Linux基础之-正则表达式（grep，sed，awk）

一. 正则表达式

正则表达式，又称规则表达式。(英语：Regular Expression，在代码中常简写为regex、regexp或RE)，计算机科学的一个概念。正则表达式是对字符串操作的一种逻辑公式，就是用事先定义好的一些特定字符、及这些特定字符的组合，组成一个“规则字符串”，这个“规则字符串”用来表达对字符串的一种过滤逻辑。

要想真正的用好正则表达式，正确的理解元字符是最重要的事情。下表列出了所有的元字符和对它们的一个简短的描述。

元字符	描述
\	将下一个字符标记符、或一个向后引用、或一个八进制转义符。例如，“\\n”匹配\n。“\n”匹配换行符。序列“\\”匹配“\”而“\(”则匹配“(”。即相当于多种编程语言中都有的“转义字符”的概念。
^	匹配输入字符串的开始位置。如果设置了RegExp对象的Multiline属性，^也匹配“\n”或“\r”之后的位置。
$	匹配输入字符串的结束位置。如果设置了RegExp对象的Multiline属性，$也匹配“\n”或“\r”之前的位置。
*	匹配前面的子表达式任意次。例如，zo*能匹配“z”，也能匹配“zo”以及“zoo”。
+	匹配前面的子表达式一次或多次(大于等于1次）。例如，“zo+”能匹配“zo”以及“zoo”，但不能匹配“z”。+等价于{1,}。
?	匹配前面的子表达式零次或一次。例如，“do(es)?”可以匹配“do”或“does”中的“do”。?等价于{0,1}。
{n}	n是一个非负整数。匹配确定的n次。例如，“o{2}”不能匹配“Bob”中的“o”，但是能匹配“food”中的两个o。
{n,}	n是一个非负整数。至少匹配n次。例如，“o{2,}”不能匹配“Bob”中的“o”，但能匹配“foooood”中的所有o。“o{1,}”等价于“o+”。“o{0,}”则等价于“o*”。
{n,m}	m和n均为非负整数，其中n<=m。最少匹配n次且最多匹配m次。例如，“o{1,3}”将匹配“fooooood”中的前三个o为一组，后三个o为一组。“o{0,1}”等价于“o?”。请注意在逗号和两个数之间不能有空格。
?	当该字符紧跟在任何一个其他限制符（*,+,?，{n}，{n,}，{n,m}）后面时，匹配模式是非贪婪的。非贪婪模式尽可能少的匹配所搜索的字符串，而默认的贪婪模式则尽可能多的匹配所搜索的字符串。例如，对于字符串“oooo”，“o+”将尽可能多的匹配“o”，得到结果[“oooo”]，而“o+?”将尽可能少的匹配“o”，得到结果 ['o', 'o', 'o', 'o']
.点	匹配除“\r\n”之外的任何单个字符。要匹配包括“\r\n”在内的任何字符，请使用像“[\s\S]”的模式。
(pattern)	匹配pattern并获取这一匹配。所获取的匹配可以从产生的Matches集合得到，在VBScript中使用SubMatches集合，在JScript中则使用$0…$9属性。要匹配圆括号字符，请使用“$”或“$”。
(?:pattern)	非获取匹配，匹配pattern但不获取匹配结果，不进行存储供以后使用。这在使用或字符“(\|)”来组合一个模式的各个部分时很有用。例如“industr(?:y\|ies)”就是一个比“industry\|industries”更简略的表达式。
(?=pattern)	非获取匹配，正向肯定预查，在任何匹配pattern的字符串开始处匹配查找字符串，该匹配不需要获取供以后使用。例如，“Windows(?=95\|98\|NT\|2000)”能匹配“Windows2000”中的“Windows”，但不能匹配“Windows3.1”中的“Windows”。预查不消耗字符，也就是说，在一个匹配发生后，在最后一次匹配之后立即开始下一次匹配的搜索，而不是从包含预查的字符之后开始。
(?!pattern)	非获取匹配，正向否定预查，在任何不匹配pattern的字符串开始处匹配查找字符串，该匹配不需要获取供以后使用。例如“Windows(?!95\|98\|NT\|2000)”能匹配“Windows3.1”中的“Windows”，但不能匹配“Windows2000”中的“Windows”。
(?<=pattern)	非获取匹配，反向肯定预查，与正向肯定预查类似，只是方向相反。例如，“(?<=95\|98\|NT\|2000)Windows”能匹配“2000Windows”中的“Windows”，但不能匹配“3.1Windows”中的“Windows”。
(?<!pattern)	非获取匹配，反向否定预查，与正向否定预查类似，只是方向相反。例如“(?<!95\|98\|NT\|2000)Windows”能匹配“3.1Windows”中的“Windows”，但不能匹配“2000Windows”中的“Windows”。这个地方不正确，有问题此处用或任意一项都不能超过2位，如“(?<!95\|98\|NT\|20)Windows正确，“(?<!95\|980\|NT\|20)Windows 报错，若是单独使用则无限制，如(?<!2000)Windows 正确匹配
x\|y	匹配x或y。例如，“z\|food”能匹配“z”或“food”(此处请谨慎)。“[z\|f]ood”则匹配“zood”或“food”或"\|ood"。
[xyz]	字符集合。匹配所包含的任意一个字符。例如，“[abc]”可以匹配“plain”中的“a”。
[^xyz]	负值字符集合。匹配未包含的任意字符。例如，“[^abc]”可以匹配“plain”中的“plin”。
[a-z]	字符范围。匹配指定范围内的任意字符。例如，“[a-z]”可以匹配“a”到“z”范围内的任意小写字母字符。注意:只有连字符在字符组内部时,并且出现在两个字符之间时,才能表示字符的范围; 如果出字符组的开头,则只能表示连字符本身.
[^a-z]	负值字符范围。匹配任何不在指定范围内的任意字符。例如，“[^a-z]”可以匹配任何不在“a”到“z”范围内的任意字符。
\b	匹配一个单词边界，也就是指单词和空格间的位置（即正则表达式的“匹配”有两种概念，一种是匹配字符，一种是匹配位置，这里的\b就是匹配位置的）。例如，“er\b”可以匹配“never”中的“er”，但不能匹配“verb”中的“er”。
\B	匹配非单词边界。“er\B”能匹配“verb”中的“er”，但不能匹配“never”中的“er”。
\cx	匹配由x指明的控制字符。例如，\cM匹配一个Control-M或回车符。x的值必须为A-Z或a-z之一。否则，将c视为一个原义的“c”字符。
\d	匹配一个数字字符。等价于[0-9]。grep 要加上-P，perl正则支持
\D	匹配一个非数字字符。等价于[^0-9]。grep要加上-P，perl正则支持
\f	匹配一个换页符。等价于\x0c和\cL。
\n	匹配一个换行符。等价于\x0a和\cJ。
\r	匹配一个回车符。等价于\x0d和\cM。
\s	匹配任何不可见字符，包括空格、制表符、换页符等等。等价于[ \f\n\r\t\v]。
\S	匹配任何可见字符。等价于[^ \f\n\r\t\v]。
\t	匹配一个制表符。等价于\x09和\cI。
\v	匹配一个垂直制表符。等价于\x0b和\cK。
\w	匹配包括下划线的任何单词字符。类似但不等价于“[A-Za-z0-9_]”，这里的"单词"字符使用Unicode字符集。
\W	匹配任何非单词字符。等价于“[^A-Za-z0-9_]”。
\xn	匹配n，其中n为十六进制转义值。十六进制转义值必须为确定的两个数字长。例如，“\x41”匹配“A”。“\x041”则等价于“\x04&1”。正则表达式中可以使用ASCII编码。
\num	匹配num，其中num是一个正整数。对所获取的匹配的引用。例如，“(.)\1”匹配两个连续的相同字符。
\n	标识一个八进制转义值或一个向后引用。如果\n之前至少n个获取的子表达式，则n为向后引用。否则，如果n为八进制数字（0-7），则n为一个八进制转义值。
\nm	标识一个八进制转义值或一个向后引用。如果\nm之前至少有nm个获得子表达式，则nm为向后引用。如果\nm之前至少有n个获取，则n为一个后跟文字m的向后引用。如果前面的条件都不满足，若n和m均为八进制数字（0-7），则\nm将匹配八进制转义值nm。
\nml	如果n为八进制数字（0-7），且m和l均为八进制数字（0-7），则匹配八进制转义值nml。
\un	匹配n，其中n是一个用四个十六进制数字表示的Unicode字符。例如，\u00A9匹配版权符号（©）。
\p{P}	小写 p 是 property 的意思，表示 Unicode 属性，用于 Unicode 正表达式的前缀。中括号内的“P”表示Unicode 字符集七个字符属性之一：标点字符。其他六个属性： L：字母； M：标记符号（一般不会单独出现）； Z：分隔符（比如空格、换行等）； S：符号（比如数学符号、货币符号等）； N：数字（比如阿拉伯数字、罗马数字等）； C：其他字符。 *注：此语法部分语言不支持，例：javascript。
\< \>	匹配词（word）的开始（\<）和结束（\>）。例如正则表达式\<the\>能够匹配字符串"for the wise"中的"the"，但是不能匹配字符串"otherwise"中的"the"。注意：这个元字符不是所有的软件都支持的。
( )	将( 和 ) 之间的表达式定义为“组”（group），并且将匹配这个表达式的字符保存到一个临时区域（一个正则表达式中最多可以保存9个），它们可以用 \1 到\9 的符号来引用。
\|	将两个匹配条件进行逻辑“或”（Or）运算。例如正则表达式(him\|her) 匹配"it belongs to him"和"it belongs to her"，但是不能匹配"it belongs to them."。注意：这个元字符不是所有的软件都支持的。

在linux中，通配符是由shell解释的，而正则表达式则是由命令解释的，下面我们就为大家介绍三种文本处理工具/命令：grep、sed、awk，它们三者均可以解释正则。

二. grep

1. grep指令用于查找内容包含指定的范本样式的文件，如果发现某文件的内容符合所指定的范本样式，预设grep指令会把含有范本样式的那一列显示出来。若不指定任何文件名称，或是所给予的文件名为"-"，则grep指令会从标准输入设备读取数据。

语法

grep [-abcEFGhHilLnqrsvVwxy][-A<显示列数>][-B<显示列数>][-C<显示列数>][-d<进行动作>][-e<范本样式>][-f<范本文件>][--help][范本样式][文件或目录...]

参数：

-a或--text 不要忽略二进制的数据。
-A<显示列数>或--after-context=<显示列数> 除了显示符合范本样式的那一列之外，并显示该列之后的内容。
-b或--byte-offset 在显示符合范本样式的那一列之前，标示出该列第一个字符的位编号。
-B<显示列数>或--before-context=<显示列数> 除了显示符合范本样式的那一列之外，并显示该列之前的内容。
-c或--count 计算符合范本样式的列数。
-C<显示列数>或--context=<显示列数>或-<显示列数> 除了显示符合范本样式的那一列之外，并显示该列之前后的内容。
-d<进行动作>或--directories=<进行动作> 当指定要查找的是目录而非文件时，必须使用这项参数，否则grep指令将回报信息并停止动作。
-e<范本样式>或--regexp=<范本样式> 指定字符串做为查找文件内容的范本样式。
-E或--extended-regexp 将范本样式为延伸的普通表示法来使用。
-f<范本文件>或--file=<范本文件> 指定范本文件，其内容含有一个或多个范本样式，让grep查找符合范本条件的文件内容，格式为每列一个范本样式。
-F或--fixed-regexp 将范本样式视为固定字符串的列表。
-G或--basic-regexp 将范本样式视为普通的表示法来使用。
-h或--no-filename 在显示符合范本样式的那一列之前，不标示该列所属的文件名称。
-H或--with-filename 在显示符合范本样式的那一列之前，表示该列所属的文件名称。
-i或--ignore-case 忽略字符大小写的差别。
-l或--file-with-matches 列出文件内容符合指定的范本样式的文件名称。
-L或--files-without-match 列出文件内容不符合指定的范本样式的文件名称。
-n或--line-number 在显示符合范本样式的那一列之前，标示出该列的列数编号。
-q或--quiet或--silent 不显示任何信息。
-r或--recursive 此参数的效果和指定"-d recurse"参数相同。
-s或--no-messages 不显示错误信息。
-v或--revert-match 反转查找。
-V或--version 显示版本信息。
-w或--word-regexp 只显示全字符合的列。
-x或--line-regexp 只显示全列符合的列。
-y 此参数的效果和指定"-i"参数相同。
--help 在线帮助。

实例1 查找当前目录下包含”test“内容的所有文件

grep -r 匹配内容目录，以递归的方式查找此目录及子目录下文件的内容

实例2 反向查找(-v)

查找文件中不包含”test“内容的行

2. egrep(扩展正则)

egrep执行效果与"grep-E"相似，使用的语法及参数可参照grep指令，与grep的不同点在于解读字符串的方法。

egrep是用extended regular expression语法来解读的，而grep则用basic regular expression 语法解读，extended regular expression比basic regular expression的表达更规范。

语法

参数说明：

[范本模式] ：查找的字符串规则。
[文件或目录] ：查找的目标文件或目录。

实例1 查找当前目录下包含“Apple”内容的文件，并显示匹配的行

实例2 匹配用户配置文件中以“字母+数字+字母”命名的用户

三. sed

Linux sed命令是利用script来处理文本文件。

sed可依照script的指令，来处理、编辑文本文件。

Sed主要用来自动编辑一个或多个文件;简化对文件的反复操作;编写转换程序等。

语法

sed [-hnV][-e<script>][-f<script文件>][文本文件]

参数说明：

-e<script>或--expression=<script> 以选项中指定的script来处理输入的文本文件。
-f<script文件>或--file=<script文件> 以选项中指定的script文件来处理输入的文本文件。
-h或--help 显示帮助。
-n或--quiet或--silent 仅显示script处理后的结果。
-V或--version 显示版本信息。

动作说明：

a ：新增， a 的后面可以接字串，而这些字串会在新的一行出现(目前的下一行)～
c ：取代， c 的后面可以接字串，这些字串可以取代 n1,n2 之间的行!
d ：删除，因为是删除啊，所以 d 后面通常不接任何咚咚;
i ：插入， i 的后面可以接字串，而这些字串会在新的一行出现(目前的上一行);
p ：列印，亦即将某个选择的数据印出。通常 p 会与参数 sed -n 一起运行～
s ：取代，可以直接进行取代的工作哩!通常这个 s 的动作可以搭配正规表示法!例如 1,20s/old/new/g 就是啦!

实例1 在“log.txt"的第4行后添加一行

实例2 将文件中的第2，3行删除并显示出来(注意，实际上”log.txt“文件并没有被修改)

实例3 将文件中的2，3行用”No 2-3 number“取代

实例4 匹配每一行是否有”is“，然后仅输出匹配的行的内容

实例5 匹配包含”is“的行，并将其中的’a‘替换为’A‘

{}内为执行的命令，每条命令之间用”;“隔开

实例6 多点编辑，将文件中的第3行删除，并将”test“替换为”TEST“

实例7 直接修改文件内容(危险动作)

sed 可以直接修改文件的内容，不必使用管道命令或数据流重导向! 不过，由於这个动作会直接修改到原始的文件，所以请你千万不要随便拿系统配置来测试!

在文件最后一行插入一行内容”How are you today“，并保存

四. awk

之所以叫AWK是因为其取了三位创始人 Alfred Aho，Peter Weinberger, 和 Brian Kernighan 的Family Name的首字符。

语法

awk [选项参数] 'script' var=value file(s)
awk [选项参数] -f scriptfile var=value file(s)

选项参数说明：

-F fs or --field-separator fs
指定输入文件折分隔符，fs是一个字符串或者是一个正则表达式，如-F:。
-v var=value or --asign var=value
赋值一个用户定义变量。
-f scripfile or --file scriptfile
从脚本文件中读取awk命令。
-mf nnn and -mr nnn
对nnn值设置内在限制，-mf选项限制分配给nnn的最大块数目;-mr选项限制记录的最大数目。这两个功能是Bell实验室版awk的扩展功能，在标准awk中不适用。
-W compact or --compat, -W traditional or --traditional
在兼容模式下运行awk。所以gawk的行为和标准的awk完全一样，所有的awk扩展都被忽略。
-W copyleft or --copyleft, -W copyright or --copyright
打印简短的版权信息。
-W help or --help, -W usage or --usage
打印全部awk选项和每个选项的简短说明。
-W lint or --lint
打印不能向传统unix平台移植的结构的警告。
-W lint-old or --lint-old
打印关于不能向传统unix平台移植的结构的警告。
-W posix
打开兼容模式。但有以下限制，不识别：/x、函数关键字、func、换码序列以及当fs是一个空格时，将新行作为一个域分隔符;操作符**和**=不能代替^和^=;fflush无效。
-W re-interval or --re-inerval
允许间隔正则表达式的使用，参考(grep中的Posix字符类)，如括号表达式[[:alpha:]]。
-W source program-text or --source program-text
使用program-text作为源代码，可与-f命令混用。
-W version or --version
打印bug报告信息的版本。

运算符

运算符	描述
= += -= = /= %= ^= *=	赋值
?:	C条件表达式
\|\|	逻辑或
&&	逻辑与
~ ~!	匹配正则表达式和不匹配正则表达式
< <= > >= != ==	关系运算符
空格	连接
+ -	加，减
* / &	乘，除与求余
+ - !	一元加，减和逻辑非
^ ***	求幂
++ --	增加或减少，作为前缀或后缀
$	字段引用
in	数组成员

实例1

实例2

实例3

实例4

内建变量

变量	描述
\$n	当前记录的第n个字段，字段间由FS分隔
\$0	完整的输入记录
ARGC	命令行参数的数目
ARGIND	命令行中当前文件的位置(从0开始算)
ARGV	包含命令行参数的数组
CONVFMT	数字转换格式(默认值为%.6g)ENVIRON环境变量关联数组
ERRNO	最后一个系统错误的描述
FIELDWIDTHS	字段宽度列表(用空格键分隔)
FILENAME	当前文件名
FNR	同NR，但相对于当前文件
FS	字段分隔符(默认是任何空格)
IGNORECASE	如果为真，则进行忽略大小写的匹配
NF	当前记录中的字段数
NR	当前记录数
OFMT	数字的输出格式(默认值是%.6g)
OFS	输出字段分隔符(默认值是一个空格)
ORS	输出记录分隔符(默认值是一个换行符)
RLENGTH	由match函数所匹配的字符串的长度
RS	记录分隔符(默认是一个换行符)
RSTART	由match函数所匹配的字符串的第一个位置
SUBSEP	数组下标分隔符(默认值是/034)