通过几个例子看sed的模式空间与保持空间

SED之所以能以行为单位的编辑或修改文本，其原因在于它使用了两个空间：一个是活动的“模式空间（pattern space）”，另一个是起辅助作用的“暂存缓冲区（holdingspace）这2个空间的使用。

sed编辑器逐行处理文件，并将输出结果打印到屏幕上。sed命令将当前处理的行读入模式空间（pattern space）进行处理，sed在该行上执行完所有命令后就将处理好的行打印到屏幕上（除非之前的命令删除了该行），sed处理完一行就将其从模式空间中删除，然后将下一行读入模式空间，进行处理、显示。处理完文件的最后一行，sed便结束运行。sed在临时缓冲区（模式空间）对文件进行处理，所以不会修改原文件，除非显示指明-i选项。

sed之所以能以行为单位的编辑或修改文本，其原因在于它使用了两个空间：一个是活动的“模式空间（pattern space）”，另一个是起辅助作用的“保持空间（hold space）这2个空间的使用。

模式空间：可以想成工程里面的流水线，数据之间在它上面进行处理，用于处理文本行。

保持空间：可以想象成仓库，我们在进行数据处理的时候，作为数据的暂存区域，用于保留文本行，是保存已经处理过的输入行，默认有一个空行。

与模式空间和暂存空间（hold space）相关的命令：

n 输出模式空间行，读取下一行替换当前模式空间的行，执行下一条处理命令而非第一条命令。

N 读入下一行，追加到模式空间行后面，此时模式空间有两行。

h 把模式空间的内容复制到保留空间，覆盖模式

H 把模式空间的内容追加到保留空间，追加模式

g 把保留空间的内容复制到模式空间，覆盖模式

G 把保留空间的内容追加到模式空间，追加模式

x 将暂存空间的内容于模式空间里的当前行互换。

！ 对所选行以外的所有行应用命令。

注意：暂存空间里默认存储一个空行。

例子一 
sed G 
在文件每一行下面输出一个空行

代码:

$ cat foo 
11111111111111 
22222222222222 
33333333333333 
44444444444444 
55555555555555

$ sed G foo 
11111111111111

22222222222222

33333333333333

44444444444444

55555555555555

解释：

sed 中 G 的用法 
The G function appends the contents of the holding area to the contents of the pattern space. The former and new contents are separated by a newline. The maximum number of addresses is two.

hold space : 保持空间（或者叫保留空间、缓冲区）,初始为空 
pattern space ：模式空间

在上面的例子中，将为空的hold space附加到文件的每一行后面，所以结果是每一行后面多了一个空行

引申出： 
sed '/^$/d;G' 
在文件的每一个非空行下面输出一个空行 
sed '/^$/d;G;G' 
在文件的每一个非空行下面输出两个空行

代码:

$ cat foo 
11111111111111 
22222222222222

33333333333333 
44444444444444 
55555555555555

$ sed '/^$/d;G' foo 
11111111111111

22222222222222

33333333333333

44444444444444

55555555555555

注：有时会有一些由空格符或者TAB组成的空行，前面的正则式 ^$ 就不能匹配到这样的行，则可以这样 
sed '/[[:space:]]/d;G'

例子二 
sed '/regex/{x;p;x;}' 
在匹配regex的所有行前面插入一个空行

代码:

$ cat foo 
11111111111111 
22222222222222 
test33333333333333 
44444444444444 
55555555555555

$ sed '/test/{x;p;x;}' foo 
11111111111111 
22222222222222

test33333333333333 
44444444444444 
55555555555555 

解释： 
sed 中 x 的用法 
The exchange function interchanges the contents of the pattern space and the holding area. The maximum number of addresses is two. 
即交换保持空间hold space和模式空间pattern space的内容

sed 中 p 的作用是把模式空间复制到标准输出。

分析一下该命令执行过程中保持空间和模式空间的内容

命令 保持空间 模式空间 
x 执行前:null 执行后:test\n 执行前:test\n 执行后:null 
p 执行前:null 执行后:test\n 执行前:test\n 执行后:null 输出一个空行 
x 执行前:test\n 执行后:null 执行前:null 执行后:test\n

(注：把test所在的行简写为test了)

引申： 
可以试验一下 sed '/test/{x;p;}' foo 或者 sed '/test/{p;x;}' foo 等，看看结果，体会两个空间的变化

相应的： 
sed '/regex/G' 是在匹配regex的所有行下面输出一个空行 
sed '/regex/{x;p;x;G;}' 是在匹配regex的所有行前面和下面都输出一个空行

例子三 
sed 'n;G;' 
在文件的偶数行下面插入一个空行

代码:

$ cat foo 
11111111111111 
22222222222222 
33333333333333 
44444444444444 
55555555555555

$ sed 'n;G;' foo 
11111111111111 
22222222222222

33333333333333 
44444444444444

55555555555555 

解释： 
sed 中 n 的用法：将模式空间拷贝于标准输出。用输入的下一行替换模式空间。

执行 n 以后将第一行输出到标准输出以后，然后第二行进入模式空间，根据前面对 G 的解释，会在第二行后面插入一个空行，然后输出；再执行 n 将第三行输出到标准输出，然后第四行进入模式空间，并插入空行，依此类推

相应的： 
sed 'n;n;G' 表示在文件的第 3,6,9,12,... 行后面插入一个空行 
sed 'n;n;n;G' 表示在文件的第 4,8,12,16,... 行后面插入一个空行 
sed 'n;d' 表示删除文件的偶数行

例子四 
sed '$!N;$!D' 
输出文件最后2行，相当于 tail -2 foo

代码:

$ cat foo 
11111111111111 
22222222222222 
33333333333333 
44444444444444 
55555555555555

$ sed '$!N;$!D' foo 
44444444444444 
55555555555555

解释：

D 删除模式空间内第一个 newline 字母 \n 前的资料。 
N 把输入的下一行添加到模式空间中。

sed '$!N;$!D' : 对文件倒数第二行以前的行来说，N 将当前行的下一行放到模式空间中以后，D 就将模式空间的内容删除了；到倒数第二行的时候，将最后一行附加到倒数第二行下面，然后最后一行不执行 D ，所以文件的最后两行都保存下来了。

还有 N 的另外一种用法

代码:

$ sed = foo | sed N 
1 
11111111111111 
2 
22222222222222 
3 
33333333333333 
4 
44444444444444 
5 
55555555555555

$ sed = foo | sed 'N;s/\n/   /' 
1       11111111111111 
2       22222222222222 
3       33333333333333 
4       44444444444444 
5       55555555555555 

解释： 
N 的作用是加上行号，可以用于格式化输出文件

例子五 
sed '1!G;h;$!d' 
sed -n '1!G;h;$p' 
将文件的行反序显示，相当于 tac 命令(有些平台没有这个命令)

代码:

$ cat foo 
11111111111111 
22222222222222 
33333333333333

$ sed '1!G;h;$!d' foo 
33333333333333 
22222222222222 
11111111111111

$ sed -n '1!G;h;$p' foo 
33333333333333 
22222222222222 
11111111111111 

解释： 
sed 中 h 用法：h 
The h (hold) function copies the contents of the pattern space into a holding area, destroying any previous contents of the holding area. 
意思是将模式空间的内容保存到保持空间中去

sed 中的 d 表示删除模式空间。

1!G表示除了第一行以外，其余行都执行G命令；$!d表示除了最后一行以外，其余行都执行d命令。

看一下sed '1!G;h;$!d'命令执行过程中保持空间与模式空间的变化:

命令 保持空间 模式空间 
第一行 h;d 执行前:null 执行后:1111\n 执行前:1111\n 执行后:null 
第二行 G;h;d 执行前:1111 执行后:2222\n1111\n 执行前:2222\n 执行后:null 
第二行 G;h 执行前:2222\1111\n 执行后:3333\n2222\n\1111\n 执行前:3333\n 执行后:3333\n2222\n\1111\n

(注：把各个行简写了)

这样输出以后就是文件的反序了。

题外话：在vi中对一个文件进行反序显示的命令是 :g/./m0 , 意思是按照文件正常顺序每找到一行，就把该行放到文件的最上面一行去，这样循环一下正好把文件的行反序显示了。

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