sed 保持空间命令之 g、G 的执行逻辑

1. 将保持空间的内容复制到模式空间

2. 在每行后面加一空行

3. 模式空间到保持空间的逐行复制、隔行匹配、并行打印

4. 用 sed 加行号并模拟 tac

sed 有两个内置的存储空间：

模式空间：该空间是 sed 内置的一个缓冲区，是 sed 执行的正常流程中，暂存当前处理行的空间。每处理完一行都会清空模式空间再读取下一行。模式空间初始为空。
保持空间：保持空间是另外一个缓冲区，用来存放临时数据，以便在后续处理中使用。与模式空间不同，保持空间的内容不会在循环中被删除。不能在保持空间上执行普通的 sed 命令。保持空间初始为一个换行符。

命令 g（get）把保持空间的内容复制到模式空间。假定当前模式空间内容为“line 1”，保持空间内容为“line 2”，执行命令 g 之后，模式空间内容变为“line 2”，保持空间内容仍然为“line 2”。

1. 将保持空间的内容复制到模式空间

示例文本 empnametitle.txt 的内容如下：

John Doe
CEO
Jason Smith
IT Manager
Raj Reddy
Sysadmin
Anand Ram
Developer
Jane Miller
Sales Manager

在这个文件中，每个员工的姓名和职位位于连续的两行内。下面的命令打印管理者的名称。

#sed -n -e '/Manager/!h' -e '/Manager/{g;p}' empnametitle.txt
Jason Smith
Jane Miller
#

本例中:

/Manager/!h 的作用是如果模式空间内容不包含关键字 Manager，那么就把它复制到保持空间。
/Manager/{g;p} 的作用是如果模式空间内容包含关键字 Manager，则把保持空间的内容复制到模式空间中，然后打印出来。

完整的执行流程如下表所示。

循环次数	模式空间	保持空间	操作
1	John Doe John Doe 空	\n John Doe John Doe	h =>
2	CEO CEO 空	John Doe CEO CEO	h =>
3	Jason Smith Jason Smith 空	CEO Jason Smith Jason Smith	h =>
4	IT Manager IT Manager Jason Smith\nIT Manager 空	Jason Smith Jason Smith\nIT Manager IT Manager IT Manager	H => x => p Jason Smith\nIT Manager =>
5	Raj Reddy Raj Reddy 空	IT Manager Raj Reddy Raj Reddy	h =>
6	Sysadmin Sysadmin 空	Raj Reddy Sysadmin Sysadmin	h =>
7	Anand Ram Anand Ram 空	Sysadmin Anand Ram Anand Ram	h =>
8	Developer Developer 空	Anand Ram Developer Developer	h =>
9	Jane Miller Jane Miller 空	Developer Jane Miller Jane Miller	h =>
10	Sales Manager Sales Manager Jane Miller\n Sales Manager	Jane Miller Jane Miller \nSales Manager Sales Manager	H => x => p Jane Miller\n Sales Manager

也可以把命令保存到 sed 脚本中执行：

创建内容如下的脚本文件 g.sed

#!/bin/sed -nf
/Manager/!h
/Manager/{g;p}

修改脚本文件的模式为可执行
```
chmod u+x g.sed
```

执行脚本

#./g.sed empnametitle.txt
Jason Smith
Jane Miller
#

大写 G 命令把当前保持空间的内容作为新行追加到模式空间中。模式空间的内容不会被覆盖，该命令在模式空间后面加上换行符 \n，然后把保持空间内容追加进去。G 和 g 的用法类似于 H 和 h，小写命令替换原来的内容，大写命令追加原来的内容。

假定当前模式空间内容为“line 1”，保持空间内容为“line 2”，命令 G 执行后，模式空间内容变为“line 1\nline 2”，同时保持空间内容不变，仍然为“line 2”。

2. 在每行后面加一空行

#echo -e "line1\nline2\nline3" | sed 'G'
line1

line2

line3

#

3. 模式空间到保持空间的逐行复制、隔行匹配、并行打印

示例文本 empnametitle.txt 的内容如下：

John Doe
CEO
Jason Smith
IT Manager
Raj Reddy
Sysadmin
Anand Ram
Developer
Jane Miller
Sales Manager

在这个文件中，每个员工的姓名和职位位于连续的两行内。下面的命令在同一行上打印以冒号分割的管理者的名称和职位。

#sed -n -e '/Manager/!h' -e '/Manager/{x;G;s/\n/:/;p}' empnametitle.txt
Jason Smith:IT Manager
Jane Miller:Sales Manager
#

本例中：

/Manager/!h 的作用是如果模式空间内容不包含关键字 Manager，那么就把它复制到保持空间。
/Manager/{x;G;s/\n/:/;p} 的作用是如果模式空间包含 Manager，那么：
- x 交换模式空间和保持空间的内容。
- G 把保持空间的内容追加到模式空间。
- s/\n/:/ 在模式空间中，把换行符替换为冒号。
- p 打印模式空间内容。

完整的执行流程如下表所示。

循环次数	模式空间	保持空间	操作
1	John Doe John Doe 空	\n John Doe John Doe	h =>
2	CEO CEO 空	John Doe CEO CEO	h =>
3	Jason Smith Jason Smith 空	CEO Jason Smith Jason Smith	h =>
4	IT Manager Jason Smith Jason Smith\nIT Manager Jason Smith:IT Manager 空	Jason Smith IT Manager IT Manager IT Manager IT Manager	x => G => s/\n/:/ => p Jason Smith:IT Manager =>
5	Raj Reddy Raj Reddy 空	IT Manager Raj Reddy Raj Reddy	h =>
6	Sysadmin Sysadmin 空	Raj Reddy Sysadmin Sysadmin	h =>
7	Anand Ram Anand Ram 空	Sysadmin Anand Ram Anand Ram	h =>
8	Developer Developer 空	Anand Ram Developer Developer	h =>
9	Jane Miller Jane Miller 空	Developer Jane Miller Jane Miller	h =>
10	Sales Manager Jane Miller Jane Miller\nSales Manager Jane Miller:Sales Manager	Jane Miller Sales Manager Sales Manager Sales Manager	x => G => s/\n/:/ => p Jane Miller:Sales Manager

注意：如果舍去命令 x，即使用 /Manager/{G;s/\n/:/;p}，那么结果会由“雇员职位: 雇员名称”变成”雇员名称: 雇员职位”。

也可把上述命令写到 sed 脚本中然后执行:

创建内容如下的脚本文件 G-upper.sed

#!/bin/sed -nf
/Manager/!h
/Manager/{x;G;s/\n/:/;p}

修改脚本文件的模式为可执行
```
chmod u+x G-upper.sed
```

执行脚本

#./G-upper.sed empnametitle.txt
Jason Smith:IT Manager
Jane Miller:Sales Manager
#

4. 用 sed 加行号并模拟 tac

cat -n 可以加行号，tac 可以按行反转输出，例如：

#echo -e "line1\nline2\nline3\nline4\nline5" | cat -n | tac
     5	line5
     4	line4
     3	line3
     2	line2
     1	line1
#

用 sed 也可以达到相同的效果：

#echo -e "line1\nline2\nline3\nline4\nline5" | sed '=' | sed 'N;s/\n/  /g;s/^/     /g;' | sed -n '1!G;h;$p'
     5  line5
     4  line4
     3  line3
     2  line2
     1  line1
#

第一个 sed 命令用于在每行前面加行号：

#echo -e "line1\nline2\nline3\nline4\nline5" | sed '='
1
line1
2
line2
3
line3
4
line4
5
line5
#

第二个 sed 命令将行号与正文拼成一行，并对标 cat -n 的输出添加相应的空格：

#echo -e "line1\nline2\nline3\nline4\nline5" | sed '=' | sed 'N;s/\n/  /g;s/^/     /g;'
     1  line1
     2  line2
     3  line3
     4  line4
     5  line5
#

N 命令将下一行添加到模式空间中，结果是当前读入行和用 N 命令添加的下一行拼成“一行”：

1\nline1
2\nline2
3\nline3
4\nline4
5\nline5

s/\n/ /g;s/^/ /g; 命令将 \n 替换成两个空格，并在行头添加四个空格，为的是让输出和 cat -n 完全一样。

最后的 sed -n '1!G;h;$p' 命令模拟 tac 反转输出行，这个命令的工作原理是：

1!G：对于不是第一行的每一行，将保持空间的内容追加到模式空间。由于在第一行之前没有内容在保持空间中，所以这一行对第一行没有影响。
h：将模式空间的内容复制到保持空间中。
$p：在文件的最后一行，打印模式空间的内容。

完整的执行流程如下表所示（为简化演示，没显示行头的空格）。

循环次数

模式空间

保持空间

操作

1 line1

空

1 line1

h =>

2 line2

2 line2\n1 line1

空

1 line1

2 line2\n1 line1

G =>

h =>

3 line3

3 line3\n2 line2\n1 line1

空

2 line2\n1 line1

3 line3\n2 line2\n1 line1

G =>

h =>

4 line4

4 line4\n3 line3\n2 line2\n1 line1

空

3 line3\n2 line2\n1 line1

4 line4\n3 line3\n2 line2\n1 line1

G =>

h =>

5 line5

5 line5\n4 line4\n3 line3\n2 line2\n1 line1

4 line4\n3 line3\n2 line2\n1 line1

5 line5\n4 line4\n3 line3\n2 line2\n1 line1

G =>

h =>

p 5 line5\n4 line4\n3 line3\n2 line2\n1 line1

但是需要注意，这种方法实际上是在文件处理完成后才输出反转的内容，而不是在读取文件时逐行反转。对于真正的逐行反向输出，应该考虑使用 tac 或者编写一个小的脚本（如使用 awk、perl 或 bash）来实现。例如，使用 awk 实现逐行反向输出的脚本可能如下所示：

awk '{lines[NR] = $0} END {for (i=NR; i>0; i--) print lines[i]}' filename

这个 awk 脚本将文件的每一行存储在数组 lines 中，然后在文件处理完成后，从数组的末尾开始向前遍历并打印每一行，从而实现反向输出的效果。