat 命令:

$ sed -e 'd' /etc/passwd
$

sed地址

sed 也可以理解为所谓的地址。地址可以是文件中的一个位置,也可以是一个特殊的编辑命令适用的范围。当 sed 遇到没有地址的情况时,它会对文件中的每一行执行其操作。

下面的命令将一个基本的地址添加到您使用的 sed 命令中:

$ cat /etc/passwd | sed '1d' |more
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/bin/sh
bin:x:2:2:bin:/bin:/bin/sh
sys:x:3:3:sys:/dev:/bin/sh
sync:x:4:65534:sync:/bin:/bin/sync
games:x:5:60:games:/usr/games:/bin/sh
man:x:6:12:man:/var/cache/man:/bin/sh
mail:x:8:8:mail:/var/mail:/bin/sh
news:x:9:9:news:/var/spool/news:/bin/sh
backup:x:34:34:backup:/var/backups:/bin/sh
$

注意,数字 1 添加在删除命令前面。这告诉 sed 在文件的第一行执行编辑命令。在这个例子中,sed将删除/etc/password文件的第一行并打印文件的其他部分。

sed 地址范围

所以如果你想从文件中删除一行,您可以指定一个地址范围如下:

$ cat /etc/passwd | sed '1, 5d' |more
games:x:5:60:games:/usr/games:/bin/sh
man:x:6:12:man:/var/cache/man:/bin/sh
mail:x:8:8:mail:/var/mail:/bin/sh
news:x:9:9:news:/var/spool/news:/bin/sh
backup:x:34:34:backup:/var/backups:/bin/sh
$

以上命令应用的范围是 1 到 5 行。所以将删除这五行。

尝试以下地址范围:

范围描述
‘4,10d’删除第 4 到 10 行
‘10,4d’只删除第 10 行,因为 sed 不能反方向工作
‘4,+5d’这将匹配文件中的第 4 行,删除这一行之后,继续删除下一个五行,然后停止其删除操作并输出其他行
‘2,5!d’这将删除除 2 到 5 行外的所有其他行。
‘1~3d’删除第一行后,跳过接下来的三行,然后删除第四行。sed 继续这种模式直到文件的末尾。
‘2~2d’sed 删除第二行,跳过下一行后,删除下面的一行,并重复,直到到达文件的末尾。
‘4,10p’输出 4 到 10 行之间的内容。
‘4,d’产生语法错误。
‘,10d’也产生语法错误。

注意:在使用 p action 的时候,您应该使用 - n 选项来避免重复输出。检查以下两个命令的 betweek 差异:

$ cat /etc/passwd | sed -n '1,3p'

上面的命令不加 – n 的情形如下:

$ cat /etc/passwd | sed '1,3p'

替换命令

替换命令,用 s 表示,将取代你指定的任何其他字符串。

用一个字符串替代另一个,你需要告诉 sed 你第一个字符串的结束位置和想要替换的字符串的开始位置。传统上是由正斜杠(/)将两个字符串分开的。

以下命令将替换第一次出现的 root 和 amrood 字符串。

$ cat /etc/passwd | sed 's/root/amrood/'
amrood:x:0:0:root user:/root:/bin/sh
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/bin/sh
..........................

非常重要的一点是,sed 替代只在一个命令行的某一字符串第一次出现时才能使用。如果字符串 root 在一行里面出现不止一次,只有第一个 root 字符串被替换。

sed 去做一个全局替换,需要添加字母 g 到命令末尾,命令如下:

$ cat /etc/passwd | sed 's/root/amrood/g'
amrood:x:0:0:amrood user:/amrood:/bin/sh
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/bin/sh
bin:x:2:2:bin:/bin:/bin/sh
sys:x:3:3:sys:/dev:/bin/sh
...........................

替换标志

除了 g 标志外,还有许多其他有用的标志可以使用,而且您每次可以指定多余一个标志。

标志描述
g替换所有可以匹配的字符而不仅仅是第一个
NUMBER仅仅替换第 NUMBLER 个匹配的字符
p如果发生了替换,则输出模式空间
w FILENAME如果发生了替换,则将结果写到 FILENAME
I or i以不区分大小写的方式匹配
M or m除了拥有特殊正则表达式字符`^`和`$`的正常的行为外,这个标志使`^`匹配换行符后的空字符串,使$匹配换行符前的空字符串。

使用一个可替换的字符串分隔符

你会发现自己不得不对包含斜杠字符的字符串做一个替换。在这种情况下,您可以对 s 后的字符来指定一个不同的分隔符。

$ cat /etc/passwd | sed 's:/root:/amrood:g'
amrood:x:0:0:amrood user:/amrood:/bin/sh
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/bin/sh

在上面的例子中:/ 作为定界符使用,而不是斜线/。因为我们试图搜索 /root,而不是简单的 root 字符串。

使用空串的执行替换

使用一个空的替换字符串去删除/etc/passwd文件的 root 字符串。

$ cat /etc/passwd | sed 's/root//g'
:x:0:0::/:/bin/sh
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/bin/sh

地址替换

如果你想只在第 10 行用字符串 sh 替换字符串 quiet,你可以指定如下:

$ cat /etc/passwd | sed '10s/sh/quiet/g'
root:x:0:0:root user:/root:/bin/sh
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/bin/sh
bin:x:2:2:bin:/bin:/bin/sh
sys:x:3:3:sys:/dev:/bin/sh
sync:x:4:65534:sync:/bin:/bin/sync
games:x:5:60:games:/usr/games:/bin/sh
man:x:6:12:man:/var/cache/man:/bin/sh
mail:x:8:8:mail:/var/mail:/bin/sh
news:x:9:9:news:/var/spool/news:/bin/sh
backup:x:34:34:backup:/var/backups:/bin/quiet

同样的,做一个地址范围替换,你可以做如下操作:

$ cat /etc/passwd | sed '1,5s/sh/quiet/g'
root:x:0:0:root user:/root:/bin/quiet
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/bin/quiet
bin:x:2:2:bin:/bin:/bin/quiet
sys:x:3:3:sys:/dev:/bin/quiet
sync:x:4:65534:sync:/bin:/bin/sync
games:x:5:60:games:/usr/games:/bin/sh
man:x:6:12:man:/var/cache/man:/bin/sh
mail:x:8:8:mail:/var/mail:/bin/sh
news:x:9:9:news:/var/spool/news:/bin/sh
backup:x:34:34:backup:/var/backups:/bin/sh

正如你从输出所看到的,前五行里面的字符串 sh 都改为了 quiet,但是其他行里面的 sh 都丝毫没有改变。

匹配命令

你可以使用 p 参数和 – n 参数输出所有匹配的行,如下所示:

$ cat testing | sed -n '/root/p'
root:x:0:0:root user:/root:/bin/sh
[root@ip-72-167-112-17 amrood]# vi testing
root:x:0:0:root user:/root:/bin/sh
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/bin/sh
bin:x:2:2:bin:/bin:/bin/sh
sys:x:3:3:sys:/dev:/bin/sh
sync:x:4:65534:sync:/bin:/bin/sync
games:x:5:60:games:/usr/games:/bin/sh
man:x:6:12:man:/var/cache/man:/bin/sh
mail:x:8:8:mail:/var/mail:/bin/sh
news:x:9:9:news:/var/spool/news:/bin/sh
backup:x:34:34:backup:/var/backups:/bin/sh

使用正则表达式

在进行模式匹配时,您可以使用正则表达式,它提供了更多的灵活性。

检查下面的例子中以 daemon 开始的行然后删除:

$ cat testing | sed '/^daemon/d'
root:x:0:0:root user:/root:/bin/sh
bin:x:2:2:bin:/bin:/bin/sh
sys:x:3:3:sys:/dev:/bin/sh
sync:x:4:65534:sync:/bin:/bin/sync
games:x:5:60:games:/usr/games:/bin/sh
man:x:6:12:man:/var/cache/man:/bin/sh
mail:x:8:8:mail:/var/mail:/bin/sh
news:x:9:9:news:/var/spool/news:/bin/sh
backup:x:34:34:backup:/var/backups:/bin/sh

下面是将删除以 sh 结尾的所有行的例子:

$ cat testing | sed '/sh$/d'
sync:x:4:65534:sync:/bin:/bin/sync

下表列出了四个在正则表达式里面非常有用的特殊字符。

字符描述
^匹配一行的起始
$匹配一行的结尾
.匹配任何的单个字符
*匹配零个或多个以前出现的字符
[chars]为了匹配任何字符串的字符。您可以使用`-`字符来表示字符的范围。

匹配字符

来看看在其他的表达式里面如何演示元字符的使用。例如下面的模式:

表达式描述
/a.c/匹配包含字符串如a+c,a-c,abc, match, 还有 a3c
/a*c/匹配相同的字符串还有字符串比如ace,yacc,以及arctic
/[tT]he/匹配字符The和the
/^$/匹配空白行
/^.*$/不管任何情况,都匹配一整行
/ */匹配一个或多个空格
/^$/匹配空行

下表给出了一些常用的字符:

描述
[a-z]匹配一个小写字母
[A-Z]匹配一个大写字母
[a-zA-Z]匹配一个字母
[0-9]匹配数字
[a-zA-Z0-9]匹配单个字母或数字

字符类关键词

通常来说,一些特殊的关键字对 regexp 来说也是适用的,尤其是 GNU 实用程序会使用 regexp。对 sed 正则表达式来说这些都是非常有用的,因为这样既简化了表达式又增强了可读性。

例如,字符 a 到 z 以及字符 A 到 Z 构成了这样一个用关键字[[:alpha:]]表示的类。

使用字母表的字符类关键词,这个命令输出/etc/syslog.conf文件里面以字母表的字母开始的行:

$ cat /etc/syslog.conf | sed -n '/^[[:alpha:]]/p'
authpriv.* /var/log/secure
mail.* -/var/log/maillog
cron.* /var/log/cron
uucp,news.crit /var/log/spooler
local7.*   /var/log/boot.log

下表是 GNU sed 的可用的字符类关键词的一个完整的列表。

字符类描述
[[:alnum:]]字母(a – z A-Z 0 – 9)
[[:alpha:]]字母(a – z A-Z)
[[:blank:]]空白字符(空格或制表键)
[[:cntrl:]]控制字符
[[:digit:]]数字[0 – 9]
[[:graph:]]任何可见字符(不包括空格)
[[:lower:]]小写字母的[a -ž]
[[:print:]]可打印字符(无控字符)
[[:punct:]]标点字符
[[:space:]]空白
[[:upper:]]大写字母的[A -Z]
[[:xdigit:]]十六进制数字[0 – 9 a – f A-F]

&引用

sed 元字符 & 代表被匹配的 pattern 的内容。例如,假设您有一个名为 phone.txt 的文件,里面都电话号码,如下所示:

5555551212
5555551213
5555551214
6665551215
6665551216
7775551217

你想让前三个数字被括号括起来以更容易阅读。要做到这一点,您可以使用 & 替换字符,如下所示:

$ sed - e ' s / ^[[数位:]][[数位:]][[数位:]](&)/ g phone.txt
(555)5551212
(555)5551213
(555)5551214
(666)5551215
(666)5551216
(777)5551217

先匹配 3 位数字,然后使用 & 取代那些括号括起来的数字。

使用多个 sed 命令

您可以在一个 sed 命令下使用多个 sed 命令,如下:

$ sed -e 'command1' -e 'command2' ... -e 'commandN' files

这里 commandN 到 command1 都是我们之前讨论的 sed 类型命令。这些命令应用于每个文件列表的行。

以相同的机制,我们可以以下面的方式写上面的电话号码:

$ sed - e ' s / ^[[数位:]]\ \ { 3 } /(&)/ g \
- e ' s /)[[数位:]]\ \ { 3 } / & - / g phone.txt
(555)555 - 1212
(555)555 - 1213
(555)555 - 1214
(666)555 - 1215
(666)555 - 1216
(777)555 - 1217

注意:在上面的例子中,不是重复字符类关键字[[:digit:]] 三次,而是代之以\{3\},这意味着前三次正则表达式相匹配。

引用

& 元字符是有用的,但更有用的功能是能够在正则表达式中定义特定区域,通过定义正则表达式的特定的一部分,您可以引用字符引用这部分。

反向引用时,你必须首先定义一个区域,然后回顾这个区域。定义一个区域是在你感兴趣的区域插入\和括号。你周围的第一区域被通过\ 1引用,第二个地区用 \ 2引用,等等。

假设 phone.txt 有以下文本:

(555)555 - 1212
(555)555 - 1213
(555)555 - 1214
(666)555 - 1215
(666)555 - 1216
(777)555 - 1217

现在试试下面的命令:

$ cat phone.txt | sed 's/\(.*)\)\(.*-\)\(.*$\)/Area \
code: \1 Second: \2 Third: \3/'
Area code: (555) Second: 555- Third: 1212
Area code: (555) Second: 555- Third: 1213
Area code: (555) Second: 555- Third: 1214
Area code: (666) Second: 555- Third: 1215
Area code: (666) Second: 555- Third: 1216
Area code: (777) Second: 555- Third: 1217

注意:在上面的例子中每个括号内的正则表达式将引用\ 1,,\ 2等等。

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