转:awk学习

其它参考:http://man.lupaworld.com/content/manage/ringkee/awk.htm#id2874788

awk是一种非常好的语言，同时有一个非常奇怪的名称。在本系列的文章中，DanielRobbins 将使您迅速掌握 awk编程技巧。随着本系列的进展，将讨论更高级的主题，最后将演示一个真正的高级awk 演示程序。

awk是一种很棒的语言。awk 适合于文本处理和报表生成，它还有许多精心设计的特性，允许进行需要特殊技巧程序设计。与某些语言不同，awk 的语法较为常见。它借鉴了某些语言的一些精华部分，如 C 语言、python 和 bash（虽然在技术上，awk 比 python 和 bash 早创建）。awk 是那种一旦学会了就会成为您战略编码库的主要部分的语言。

一. 第一个 awk  
让我们继续，开始使用 awk，以了解其工作原理。在命令行中输入以下命令：

$ awk '{ print }' /etc/passwd

您将会见到 /etc/passwd 文件的内容出现在眼前。现在，解释 awk 做了些什么。调用 awk 时，我们指定 /etc/passwd 作为输入文件。执行 awk 时，它依次对 /etc/passwd 中的每一行执行 print 命令。所有输出都发送到 stdout，所得到的结果与与执行catting /etc/passwd完全相同。

现在，解释 { print } 代码块。在 awk 中，花括号用于将几块代码组合到一起，这一点类似于 C 语言。在代码块中只有一条 print 命令。在 awk 中，如果只出现 print 命令，那么将打印当前行的全部内容。

这里是另一个 awk 示例，它的作用与上例完全相同：

$ awk '{ print $0 }' /etc/passwd


在 awk 中， $0 变量表示整个当前行，所以 print 和 print $0 的作用完全一样。

如果您愿意，可以创建一个 awk 程序，让它输出与输入数据完全无关的数据。以下是一个示例：

$ awk '{ print "" }' /etc/passwd

只要将 "" 字符串传递给 print 命令，它就会打印空白行。如果测试该脚本，将会发现对于 /etc/passwd 文件中的每一行，awk 都输出一个空白行。再次说明， awk 对输入文件中的每一行都执行这个脚本。以下是另一个示例：

$ awk '{ print "hiya" }' /etc/passwd

运行这个脚本将在您的屏幕上写满 hiya。

二. 多个字段
awk 非常善于处理分成多个逻辑字段的文本，而且让您可以毫不费力地引用 awk 脚本中每个独立的字段。以下脚本将打印出您的系统上所有用户帐户的列表：

$ awk -F":" '{ print $1 }' /etc/passwd
　
上例中，在调用 awk 时，使用 -F 选项来指定 ":" 作为字段分隔符。awk 处理 print $1 命令时，它会打印出在输入文件中每一行中出现的第一个字段。以下是另一个示例：　

$ awk -F":" '{ print $1 $3 }' /etc/passwd

以下是该脚本输出的摘录：

halt7
operator11
root0
shutdown6
sync5
bin1
....etc.

如您所见，awk 打印出 /etc/passwd 文件的第一和第三个字段，它们正好分别是用户名和用户标识字段。现在，当脚本运行时，它并不理想 -- 在两个输出字段之间没有空格！如果习惯于使用 bash 或 python 进行编程，那么您会指望 print $1 $3 命令在两个字段之间插入空格。然而，当两个字符串在 awk 程序中彼此相邻时，awk 会连接它们但不在它们之间添加空格。以下命令会在这两个字段中插入空格：

$ awk -F":" '{ print $1 " " $3 }' /etc/passwd

以这种方式调用 print 时，它将连接 $1 、" " 和 $3 ，创建可读的输出。当然，如果需要的话，我们还可以插入一些文本标签：

$ awk -F":" '{ print "username: " $1 "\t\tuid:" $3" }' /etc/passwd

这将产生以下输出：

username: halt uid:7
username: operator uid:11
username: root uid:0
username: shutdown uid:6
username: sync uid:5
username: bin uid:1
....etc.

三. 外部脚本
将脚本作为命令行自变量传递给 awk 对于小的单行程序来说是非常简单的，而对于多行程序，它就比较复杂。您肯定想要在外部文件中撰写脚本。然后可以向 awk 传递 -f 选项，以向它提供此脚本文件：

$ awk -f myscript.awk myfile.in

将脚本放入文本文件还可以让您使用附加 awk 功能。例如，这个多行脚本与前面的单行脚本的作用相同，它们都打印出 /etc/passwd 中每一行的第一个字段：

BEGIN {
FS=":"
}
{ print $1 }

这两个方法的差别在于如何设置字段分隔符。在这个脚本中，字段分隔符在代码自身中指定（通过设置 FS 变量），而在前一个示例中，通过在命令行上向 awk 传递 -F":" 选项来设置 FS。通常，最好在脚本自身中设置字段分隔符，只是因为这表示您可以少输入一个命令行自变量。我们将在本文的后面详细讨论 FS 变量。

四. BEGIN 和 END 块
通常，对于每个输入行，awk 都会执行每个脚本代码块一次。然而，在许多编程情况中，可能需要在 awk 开始处理输入文件中的文本之 前 执行初始化代码。对于这种情况，awk 允许您定义一个 BEGIN 块。我们在前一个示例中使用了 BEGIN 块。因为 awk 在开始处理输入文件之前会执行 BEGIN 块，因此它是初始化 FS（字段分隔符）变量、打印页眉或初始化其它在程序中以后会引用的全局变量的极佳位置。

awk 还提供了另一个特殊块，叫作 END 块。awk 在处理了输入文件中的所有行之后执行这个块。通常，END 块用于执行最终计算或打印应该出现在输出流结尾的摘要信息。


五. 规则表达式和块
awk 允许使用规则表达式，根据规则表达式是否匹配当前行来选择执行独立代码块。以下示例脚本只输出包含字符序列 foo 的那些行：

/foo/ { print }

当然，可以使用更复杂的规则表达式。以下脚本将只打印包含浮点数的行：

/[0-9]+\.[0-9]*/ { print }

六. 表达式和块
有许多其它方法可以选择执行代码块。我们可以将任意一种布尔表达式放在一个代码块之前，以控制何时执行某特定块。仅当对前面的布尔表达式求值为真时，awk 才执行代码块。以下示例脚本输出将输出其第一个字段等于 fred 的所有行中的第三个字段。如果当前行的第一个字段不等于 fred ，awk 将继续处理文件而不对当前行执行 print 语句：
　
$1 == "fred" { print $3 }

awk 提供了完整的比较运算符集合，包括 "=="、"<"、">"、"<="、">=" 和 "!="。另外，awk 还提供了 "~" 和 "!~" 运算符，它们分别表示“匹配”和“不匹配”。它们的用法是在运算符左边指定变量，在右边指定规则表达式。如果某一行的第五个字段包含字符序列 root ，那么以下示例将只打印这一行中的第三个字段：
　
$5 ~ /root/ { print $3 }

七. 条件语句

awk 还提供了非常好的类似于 C 语言的 if 语句。如果您愿意，可以使用 if 语句重写前一个脚本：

{
if ( $5 ~ /root/ ) {
print $3
}
}

这两个脚本的功能完全一样。第一个示例中，布尔表达式放在代码块外面。而在第二个示例中，将对每一个输入行执行代码块，而且我们使用 if 语句来选择执行 print 命令。这两个方法都可以使用，可以选择最适合脚本其它部分的一种方法。

以下是更复杂的 awk if 语句示例。可以看到，尽管使用了复杂、嵌套的条件语句， if 语句看上去仍与相应的 C 语言 if 语句一样：
　
{
if ( $1 == "foo" ) {
    if ( $2 == "foo" ) {
      print "uno"
    }
   else {
      print "one"
    }
}
else if ($1 == "bar" ) {
    print "two"
}
else {
   print "three"
}
}

使用 if 语句还可以将代码：

! /matchme/ { print $1 $3 $4 }

转换成：

{
if ( $0 !~ /matchme/ ) {
print $1 $3 $4
}
}

这两个脚本都只输出 不 包含 matchme 字符序列的那些行。此外，还可以选择最适合您的代码的方法。它们的功能完全相同。

awk 还允许使用布尔运算符 "||"（逻辑与）和 "&&"（逻辑或），以便创建更复杂的布尔表达式：

( $1 == "foo" ) && ( $2 == "bar" ) { print }

这个示例只打印第一个字段等于 foo 且 第二个字段等于 bar 的那些行。


八. 数值变量！
至今，我们不是打印字符串、整行就是特定字段。然而，awk 还允许我们执行整数和浮点运算。通过使用数学表达式，可以很方便地编写计算文件中空白行数量的脚本。以下就是这样一个脚本：

BEGIN { x=0 }
/^$/ { x=x+1 }
END { print "I found " x " blank lines." }

在 BEGIN 块中，将整数变量 x 初始化成零。然后，awk 每次遇到空白行时，awk 将执行 x=x+1 语句，递增 x 。处理完所有行之后，执行 END 块，awk 将打印出最终摘要，指出它找到的空白行数量。


九. 字符串化变量
awk 的优点之一就是“简单和字符串化”。我认为 awk 变量“字符串化”是因为所有 awk 变量在内部都是按字符串形式存储的。同时，awk 变量是“简单的”，因为可以对它执行数学操作，且只要变量包含有效数字字符串，awk 会自动处理字符串到数字的转换步骤。要理解我的观点，请研究以下这个示例：

x="1.01"
# We just set x to contain the *string* "1.01"
x=x+1
# We just added one to a *string*
print x
# Incidentally, these are comments

awk 将输出：

2.01

有趣吧！虽然将字符串值 1.01 赋值给变量 x ，我们仍然可以对它加一。但在 bash 和 python 中却不能这样做。首先，bash 不支持浮点运算。而且，如果 bash 有“字符串化”变量，它们并不“简单”；要执行任何数学操作，bash 要求我们将数字放到丑陋的 $( ) ) 结构中。如果使用 python，则必须在对 1.01 字符串执行任何数学运算之前，将它转换成浮点值。虽然这并不困难，但它仍是附加的步骤。如果使用 awk，它是全自动的，而那会使我们的代码又好又整洁。如果想要对每个输入行的第一个字段乘方并加一，可以使用以下脚本：

{ print ($1^2)+1 }

如果做一个小实验，就可以发现如果某个特定变量不包含有效数字，awk 在对数学表达式求值时会将该变量当作数字零处理。


十. 众多运算符
awk 的另一个优点是它有完整的数学运算符集合。除了标准的加、减、乘、除，awk 还允许使用前面演示过的指数运算符 "^"、模（余数）运算符 "%" 和其它许多从 C 语言中借入的易于使用的赋值操作符。

这些运算符包括前后加减（ i++ 、 --foo ）、加／减／乘／除赋值运算符（ a+=3 、 b*=2 、 c/=2.2 、 d-=6.2 ）。不仅如此 -- 我们还有易于使用的模／指数赋值运算符（ a^=2 、 b%=4 ）。

十一. 字段分隔符
awk 有它自己的特殊变量集合。其中一些允许调整 awk 的运行方式，而其它变量可以被读取以收集关于输入的有用信息。我们已经接触过这些特殊变量中的一个，FS。前面已经提到过，这个变量让您可以设置 awk 要查找的字段之间的字符序列。我们使用 /etc/passwd 作为输入时，将 FS 设置成 ":"。当这样做有问题时，我们还可以更灵活地使用 FS。

FS 值并没有被限制为单一字符；可以通过指定任意长度的字符模式，将它设置成规则表达式。如果正在处理由一个或多个 tab 分隔的字段，您可能希望按以下方式设置 FS：
FS="\t+"

以上示例中，我们使用特殊 "+" 规则表达式字符，它表示“一个或多个前一字符”。
如果字段由空格分隔（一个或多个空格或 tab），您可能想要将 FS 设置成以下规则表达式：
FS="[[:space:]+]"

这个赋值表达式也有问题，它并非必要。为什么？因为缺省情况下，FS 设置成单一空格字符，awk 将这解释成表示“一个或多个空格或 tab”。在这个特殊示例中，缺省 FS 设置恰恰是您最想要的！
复杂的规则表达式也不成问题。即使您的记录由单词 "foo" 分隔，后面跟着三个数字，以下规则表达式仍允许对数据进行正确的分析：

FS="foo[0-9][0-9][0-9]"


十二. 字段数量
接着我们要讨论的两个变量通常并不是需要赋值的，而是用来读取以获取关于输入的有用信息。第一个是 NF 变量，也叫做“字段数量”变量。awk 会自动将该变量设置成当前记录中的字段数量。可以使用 NF 变量来只显示某些输入行：

NF == 3 { print "this particular record has three fields: " $0 }

当然，也可以在条件语句中使用 NF 变量，如下：

{
if ( NF > 2 ) {
    print $1 " " $2 ":" $3
}
}

十三. 记录号
记录号 (NR) 是另一个方便的变量。它始终包含当前记录的编号（awk 将第一个记录算作记录号 1）。迄今为止，我们已经处理了每一行包含一个记录的输入文件。对于这些情况，NR 还会告诉您当前行号。然而，当我们在本系列以后部分中开始处理多行记录时，就不会再有这种情况，所以要注意！可以象使用 NF 变量一样使用 NR 来只打印某些输入行：

(NR < 10 ) || (NR > 100) { print "We are on record number 1-9 or 101+" }

另一个示例：
{
if ( NR > 10 ) {
    print "ok, now for the real information!"
}
}
awk 提供了适合各种用途的附加变量。我们将在以后的文章中讨论这些变量。

十四. 多行记录
awk 是一种用于读取和处理结构化数据（如系统的 /etc/passwd 文件）的极佳工具。/etc/passwd 是 UNIX 用户数据库，并且是用冒号定界的文本文件，它包含许多重要信息，包括所有现有用户帐户和用户标识，以及其它信息。在我的 前一篇文章 中，我演示了 awk 如何轻松地分析这个文件。我们只须将 FS（字段分隔符）变量设置成 ":"。

正确设置了 FS 变量之后，就可以将 awk 配置成分析几乎任何类型的结构化数据，只要这些数据是每行一个记录。然而，如果要分析占据多行的记录，仅仅依靠设置 FS 是不够的。在这些情况下，我们还需要修改 RS 记录分隔符变量。RS 变量告诉 awk 当前记录什么时候结束，新记录什么时候开始。

譬如，让我们讨论一下如何完成处理“联邦证人保护计划”所涉及人员的地址列表的任务：

Jimmy the Weasel
100 Pleasant Drive
San Francisco, CA 12345
Big Tony
200 Incognito Ave.
Suburbia, WA 67890

理论上，我们希望 awk 将每 3 行看作是一个独立的记录，而不是三个独立的记录。如果 awk 将地址的第一行看作是第一个字段 ($1)，街道地址看作是第二个字段 ($2)，城市、州和邮政编码看作是第三个字段 $3，那么这个代码就会变得很简单。以下就是我们想要得到的代码：

BEGIN {
FS="\n"
RS=""
}

在上面这段代码中，将 FS 设置成 "\n" 告诉 awk 每个字段都占据一行。通过将 RS 设置成 ""，还会告诉 awk 每个地址记录都由空白行分隔。一旦 awk 知道是如何格式化输入的，它就可以为我们执行所有分析工作，脚本的其余部分很简单。让我们研究一个完整的脚本，它将分析这个地址列表，并将每个记录打印在一行上，用逗号分隔每个字段。

address.awk
　
BEGIN {
FS="\n"
RS=""
}
{
print $1 ", " $2 ", " $3
}

如果这个脚本保存为 address.awk，地址数据存储在文件 address.txt 中，可以通过输入 "awk -f address.awk address.txt" 来执行这个脚本。此代码将产生以下输出：

Jimmy the Weasel, 100 Pleasant Drive, San Francisco, CA 12345
Big Tony, 200 Incognito Ave., Suburbia, WA 67890


十五. OFS 和 ORS
在 address.awk 的 print 语句中，可以看到 awk 会连接（合并）一行中彼此相邻的字符串。我们使用此功能在同一行上的三个字段之间插入一个逗号和空格 (", ")。这个方法虽然有用，但比较难看。与其在字段间插入 ", " 字符串，倒不如让通过设置一个特殊 awk 变量 OFS，让 awk 完成这件事。请参考下面这个代码片断。

print "Hello", "there", "Jim!"

这行代码中的逗号并不是实际文字字符串的一部分。事实上，它们告诉 awk "Hello"、"there" 和 "Jim!" 是单独的字段，并且应该在每个字符串之间打印 OFS 变量。缺省情况下，awk 产生以下输出：

Hello there Jim!

这是缺省情况下的输出结果，OFS 被设置成 " "，单个空格。不过，我们可以方便地重新定义 OFS，这样 awk 将插入我们中意的字段分隔符。以下是原始 address.awk 程序的修订版，它使用 OFS 来输出那些中间的 ", " 字符串：

address.awk 的修订版 　

BEGIN {
FS="\n"
RS=""
OFS=", "
}
{
print $1, $2, $3
}　

awk 还有一个特殊变量 ORS，全称是“输出记录分隔符”。通过设置缺省为换行 ("\n") 的 OFS，我们可以控制在 print 语句结尾自动打印的字符。缺省 ORS 值会使 awk 在新行中输出每个新的 print 语句。如果想使输出的间隔翻倍，可以将 ORS 设置成 "\n\n"。或者，如果想要用单个空格分隔记录（而不换行），将 ORS 设置成 ""。

将多行转换成用 tab 分隔的格式

假设我们编写了一个脚本，它将地址列表转换成每个记录一行，且用 tab 定界的格式，以便导入电子表格。使用稍加修改的 address.awk 之后，就可以清楚地看到这个程序只适合于三行的地址。如果 awk 遇到以下地址，将丢掉第四行，并且不打印该行：

Cousin Vinnie
Vinnie's Auto Shop
300 City Alley
Sosueme, OR 76543

要处理这种情况，代码最好考虑每个字段的记录数量，并依次打印每个记录。现在，代码只打印地址的前三个字段。以下就是我们想要的一些代码：

适合具有任意多字段的地址的 address.awk 版本
　
BEGIN {
FS="\n"
RS=""
ORS=""
}

{
x=1
while ( x<NF ) {
print $x "\t"
x++
}
print $NF "\n"
}

首先，将字段分隔符 FS 设置成 "\n"，将记录分隔符 RS 设置成 ""，这样 awk 可以象以前一样正确分析多行地址。然后，将输出记录分隔符 ORS 设置成 ""，它将使 print 语句在每个调用结尾 不 输出新行。这意味着如果希望任何文本从新的一行开始，那么需要明确写入 print "\n" 。

在主代码块中，创建了一个变量 x 来存储正在处理的当前字段的编号。起初，它被设置成 1。然后，我们使用 while 循环（一种 awk 循环结构，等同于 C 语言中的 while 循环），对于所有记录（最后一个记录除外）重复打印记录和 tab 字符。最后，打印最后一个记录和换行；此外，由于将 ORS 设置成 ""，print 将不输出换行。程序输出如下，这正是我们所期望的：

我们想要的输出。不算漂亮，但用 tab 定界，以便于导入电子表格
　
Jimmy the Weasel 100 Pleasant Drive San Francisco, CA 12345
Big Tony 200 Incognito Ave. Suburbia, WA 67890
Cousin Vinnie Vinnie's Auto Shop 300 City Alley Sosueme, OR 76543

十六. 循环结构
我们已经看到了 awk 的 while 循环结构，它等同于相应的 C 语言 while 循环。awk 还有 "do...while" 循环，它在代码块结尾处对条件求值，而不象标准 while 循环那样在开始处求值。它类似于其它语言中的 "repeat...until" 循环。以下是一个示例：

do...while 示例
　
{
count=1
do {
print "I get printed at least once no matter what"
} while ( count != 1 )
}

与一般的 while 循环不同，由于在代码块之后对条件求值，"do...while" 循环永远都至少执行一次。换句话说，当第一次遇到普通 while 循环时，如果条件为假，将永远不执行该循环。

for 循环

awk 允许创建 for 循环，它就象 while 循环，也等同于 C 语言的 for 循环：

for ( initial assignment; comparison; increment ) {
code block
}

以下是一个简短示例：

for ( x = 1; x <= 4; x++ ) {
print "iteration",x
}

此段代码将打印：

iteration 1
iteration 2
iteration 3
iteration 4

十七. break 和 continue
此外，如同 C 语言一样，awk 提供了 break 和 continue 语句。使用这些语句可以更好地控制 awk 的循环结构。以下是迫切需要 break 语句的代码片断：

while 死循环 　

while (1) {
print "forever and ever..."
}

while 死循环 1 永远代表是真，这个 while 循环将永远运行下去。以下是一个只执行十次的循环：

break 语句示例 　
x=1
while(1) {
print "iteration",x
if ( x == 10 ) {
break
}
x++
}

这里，break 语句用于“逃出”最深层的循环。"break" 使循环立即终止，并继续执行循环代码块后面的语句。
continue 语句补充了 break，其作用如下：

x=1
while (1) {
   if ( x == 4 ) {
   x++
   continue
   }
   print "iteration",x
   if ( x > 20 ) {
   break
   }
   x++
}

这段代码打印 "iteration 1" 到 "iteration 21"，"iteration 4" 除外。如果迭代等于 4，则增加 x 并调用 continue 语句，该语句立即使 awk 开始执行下一个循环迭代，而不执行代码块的其余部分。如同 break 一样，continue 语句适合各种 awk 迭代循环。在 for 循环主体中使用时，continue 将使循环控制变量自动增加。以下是一个等价循环：

for ( x=1; x<=21; x++ ) {
if ( x == 4 ) {
continue
}
print "iteration",x}

在 while 循环中时，在调用 continue 之前没有必要增加 x ，因为 for 循环会自动增加 x 。

十八. 数组
如果您知道 awk 可以使用数组，您一定会感到高兴。然而，在 awk 中，数组下标通常从 1 开始，而不是 0：

myarray[1]="jim"
myarray[2]=456

awk 遇到第一个赋值语句时，它将创建 myarray ，并将元素 myarray[1] 设置成 "jim"。执行了第二个赋值语句后，数组就有两个元素了。

1. 数组迭代

定义之后，awk 有一个便利的机制来迭代数组元素，如下所示：

for ( x in myarray ) {
print myarray[x]
}

这段代码将打印数组 myarray 中的每一个元素。当对于 for 使用这种特殊的 "in" 形式时，awk 将 myarray 的每个现有下标依次赋值给 x （循环控制变量），每次赋值以后都循环一次循环代码。虽然这是一个非常方便的 awk 功能，但它有一个缺点 -- 当 awk 在数组下标之间轮转时，它不会依照任何特定的顺序。那就意味着我们不能知道以上代码的输出是：

jim
456

还是

456
jim

套用 Forrest Gump 的话来说，迭代数组内容就像一盒巧克力 -- 您永远不知道将会得到什么。因此有必要使 awk 数组“字符串化”，我们现在就来研究这个问题。


2. 数组下标字符串化

在我的前一篇文章 中，我演示了 awk 实际上以字符串格式来存储数字值。虽然 awk 要执行必要的转换来完成这项工作，但它却可以使用某些看起来很奇怪的代码：
　
a="1"
b="2"
c=a+b+3

执行了这段代码后， c 等于 6 。由于 awk 是“字符串化”的，添加字符串 "1" 和 "2" 在功能上并不比添加数字 1 和 2 难。这两种情况下，awk 都可以成功执行运算。awk 的“字符串化”性质非常可爱 -- 您可能想要知道如果使用数组的字符串下标会发生什么情况。例如，使用以下代码：

myarr["1"]="Mr. Whipple"
print myarr["1"]

可以预料，这段代码将打印 "Mr. Whipple"。但如果去掉第二个 "1" 下标中的引号，情况又会怎样呢？

myarr["1"]="Mr. Whipple"
print myarr[1]

猜想这个代码片断的结果比较难。awk 将 myarr["1"] 和 myarr[1] 看作数组的两个独立元素，还是它们是指同一个元素？答案是它们指的是同一个元素，awk 将打印 "Mr. Whipple"，如同第一个代码片断一样。虽然看上去可能有点怪，但 awk 在幕后却一直使用数组的字符串下标！

了解了这个奇怪的真相之后，我们中的一些人可能想要执行类似于以下的古怪代码：

myarr["name"]="Mr. Whipple"
print myarr["name"]

这段代码不仅不会产生错误，而且它的功能与前面的示例完全相同，也将打印 "Mr. Whipple"！可以看到，awk 并没有限制我们使用纯整数下标；如果我们愿意，可以使用字符串下标，而且不会产生任何问题。只要我们使用非整数数组下标，如 myarr["name"] ，那么我们就在使用 关联数组 。从技术上讲，如果我们使用字符串下标，awk 的后台操作并没有什么不同（因为即便使用“整数”下标，awk 还是会将它看作是字符串）。但是，应该将它们称作 关联数组 -- 它听起来很酷，而且会给您的上司留下印象。字符串化下标是我们的小秘密。;)


3. 数组工具

谈到数组时，awk 给予我们许多灵活性。可以使用字符串下标，而且不需要连续的数字序列下标（例如，可以定义 myarr[1] 和 myarr[1000] ，但不定义其它所有元素）。虽然这些都很有用，但在某些情况下，会产生混淆。幸好，awk 提供了一些实用功能有助于使数组变得更易于管理。

首先，可以删除数组元素。如果想要删除数组 fooarray 的元素 1 ，输入：

delete fooarray[1]

而且，如果想要查看是否存在某个特定数组元素，可以使用特殊的 "in" 布尔运算符，如下所示：

if ( 1 in fooarray ) {
print "Ayep! It's there."
} else {
print "Nope! Can't find it."
}


十九. 格式化输出
在这篇 awk 系列的总结中，Daniel 向您介绍 awk 重要的字符串函数，以及演示了如何从头开始编写完整的支票簿结算程序。在这个过程中，您将学习如何编写自己的函数，并使用 awk 的多维数组。学完本文之后，您将掌握更多 awk 经验，可以让您创建功能更强大的脚本。

虽然大多数情况下 awk 的 print 语句可以完成任务，但有时我们还需要更多。在那些情况下，awk 提供了两个我们熟知的老朋友 printf() 和 sprintf()。是的，如同其它许多 awk 部件一样，这些函数等同于相应的 C 语言函数。printf() 会将格式化字符串打印到 stdout，而 sprintf() 则返回可以赋值给变量的格式化字符串。如果不熟悉 printf() 和 sprintf()，介绍 C 语言的文章可以让您迅速了解这两个基本打印函数。在 Linux 系统上，可以输入 "man 3 printf" 来查看 printf() 帮助页面。

以下是一些 awk sprintf() 和 printf() 的样本代码。可以看到，它们几乎与 C 语言完全相同。

x=1
b="foo"
printf("%s got a %d on the last test\n","Jim",83)
myout=("%s-%d",b,x)
print myout

此代码将打印：

Jim got a 83 on the last test
foo-1

二十. 字符串函数
awk 有许多字符串函数，这是件好事。在 awk 中，确实需要字符串函数，因为不能象在其它语言（如 C、C++ 和 Python）中那样将字符串看作是字符数组。例如，如果执行以下代码：

mystring="How are you doing today?"
print mystring[3]

将会接收到一个错误，如下所示：

awk: string.gawk:59: fatal: attempt to use scalar as array

噢，好吧。虽然不象 Python 的序列类型那样方便，但 awk 的字符串函数还是可以完成任务。让我们来看一下。
首先，有一个基本 length() 函数，它返回字符串的长度。以下是它的使用方法：
print length(mystring)

此代码将打印值：

24

好，继续。下一个字符串函数叫作 index，它将返回子字符串在另一个字符串中出现的位置，如果没有找到该字符串则返回 0。使用 mystring，可以按以下方法调用它：

print index(mystring,"you")

awk 会打印：

9

让我们继续讨论另外两个简单的函数，tolower() 和 toupper()。与您猜想的一样，这两个函数将返回字符串并且将所有字符分别转换成小写或大写。请注意，tolower() 和 toupper() 返回新的字符串，不会修改原来的字符串。这段代码：

print tolower(mystring)
print toupper(mystring)
print mystring

……将产生以下输出：

how are you doing today?
HOW ARE YOU DOING TODAY?
How are you doing today?

到现在为止一切不错，但我们究竟如何从字符串中选择子串，甚至单个字符？那就是使用 substr() 的原因。以下是 substr() 的调用方法：

mysub=substr(mystring,startpos,maxlen)

mystring 应该是要从中抽取子串的字符串变量或文字字符串。startpos 应该设置成起始字符位置，maxlen 应该包含要抽取的字符串的最大长度。请注意，我说的是 最大长度 ；如果 length(mystring) 比 startpos+maxlen 短，那么得到的结果就会被截断。substr() 不会修改原始字符串，而是返回子串。以下是一个示例：

print substr(mystring,9,3)

awk 将打印：

you

如果您通常用于编程的语言使用数组下标访问部分字符串（以及不使用这种语言的人），请记住 substr() 是 awk 代替方法。需要使用它来抽取单个字符和子串；因为 awk 是基于字符串的语言，所以会经常用到它。

现在，我们讨论一些更耐人寻味的函数，首先是 match()。match() 与 index() 非常相似，它与 index() 的区别在于它并不搜索子串，它搜索的是规则表达式。match() 函数将返回匹配的起始位置，如果没有找到匹配，则返回 0。此外，match() 还将设置两个变量，叫作 RSTART 和 RLENGTH。RSTART 包含返回值（第一个匹配的位置），RLENGTH 指定它占据的字符跨度（如果没有找到匹配，则返回 -1）。通过使用 RSTART、RLENGTH、substr() 和一个小循环，可以轻松地迭代字符串中的每个匹配。以下是一个 match() 调用示例：

print match(mystring,/you/), RSTART, RLENGTH

awk 将打印：

9 9 3

字符串替换

现在，我们将研究两个字符串替换函数，sub() 和 gsub()。这些函数与目前已经讨论过的函数略有不同，因为它们 确实修改原始字符串 。以下是一个模板，显示了如何调用 sub()：

sub(regexp,replstring,mystring)

调用 sub() 时，它将在 mystring 中匹配 regexp 的第一个字符序列，并且用 replstring 替换该序列。sub() 和 gsub() 用相同的自变量；唯一的区别是 sub() 将替换第一个 regexp 匹配（如果有的话），gsub() 将执行全局替换，换出字符串中的所有匹配。以下是一个 sub() 和 gsub() 调用示例：

sub(/o/,"O",mystring)
print mystring
mystring="How are you doing today?"
gsub(/o/,"O",mystring)
print mystring

必须将 mystring 复位成其初始值，因为第一个 sub() 调用直接修改了 mystring。在执行时，此代码将使 awk 输出：

HOw are you doing today?
HOw are yOu dOing tOday?

当然，也可以是更复杂的规则表达式。我把测试一些复杂规则表达式的任务留给您来完成。

通过介绍函数 split()，我们来汇总一下已讨论过的函数。split() 的任务是“切开”字符串，并将各部分放到使用整数下标的数组中。以下是一个 split() 调用示例：

numelements=split("Jan,Feb,Mar,Apr,May,Jun,Jul,Aug,Sep,Oct,Nov,Dec",mymonths,",")

调用 split() 时，第一个自变量包含要切开文字字符串或字符串变量。在第二个自变量中，应该指定 split() 将填入片段部分的数组名称。在第三个元素中，指定用于切开字符串的分隔符。split() 返回时，它将返回分割的字符串元素的数量。split() 将每一个片段赋值给下标从 1 开始的数组，因此以下代码：

print mymonths[1],mymonths[numelements]

……将打印：

Jan Dec
　

特殊字符串形式

简短注释 -- 调用 length()、sub() 或 gsub() 时，可以去掉最后一个自变量，这样 awk 将对 $0（整个当前行）应用函数调用。要打印文件中每一行的长度，使用以下 awk 脚本：

{
print length()
}

二十一. 财务上的趣事
几星期前，我决定用 awk 编写自己的支票簿结算程序。我决定使用简单的 tab 定界文本文件，以便于输入最近的存款和提款记录。其思路是将这个数据交给 awk 脚本，该脚本会自动合计所有金额，并告诉我余额。以下是我决定如何将所有交易记录到 "ASCII checkbook" 中：

23 Aug 2000 food - - Y Jimmy's Buffet 30.25

此文件中的每个字段都由一个或多个 tab 分隔。在日期（字段 1，$1）之后，有两个字段叫做“费用分类帐”和“收入分类帐”。以上面这行为例，输入费用时，我在费用字段中放入四个字母的别名，在收入字段中放入 "-"（空白项）。这表示这一特定项是“食品费用”。:) 以下是存款的示例：

23 Aug 2000 - inco - Y Boss Man 2001.00

在这个实例中，我在费用分类帐中放入 "-"（空白），在收入分类帐中放入 "inco"。"inco" 是一般（薪水之类）收入的别名。使用分类帐别名让我可以按类别生成收入和费用的明细分类帐。至于记录的其余部分，其它所有字段都是不需加以说明的。“是否付清？”字段（"Y" 或 "N"）记录了交易是否已过帐到我的帐户；除此之外，还有一个交易描述，和一个正的美元金额。

用于计算当前余额的算法不太难。awk 只需要依次读取每一行。如果列出了费用分类帐，但没有收入分类帐（为 "-"），那么这一项就是借方。如果列出了收入分类帐，但没有费用分类帐（为 "-"），那么这一项就是贷方。而且，如果同时列出了费用和收入分类帐，那么这个金额就是“分类帐转帐”；即，从费用分类帐减去美元金额，并将此金额添加到收入分类帐。此外，所有这些分类帐都是虚拟的，但对于跟踪收入和支出以及预算却非常有用。

　
代码

现在该研究代码了。我们将从第一行（BEGIN 块和函数定义）开始：

balance，第 1 部分
　
#!/usr/bin/env awk -f
BEGIN {
FS="\t+"
months="Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec"
}
function monthdigit(mymonth) {
return (index(months,mymonth)+3)/4
}

首先执行 "chmod +x myscript" 命令，那么将第一行 "#!..." 添加到任何 awk 脚本将使它可以直接从 shell 中执行。其余行定义了 BEGIN 块，在 awk 开始处理支票簿文件之前将执行这个代码块。我们将 FS（字段分隔符）设置成 "\t+"，它会告诉 awk 字段由一个或多个 tab 分隔。另外，我们定义了字符串 months，下面将出现的 monthdigit() 函数将使用它。

最后三行显示了如何定义自己的 awk 。格式很简单 -- 输入 "function"，再输入名称，然后在括号中输入由逗号分隔的参数。在此之后，"{ }" 代码块包含了您希望这个函数执行的代码。所有函数都可以访问全局变量（如 months 变量）。另外，awk 提供了 "return" 语句，它允许函数返回一个值，并执行类似于 C 和其它语言中 "return" 的操作。这个特定函数将以 3 个字母字符串格式表示的月份名称转换成等价的数值。例如，以下代码：

print monthdigit("Mar")

……将打印：

3

现在，让我们讨论其它一些函数。

财务函数

以下是其它三个执行簿记的函数。我们即将见到的主代码块将调用这些函数之一，按顺序处理支票簿文件的每一行，从而将相应交易记录到 awk 数组中。有三种基本交易，贷方 (doincome)、借方 (doexpense) 和转帐 (dotransfer)。您会发现这三个函数全都接受一个自变量，叫作 mybalance。mybalance 是二维数组的一个占位符，我们将它作为自变量进行传递。目前，我们还没有处理过二维数组；但是，在下面可以看到，语法非常简单。只须用逗号分隔每一维就行了。

我们将按以下方式将信息记录到 "mybalance" 中。数组的第一维从 0 到 12，用于指定月份，0 代表全年。第二维是四个字母的分类帐，如 "food" 或 "inco"；这是我们处理的真实分类帐。因此，要查找全年食品分类帐的余额，应查看 mybalance[0,"food"]。要查找 6 月的收入，应查看 mybalance[6,"inco"]。

balance，第 2 部分
　

function doincome(mybalance) {
mybalance[curmonth,$3] += amount
mybalance[0,$3] += amount
}
function doexpense(mybalance) {
mybalance[curmonth,$2] -= amount
mybalance[0,$2] -= amount
}
function dotransfer(mybalance) {
mybalance[0,$2] -= amount
mybalance[curmonth,$2] -= amount
mybalance[0,$3] += amount
mybalance[curmonth,$3] += amount
}

调用 doincome() 或任何其它函数时，我们将交易记录到两个位置 -- mybalance[0,category] 和 mybalance[curmonth, category]，它们分别表示全年的分类帐余额和当月的分类帐余额。这让我们稍后可以轻松地生成年度或月度收入／支出明细分类帐。

如果研究这些函数，将发现在我的引用中传递了 mybalance 引用的数组。另外，我们还引用了几个全局变量：curmonth，它保存了当前记录所属的月份的数值，$2（费用分类帐），$3（收入分类帐）和金额（$7，美元金额）。调用 doincome() 和其它函数时，已经为要处理的当前记录（行）正确设置了所有这些变量。

主块

以下是主代码块，它包含了分析每一行输入数据的代码。请记住，由于正确设置了 FS，可以用 $ 1 引用第一个字段，用 $2 引用第二个字段，依次类推。调用 doincome() 和其它函数时，这些函数可以从函数内部访问 curmonth、$2、$3 和金额的当前值。请先研究代码，在代码之后可以见到我的说明。

balance，第 3 部分
　
{
curmonth=monthdigit(substr($1,4,3))
amount=$7

#record all the categories encountered
if ( $2 != "-" ) globcat[$2]="yes"
if ( $3 != "-" ) globcat[$3]="yes"
#tally up the transaction properly
if ( $2 == "-" ) {
if ( $3 == "-" ) {
print "Error: inc and exp fields are both blank!"
exit 1
} else {
#this is income
doincome(balance)
if ( $5 == "Y" )   doincome(balance2)
}
}
else if ( $3 == "-" ) {
#this is an expense
doexpense(balance)
if ( $5 == "Y" )   doexpense(balance2)
} else {
#this is a transfer
dotransfer(balance)
if ( $5 == "Y" )   dotransfer(balance2)
}
}

在主块中，前两行将 curmonth 设置成 1 到 12 之间的整数，并将金额设置成字段 7（使代码易于理解）。然后，是四行有趣的代码，它们将值写到数组 globcat 中。globcat，或称作全局分类帐数组，用于记录在文件中遇到的所有分类帐 -- "inco"、"misc"、"food"、"util" 等。例如，如果 $2 == "inco"，则将 globcat["inco"] 设置成 "yes"。稍后，我们可以使用简单的 "for (x in globcat)" 循环来迭代分类帐列表。

在接着的大约二十行中，我们分析字段 $2 和 $3，并适当记录交易。如果 $2=="-" 且 $3!="-"，表示我们有收入，因此调用 doincome()。如果是相反的情况，则调用 doexpense()；如果 $2 和 $3 都包含分类帐，则调用 dotransfer()。每次我们都将 "balance" 数组传递给这些函数，从而在这些函数中记录适当的数据。

您还会发现几行代码说“if ( $5 == "Y" )，那么将同一个交易记录到 balance2 中”。我们在这里究竟做了些什么？您将回忆起 $5 包含 "Y" 或 "N"，并记录交易是否已经过帐到帐户。由于仅当过帐了交易时我们才将交易记录到 balance2，因此 balance2 包含了真实的帐户余额，而 "balance" 包含了所有交易，不管是否已经过帐。可以使用 balance2 来验证数据项（因为它应该与当前银行帐户余额匹配），可以使用 "balance" 来确保没有透支帐户（因为它会考虑您开出的尚未兑现的所有支票）。

　
生成报表

主块重复处理了每一行记录之后，现在我们有了关于比较全面的、按分类帐和按月份划分的借方和贷方记录。现在，在这种情况下最合适的做法是只须定义生成报表的 END 块：

balance，第 4 部分
　

END {
bal=0
bal2=0
for (x in globcat) {
bal=bal+balance[0,x]
bal2=bal2+balance2[0,x]
}
printf("Your available funds: %10.2f\n", bal)
printf("Your account balance: %10.2f\n", bal2)
}


这个报表将打印出汇总，如下所示：

Your available funds:1174.22
Your account balance:2399.33

在 END 块中，我们使用 "for (x in globcat)" 结构来迭代每一个分类帐，根据记录在案的交易结算主要余额。实际上，我们结算两个余额，一个是可用资金，另一个是帐户余额。要执行程序并处理您在文件 "mycheckbook.txt" 中输入的财务数据，将以上所有代码放入文本文件 "balance"，执行 "chmod +x balance"，然后输入 "./balance mycheckbook.txt"。然后 balance 脚本将合计所有交易，打印出两行余额汇总。

升级

我使用这个程序的更高级版本来管理我的个人和企业财务。我的版本（由于篇幅限制不能在此涵盖）会打印出收入和费用的月度明细分类帐，包括年度总合、净收入和其它许多内容。它甚至以 HTML 格式输出数据，因此我可以在 Web 浏览器中查看它。:) 如果您认为这个程序有用，我建议您将这些特性添加到这个脚本中。不必将它配置成要 记录 任何附加信息；所需的全部信息已经在 balance 和 balance2 里面了。只要升级 END 块就万事具备了！