Linux tr 指令
tr 是 Linux 系统中一款轻量级且功能强大的文本处理工具，用于在标准输入中对字符进行转换、替换或删除。它是 Unix 哲学中“单一职责”工具的典范，广泛应用于 Shell 脚本、文本清洗、格式转换和数据预处理。tr（translate 的缩写）通过映射字符集实现灵活的字符操作，支持大小写转换、字符替换、重复字符压缩和字符删除等功能。结合管道（|），tr 可与其他命令（如 cat、grep、awk）无缝集成，处理从简单字符串到复杂日志的各种场景。
📚 什么是 tr 指令？
概述
tr 是一款 Linux/Unix 命令行工具，用于对标准输入（stdin）的字符进行转换、替换或删除，并将结果输出到标准输出（stdout）。它由 POSIX 标准定义，属于 GNU coreutils 软件包，几乎所有 Linux 发行版（如 Ubuntu、CentOS、Arch Linux）默认包含。tr 通过指定两个字符集（SET1 和 SET2）实现字符映射，或通过选项删除特定字符。tr 的设计注重简单性和高效性，特别适合处理文本流、格式化输出和数据清洗，无需复杂脚本或编程语言。它的核心优势在于快速处理字符级操作，适合 Shell 脚本和管道工作流。
核心概念
- 字符集（SET）：
tr操作的输入和输出字符集合，如[a-z]（小写字母）或[:digit:]（数字）。 - 映射（Translation）：将 SET1 中的字符替换为 SET2 中的对应字符，如
a替换为A。 - 删除（Deletion）：通过
-d选项移除指定字符。 - 压缩（Squeezing）：通过
-s选项压缩重复字符为单个字符。 - 标准输入/输出：
tr仅从 stdin 读取，输出到 stdout，不直接处理文件。 - 字符类：支持 POSIX 字符类，如
[:alpha:]（字母）、[:space:]（空白）。 - 退出状态：
- 成功：返回 0。
- 失败（如无效参数）：返回 1。
核心特点
- 轻量高效：专注于字符处理，资源占用低。
- 管道友好：与
echo、cat、grep等无缝集成。 - 灵活映射：支持一对一字符替换和范围转换。
- 跨平台：POSIX 标准，兼容 Linux、BSD、macOS。
- 脚本适用：易于嵌入 Shell 脚本。
- 多编码支持：处理 UTF-8 和其他编码的文本。
基本语法
tr [选项] SET1 [SET2]
参数说明
- SET1：源字符集，指定要替换或删除的字符。
- SET2：目标字符集，指定替换后的字符（若需要替换）。
- 选项：
-c, --complement：使用 SET1 的补集（非指定字符）。-d, --delete：删除 SET1 中的字符。-s, --squeeze-repeats：压缩 SET1 中重复的字符为单个。-t, --truncate-set1：截断 SET1 长度以匹配 SET2。--help：显示帮助信息。
- 字符集表示：
- 单个字符：如
abc（字符 a、b、c）。 - 范围：如
a-z（小写字母）、0-9（数字）。 - POSIX 类：如
[:upper:]（大写字母）、[:space:]（空白）。 - 八进制：如
\040（空格）。
- 单个字符：如
- 输入/输出：
- 从 stdin 读取，输出到 stdout。
- 文件处理需结合
cat或重定向。
输出行为
- 对每行输入的字符逐一处理，按 SET1 和 SET2 映射输出。
- 删除或压缩操作直接修改文本流。
- 错误（如 SET1 和 SET2 长度不匹配）输出到 stderr。
注意事项
-
标准输入限制：
-
tr不直接处理文件，需通过管道或重定向：cat file.txt | tr 'a' 'A'
-
-
字符集长度：
- 替换时，SET1 和 SET2 需匹配长度，或使用
-t截断。
- 替换时，SET1 和 SET2 需匹配长度，或使用
-
编码影响：
- 多字节字符（如 UTF-8 中文）可能导致意外行为。
-
大小写敏感：
a和A为不同字符，需明确指定。
-
性能：
- 适合中小型文本，大文件可能需
sed或awk。
- 适合中小型文本，大文件可能需
-
安全性：
- 验证输入数据，避免处理恶意文本。
🔧 tr 的常见用途
应用场景
- 文本转换：大小写转换、字符替换（如空格转下划线）。
- 数据清洗：删除无关字符、压缩空白。
- 日志处理：格式化日志字段或提取信息。
- 脚本开发：在 Shell 脚本中处理字符串。
- 密码生成：生成随机字符串或清理输入。
- 格式化输出：调整命令输出格式。
🛠️ 基础用法与示例
准备工作
以下示例假设运行在 Bash shell（如 Ubuntu 24.04，当前时间为 2025-06-12 13:22 CST）。测试环境为标准 Linux 系统（如 Ubuntu、CentOS），确保 tr 可用（tr --version）。示例使用临时文件 /tmp/data.txt 和管道操作，涉及文本、日志和命令输出。所有命令在终端或脚本中运行，假设系统支持 UTF-8 编码。
检查 tr
tr --version
输出示例：
tr (GNU coreutils) 9.4
创建测试文件
cat > /tmp/data.txt <<EOF
Hello, World!
This is a TEST.
123 ABC xyz
EOF
示例 1：大小写转换
命令
cat /tmp/data.txt | tr 'a-z' 'A-Z'
解释
- 将小写字母
[a-z]替换为大写[A-Z]。
输出示例
HELLO, WORLD!
THIS IS A TEST.
123 ABC XYZ
示例 2：字符替换
命令
echo "Hello, World!" | tr ',' ';'
解释
- 将逗号
,替换为分号;。
输出示例
Hello; World!
示例 3：删除字符
命令
cat /tmp/data.txt | tr -d 'o'
解释
-d删除字符o。
输出示例
Hell, Wrld!
This is a TEST.
123 ABC xyz
示例 4：压缩重复字符
命令
echo "Hello World!!!" | tr -s ' '
解释
-s压缩连续空格为单个空格。
输出示例
Hello World!!!
示例 5：补集操作
命令
echo "Hello123" | tr -c 'a-z' '_'
解释
-c选择小写字母[a-z]的补集（非小写字母），替换为_。
输出示例
Hello___
示例 6：处理数字
命令
echo "Phone: 123-456-7890" | tr -d '[:digit:]'
解释
- 删除所有数字
[:digit:]。
输出示例
Phone: ---
🚀 常用选项与功能
🔍 字符转换
| 选项 | 描述 |
|---|---|
SET1 SET2 | 将 SET1 的字符替换为 SET2 |
-t | 截断 SET1 以匹配 SET2 长度 |
示例
echo "abc" | tr -t 'abc' 'xyz'
📜 删除与压缩
| 选项 | 描述 |
|---|---|
-d | 删除 SET1 中的字符 |
-s | 压缩 SET1 中重复字符 |
-c | 使用 SET1 的补集 |
示例
echo "aabbcc" | tr -s 'a-c'
📁 字符集
| 表示 | 描述 |
|---|---|
a-z | 字母范围 |
[:alpha:] | 字母 |
[:digit:] | 数字 |
[:space:] | 空白字符 |
\n | 换行符 |
示例
echo "Test 123" | tr '[:lower:]' '[:upper:]'
🌟 高级用法
概述
tr 的高级用法涉及复杂字符映射、结合管道、处理多编码文本、日志清洗和自动化脚本，适合数据处理和系统管理。
🛡️ 1. 复杂字符映射
命令
echo "The year is 2025!" | tr 'a-zA-Z0-9' 'n-za-mN-ZA-M0-9'
解释
- 实现 ROT13 加密（字母旋转 13 位）。
输出示例
Gur lrne vf 2025!
🔍 2. 清理日志文件
测试文件
cat > /tmp/log.txt <<EOF
2025-06-12 13:00:01 [ERROR] 192.168.1.100: Connection failed
2025-06-12 13:00:02 [INFO] 192.168.1.101: Login successful
EOF
命令
cat /tmp/log.txt | tr -s '[:space:]' | tr '[]' '()'
解释
- 压缩空白，替换
[和]为(和)。
输出示例
2025-06-12 13:00:01 (ERROR) 192.168.1.100: Connection failed
2025-06-12 13:00:02 (INFO) 192.168.1.101: Login successful
🔄 3. 处理 CSV
测试文件
cat > /tmp/data.csv <<EOF
Alice,25,USA
Bob,30,UK
Charlie,35,Japan
EOF
命令
cat /tmp/data.csv | tr ',' ';'
解释
- 将 CSV 逗号分隔符替换为分号。
输出示例
Alice;25;USA
Bob;30;UK
Charlie;35;Japan
⚡ 4. 随机密码生成
命令
cat /dev/urandom | tr -dc 'a-zA-Z0-9' | head -c 12
解释
- 从
/dev/urandom提取字母和数字，生成 12 位密码。
输出示例
kX9mP4nJ2vL8
🔐 5. 自动化脚本
脚本
#!/bin/bash
INPUT=/tmp/data.txt
cat "$INPUT" | tr '[:lower:]' '[:upper:]' > /tmp/data_upper.txt
cat "$INPUT" | tr -d '[:punct:]' > /tmp/data_clean.txt
echo "Processed files: data_upper.txt, data_clean.txt"
解释
- 将文本转为大写并清理标点，保存到不同文件。
输出示例
Processed files: data_upper.txt, data_clean.txt
⚠️ 使用 tr 时的注意事项
-
标准输入:
-
tr不直接处理文件，需管道或重定向：tr 'a' 'A' < file.txt
-
-
字符集长度:
-
替换时 SET1 和 SET2 需匹配，或用
-t：echo "abc" | tr -t 'abcd' 'xy'
-
-
编码问题:
-
多字节字符可能导致错误：
echo "中文" | tr '中' '英' # 可能失败
-
-
顺序敏感:
-
字符映射按顺序处理：
echo "abc" | tr 'abc' 'xyz' # a->x, b->y, c->z
-
-
性能:
-
大文件处理较慢，考虑
sed：sed 's/a/A/g' large_file.txt
-
🛠️ 高级技巧与实战案例
概述
以下是高级技巧和实战案例，展示 tr 在复杂场景中的应用。
🖥️ 案例 1：格式化输出
命令
ps aux | tr -s '[:space:]' | cut -d ' ' -f 2,11-
解释
- 压缩
ps aux的空白，提取 PID 和命令。
输出示例
PID COMMAND
1234 /bin/bash
5678 /usr/bin/python3
📦 案例 2：清理文件名
脚本
#!/bin/bash
for file in *.txt; do
new_name=$(echo "$file" | tr '[:upper:]' '[:lower:]' | tr ' ' '_')
mv "$file" "$new_name"
done
解释
- 将文件名转为小写，空格替换为下划线。
输出示例
My File.txt重命名为my_file.txt。
🔒 案例 3：日志清洗
脚本
#!/bin/bash
cat /tmp/log.txt | tr -d '[:punct:]' | tr -s '[:space:]' > /tmp/log_clean.txt
解释
- 删除标点，压缩空白。
输出示例
20250612 130001 ERROR 1921681100 Connection failed
20250612 130002 INFO 1921681101 Login successful
📈 案例 4：批量处理
脚本
#!/bin/bash
for file in /tmp/*.txt; do
cat "$file" | tr '[:space:]' '\n' | sort | uniq > "${file%.txt}_unique.txt"
done
解释
- 将空格转为换行，排序去重。
输出示例
- 创建
/tmp/data_unique.txt。
🔧 案例 5：加密脚本
脚本
#!/bin/bash
encrypt() {
echo "$1" | tr 'A-Za-z' 'N-ZA-Mn-za-m'
}
decrypt() {
echo "$1" | tr 'N-ZA-Mn-za-m' 'A-Za-z'
}
echo "Original: Hello"
encrypted=$(encrypt "Hello")
echo "Encrypted: $encrypted"
echo "Decrypted: $(decrypt "$encrypted")"
解释
- 实现 ROT13 加密和解密。
输出示例
Original: Hello
Encrypted: Uryyb
Decrypted: Hello
📝 总结
tr 是 Linux 系统中简单而强大的文本处理工具，适用于字符转换、删除和压缩。本文从基础到高级，结合详细示例和注意事项，全面介绍了 tr 的功能。无论是格式化文本、清洗日志还是嵌入 Shell 脚本，tr 都能提供高效解决方案。
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