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超越單行的 awk 腳本，學習如何做郵件合并和字數統計。

awk 是 Unix 和 Linux 用戶工具箱中最古老的工具之一。awk 由 Alfred Aho、Peter Weinberger 和 Brian Kernighan（即工具名稱中的 A、W 和 K）在 20 世紀 70 年代創建，用于復雜的文本流處理。它是流編輯器 sed 的配套工具，后者是為逐行處理文本文件而設計的。awk 支持更復雜的結構化程序，是一門完整的編程語言。

本文將介紹如何使用 awk 完成更多結構化的復雜任務，包括一個簡單的郵件合并程序。

awk 的程序結構

awk 腳本是由 {}（大括號）包圍的功能塊組成，其中有兩個特殊的功能塊，BEGIN 和 END，它們在處理第一行輸入流之前和最后一行處理之后執行。在這兩者之間，塊的格式為：

模式 { 動作語句 }

當輸入緩沖區中的行與模式匹配時，每個塊都會執行。如果沒有包含模式，則函數塊在輸入流的每一行都會執行。

另外，以下語法可以用于在 awk 中定義可以從任何塊中調用的函數。

function 函數名(參數列表) { 語句 }

這種模式匹配塊和函數的組合允許開發者結構化的 awk 程序，以便重用和提高可讀性。

awk 如何處理文本流

awk 每次從輸入文件或流中一行一行地讀取文本，并使用字段分隔符將其解析成若干字段。在 awk 的術語中，當前的緩沖區是一個記錄。有一些特殊的變量會影響 awk 讀取和處理文件的方式：

• FS（字段分隔符field separator）。默認情況下，這是任何空格字符（空格或制表符）。
• RS（記錄分隔符record separator）。默認情況下是一個新行（n）。
• NF（字段數number of fields）。當 awk 解析一行時，這個變量被設置為被解析出字段數。
• $0: 當前記錄。
• $1、$2、$3 等：當前記錄的第一、第二、第三等字段。
• NR（記錄數number of records）。迄今已被 awk 腳本解析的記錄數。

影響 awk 行為的變量還有很多，但知道這些已經足夠開始了。

單行 awk 腳本

對于一個如此強大的工具來說，有趣的是，awk 的大部分用法都是基本的單行腳本。也許最常見的 awk 程序是打印 CSV 文件、日志文件等輸入行中的選定字段。例如，下面的單行腳本從 /etc/passwd 中打印出一個用戶名列表：

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

如上所述，$1 是當前記錄中的第一個字段。-F 選項將 FS 變量設置為字符 :。

字段分隔符也可以在 BEGIN 函數塊中設置：

awk 'BEGIN { FS=":" } {print $1 }' /etc/passwd

在下面的例子中，每一個 shell 不是 /sbin/nologin 的用戶都可以通過在該塊前面加上匹配模式來打印出來：

awk 'BEGIN { FS=":" } ! /\/sbin\/nologin/ {print $1 }' /etc/passwd

awk 進階：郵件合并

現在你已經掌握了一些基礎知識，嘗試用一個更具有結構化的例子來深入了解 awk：創建郵件合并。

郵件合并使用兩個文件，其中一個文件（在本例中稱為 email_template.txt）包含了你要發送的電子郵件的模板：

From: Program committee <pc@event.org>
To: {firstname} {lastname} <{email}>
Subject: Your presentation proposal
 
Dear {firstname},
 
Thank you for your presentation proposal:
  {title}
 
We are pleased to inform you that your proposal has been successful! We
will contact you shortly with further information about the event
schedule.
 
Thank you,
The Program Committee

而另一個則是一個 CSV 文件（名為 proposals.csv），里面有你要發送郵件的人：

firstname,lastname,email,title
Harry,Potter,hpotter@hogwarts.edu,"Defeating your nemesis in 3 easy steps"
Jack,Reacher,reacher@covert.mil,"Hand-to-hand combat for beginners"
Mickey,Mouse,mmouse@disney.com,"Surviving public speaking with a squeaky voice"
Santa,Claus,sclaus@northpole.org,"Efficient list-making"

你要讀取 CSV 文件，替換第一個文件中的相關字段（跳過第一行），然后把結果寫到一個叫 acceptanceN.txt 的文件中，每解析一行就遞增文件名中的 N。

把 awk 程序寫在一個叫 mail_merge.awk 的文件中。在 awk 腳本中的語句用 ; 分隔。第一個任務是設置字段分隔符變量和其他幾個腳本需要的變量。你還需要讀取并丟棄 CSV 中的第一行，否則會創建一個以 Dear firstname 開頭的文件。要做到這一點，請使用特殊函數 getline，并在讀取后將記錄計數器重置為 0。

BEGIN {
  FS=",";
  template="email_template.txt";
  output="acceptance";
  getline;
  NR=0;
}

主要功能非常簡單：每處理一行，就為各種字段設置一個變量 —— firstname、lastname、email 和 title。模板文件被逐行讀取，并使用函數 sub 將任何出現的特殊字符序列替換為相關變量的值。然后將該行以及所做的任何替換輸出到輸出文件中。

由于每行都要處理模板文件和不同的輸出文件，所以在處理下一條記錄之前，需要清理和關閉這些文件的文件句柄。

{
        # 從輸入文件中讀取關聯字段
        firstname=$1;
        lastname=$2;
        email=$3;
        title=$4;
 
        # 設置輸出文件名
        outfile=(output NR ".txt");
 
        # 從模板中讀取一行，替換特定字段，
        # 并打印結果到輸出文件。
        while ( (getline ln < template) > 0 )
        {
                sub(/{firstname}/,firstname,ln);
                sub(/{lastname}/,lastname,ln);
                sub(/{email}/,email,ln);
                sub(/{title}/,title,ln);
                print(ln) > outfile;
        }
 
        # 關閉模板和輸出文件，繼續下一條記錄
        close(outfile);
        close(template);
}

你已經完成了! 在命令行上運行該腳本：

awk -f mail_merge.awk proposals.csv

或

awk -f mail_merge.awk < proposals.csv

你會在當前目錄下發現生成的文本文件。

awk 進階：字頻計數

awk 中最強大的功能之一是關聯數組，在大多數編程語言中，數組條目通常由數字索引，但在 awk 中，數組由一個鍵字符串進行引用。你可以從上一節的文件 proposals.txt 中存儲一個條目。例如，在一個單一的關聯數組中，像這樣：

        proposer["firstname"]=$1;
        proposer["lastname"]=$2;
        proposer["email"]=$3;
        proposer["title"]=$4;

這使得文本處理變得非常容易。一個使用了這個概念的簡單的程序就是詞頻計數器。你可以解析一個文件，在每一行中分解出單詞（忽略標點符號），對行中的每個單詞進行遞增計數器，然后輸出文本中出現的前 20 個單詞。

首先，在一個名為 wordcount.awk 的文件中，將字段分隔符設置為包含空格和標點符號的正則表達式：

BEGIN {
        # ignore 1 or more consecutive occurrences of the characters
        # in the character group below
        FS="[ .,:;()<>{}@!\"'\t]+";
}

接下來，主循環函數將遍歷每個字段，忽略任何空字段（如果行末有標點符號，則會出現這種情況），并遞增行中單詞數：

{
        for (i = 1; i <= NF; i++) {
                if ($i != "") {
                        words[$i]++;
                }
        }
}

最后，處理完文本后，使用 END 函數打印數組的內容，然后利用 awk 的能力，將輸出的內容用管道輸入 shell 命令，進行數字排序，并打印出 20 個最常出現的單詞。

END {
        sort_head = "sort -k2 -nr | head -n 20";
        for (word in words) {
                printf "%s\t%d\n", word, words[word] | sort_head;
        }
        close (sort_head);
}

在這篇文章的早期草稿上運行這個腳本，會產生這樣的輸出：

[dneary@dhcp-49-32.bos.redhat.com]$ awk -f wordcount.awk < awk_article.txt
the     79
awk     41
a       39
and     33
of      32
in      27
to      26
is      25
line    23
for     23
will    22
file    21
we      16
We      15
with    12
which   12
by      12
this    11
output  11
function        11

下一步是什么？

如果你想了解更多關于 awk 編程的知識，我強烈推薦 Dale Dougherty 和 Arnold Robbins 所著的《Sed 和 awk》這本書。

awk 編程進階的關鍵之一是掌握“擴展正則表達式”。awk 為你可能已經熟悉的 sed 正則表達式語法提供了幾個強大的補充。

另一個學習 awk 的好資源是 GNU awk 用戶指南。它有一個完整的 awk 內置函數庫的參考資料，以及很多簡單和復雜的 awk 腳本的例子。