sed 命令详解：文本编辑流处理实战

前言

sed（Stream Editor，流编辑器）是 Linux/Unix 三大文本处理工具之一，擅长对文本做逐行编辑：替换、删除、插入、打印。它和 awk 的最大区别在于------sed 更专注于"编辑"，awk 更专注于"分析计算"。

很多同学对 sed 的印象停留在 sed 's/old/new/'，但 sed 的能力远不止替换。本文系统讲解 sed 的语法、地址定位、编辑命令、模式空间与保持空间、多行处理，最后配实战案例。

本文基于 GNU sed，CentOS / Ubuntu 默认自带。文末会专门说明 GNU sed 与 Mac BSD sed 的差异。

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目录

• [一、sed 是什么](#一、sed 是什么)
• 二、基本语法
• 三、工作流程：模式空间与保持空间
• 四、地址定位
• 五、核心编辑命令
• [六、替换命令 s 深度解析](#六、替换命令 s 深度解析)
• 七、多行处理
• 八、保持空间实战
• 九、常用选项
• 十、实战案例
• 十一、常见坑与最佳实践
• [十二、sed vs awk vs grep 选型](#十二、sed vs awk vs grep 选型)
• 十三、速查表

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一、sed 是什么

sed 的设计哲学 ：把输入当作文本流，逐行 读取到"模式空间"，在模式空间中执行编辑命令，然后把结果输出。默认不修改原文件。

特点：

• 非交互式（脚本化、可批量）
• 按行处理，内存占用小
• 编辑能力强，适合"改"文本
• 配合正则，威力巨大

一句话定位：

• 想找 文本 → grep
• 想改 文本 → sed
• 想算 数据 → awk

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二、基本语法

sed [选项] '地址 命令' 文件
sed [选项] -e '命令1' -e '命令2' 文件
sed [选项] -f script.sed 文件

• 地址：决定命令作用在哪些行（可省略，省略则作用于所有行）
• 命令 ：p d s a i c 等编辑动作
• 选项 ：-n -i -e -f -r 等

最简单的例子

# 替换每行第一个匹配的 old 为 new
sed 's/old/new/' file.txt

# 全局替换（每行所有匹配）
sed 's/old/new/g' file.txt

# 打印第 5 行
sed -n '5p' file.txt

# 删除第 3 到 10 行
sed '3,10d' file.txt

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三、工作流程：模式空间与保持空间

理解 sed 的核心是理解两个概念：

┌──────────────────────────────────────────────┐
│                 输入流                        │
└────────────────┬─────────────────────────────┘
                 ▼
        ┌────────────────┐
        │   读入一行      │
        └────────┬───────┘
                 ▼
┌──────────────────────────────────────────────┐
│              模式空间 (Pattern Space)          │
│   当前正在处理的"工作区"，命令都在这里执行     │
└────────┬──────────────────────────────────────┘
         │  执行完该行的所有命令
         ▼
┌────────────────┐         ┌────────────────────┐
│ 输出结果(默认)  │         │  保持空间 (Hold     │
└────────┬───────┘         │  Space)------额外的     │
         │                 │  暂存区，跨行保存    │
         ▼                 └────────────────────┘
      下一行

• 模式空间：每一行读进来处理的工作区，处理完默认输出，然后清空
• 保持空间：一个额外的暂存区，可以跨行保存数据（类似"剪贴板"）

关键 ：默认情况下，sed 处理完一行后输出模式空间的内容 。这是很多人用 sed -n 时困惑的根源。

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四、地址定位

地址决定"命令作用在哪些行"，有四种写法：

4.1 单个行号

sed '5d' file.txt          # 删除第 5 行
sed -n '3p' file.txt       # 打印第 3 行

4.2 行号范围

sed '3,7d' file.txt        # 删除第 3 到 7 行
sed -n '10,20p' file.txt   # 打印第 10 到 20 行
sed '1,/pattern/d' file.txt # 从第 1 行删到第一次匹配 pattern

4.3 正则匹配

sed '/ERROR/d' file.txt          # 删除包含 ERROR 的行
sed '/^#/d' file.txt             # 删除注释行
sed '/^$/d' file.txt             # 删除空行
sed '/start/,/end/d' file.txt    # 删除从 start 到 end 之间的行

4.4 组合与取反

# 多地址组合
sed '/^#/d; /^$/d' file.txt      # 删除注释行和空行

# 取反 !（对不匹配的行执行命令）
sed '/ERROR/!d' file.txt         # 只保留包含 ERROR 的行（等同 grep ERROR）

# 行号 + 正则
sed '1,5s/old/new/' file.txt     # 只在前 5 行做替换

# 步长（GNU 扩展）
sed '1~2p' file.txt              # 打印奇数行（第 1,3,5... 行）
sed '0~3d' file.txt              # 删除每 3 行中的第 3 行

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五、核心编辑命令

命令	含义	示例
p	打印	sed -n '5p'
d	删除	sed '/^$/d'
s	替换	sed 's/old/new/'
a\	在当前行后追加	sed '/pattern/a\new line'
i\	在当前行前插入	sed '/pattern/i\new line'
c\	替换整行	sed '/pattern/c\replacement'
y	字符转换（类似 tr）	sed 'y/abc/ABC/'
=	打印行号	sed '/pattern/='
q	退出	sed '10q'
r file	读入文件并插入	sed '/pattern/r insert.txt'
w file	写入文件	sed '/pattern/w out.txt'
n	读入下一行	---
N	追加下一行到模式空间	---
h/H	复制/追加模式空间到保持空间	---
g/G	复制/追加保持空间到模式空间	---
x	交换模式空间和保持空间	---

5.1 追加 / 插入 / 替换整行

# 在匹配行后面追加
sed '/^\[section\]/a\new_key = value' config.conf

# 在匹配行前面插入
sed '/^server {/i\# 这是注释' nginx.conf

# 替换整行
sed '/old_line/c\new_line_content' file.txt

# 多行追加（GNU 扩展用 \n）
sed '/pattern/a\line1\nline2' file.txt

5.2 字符转换 y

# 类似 tr：a→A, b→B, c→C
sed 'y/abc/ABC/' file.txt

# 把所有小写转大写
sed 'y/abcdefghijklmnopqrstuvwxyz/ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ/' file.txt

5.3 打印行号

# 在匹配行前面打印行号
sed '/ERROR/=' app.log

# 打印行号 + 内容（类似 cat -n | grep）
sed -n '/ERROR/{=;p}' app.log

5.4 读入与写出

# 在匹配行后插入另一个文件的内容
sed '/#INSERT/r extra.conf' main.conf

# 把匹配的行写到文件
sed -n '/ERROR/w errors_only.log' app.log

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六、替换命令 s 深度解析

s 是 sed 最常用的命令，完整语法：

s/正则/替换/标志

6.1 标志位

标志	含义
g	全局替换（一行所有匹配）
n	只替换第 n 个匹配
p	只打印发生替换的行（配合 -n）
i 或 I	忽略大小写
w file	把替换结果写到文件

# 只替换每行第 2 个匹配
sed 's/old/new/2' file.txt

# 全局 + 忽略大小写
sed 's/error/ERROR/gi' file.txt

# 只打印发生替换的行
sed -n 's/old/new/p' file.txt

6.2 分隔符选择

s 命令的分隔符不一定要用 /，可以用任意字符（通常用 # 或 |）：

# 路径里带斜杠，用 # 做分隔符更清晰
sed 's#/old/path#/new/path#g' file.txt

# 或 | 
sed 's|http://old.com|https://new.com|g' file.txt

6.3 分组与后向引用

用 \(...\)（基础正则）或 ()（扩展正则 -r）捕获分组，用 \1 \2 引用：

# 交换第一列和第二列
sed -r 's/([^,]*),([^,]*)/\2,\1/' data.csv

# 给版本号加 v 前缀
sed -r 's/([0-9]+\.[0-9]+\.[0-9]+)/v\1/' versions.txt

# 提取并重组日期
sed -r 's/([0-9]{4})-([0-9]{2})-([0-9]{2})/\3\/\2\/\1/' dates.txt

6.4 & 引用整个匹配

# 给所有数字加方括号
sed -r 's/[0-9]+/[&]/g' file.txt

# 把 ERROR 变成 **ERROR**
sed 's/ERROR/**&**/g' app.log

6.5 特殊替换（GNU 扩展）

# \u \l 转大写/小写下一个字符
sed 's/\([a-z]\)/\u&/g' file.txt    # 每个单词首字母大写

# \U \L 转大写/小写后续所有字符
sed 's/\(.*\)/\U&/' file.txt         # 整行转大写

# \1\2 等后向引用

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七、多行处理

sed 默认按行处理，但有些场景需要跨行（比如 XML、多行注释）。

7.1 相关命令

命令	作用
N	读入下一行并追加到模式空间（用换行符 \n 连接）
P	打印模式空间的第一行（到第一个换行符）
D	删除模式空间第一行，然后回到脚本开头
n	读入下一行替换当前模式空间

7.2 跨行替换

# 把 "line1\nline2" 替换成 "line1 line2"
sed 'N;s/\n/ /' file.txt

# 删除多行注释 /* ... */
sed '/\/\*/,/\*\//d' code.c

# 合并连续的空行为一个
sed '/^$/{N;/^\n$/d}' file.txt

7.3 滑动窗口

# 每次处理两行，实现"两两合并"
sed 'N;s/\n/ /' file.txt

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八、保持空间实战

保持空间是 sed 的"高级特性"，用于跨行保存数据。

8.1 命令对照

命令	含义
h	模式空间 → 复制 → 保持空间（覆盖）
H	模式空间 → 追加 → 保持空间
g	保持空间 → 复制 → 模式空间（覆盖）
G	保持空间 → 追加 → 模式空间
x	交换模式空间和保持空间

8.2 翻转文件（倒序输出）

# 把每一行追加到保持空间，最后整体取回
sed '1!G;h;$!d' file.txt

原理拆解：

• 1!G：除第 1 行外，把保持空间追加到模式空间
• h：把模式空间复制到保持空间
• $!d：除最后一行外，删除模式空间（不输出）

8.3 去重（类似 uniq，需配合排序）

# 简单的相邻去重
sed '$!N; /^\(.*\)\n\1$/!P; D' file.txt

8.4 行列转换

# 把多行合并成一行（逗号分隔）
sed ':a;N;$!ba;s/\n/,/g' file.txt

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九、常用选项

选项	含义
-n	禁止默认输出（配合 p 使用）
-i[SUFFIX]	原地编辑（可指定备份后缀）
-e	多个编辑命令
-f	从脚本文件读取命令
-r 或 -E	使用扩展正则（无需转义 () {}）
-l N	指定行长度（配合 l）
-s	将多个文件视为独立（GNU）
-z	用 NUL 分隔记录（处理含空格文件名）

9.1 -i 原地编辑

# 直接修改文件（危险！）
sed -i 's/old/new/g' file.txt

# 修改前先备份（推荐！）
sed -i.bak 's/old/new/g' file.txt
# 完成后检查，确认无误再删除备份
rm -f file.txt.bak

9.2 -e 多命令

sed -e 's/old/new/g' -e '/^#/d' -e '/^$/d' file.txt

9.3 -f 脚本文件

# script.sed 内容：
# s/old/new/g
# /^#/d
# /^$/d

sed -f script.sed file.txt

9.4 -r 扩展正则

# 基础正则（需要转义）
sed 's/\([0-9]\+\)/\1/' file.txt

# 扩展正则（不用转义）
sed -r 's/([0-9]+)/\1/' file.txt

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十、实战案例

案例 1：批量注释/取消注释配置文件

# 注释掉包含某个配置的行
sed -i '/^#/!s/^/# /' config.conf

# 取消注释
sed -i 's/^# //' config.conf

# 取消特定行的注释
sed -i '/parameter/s/^# //' config.conf

案例 2：在文件首尾添加内容

# 在文件第一行前插入
sed -i '1i\# 这是文件头' file.txt

# 在文件最后一行后追加
sed -i '$a\# 这是文件尾' file.txt

# 用 echo 更简单（但 sed 更灵活）

案例 3：删除行首尾空白

sed 's/^[ \t]*//;s/[ \t]*$//' file.txt

案例 4：删除注释行和空行

sed '/^#/d;/^$/d' file.txt

案例 5：提取特定行之间的内容

# 提取 server {} 块
sed -n '/server {/,/}/p' nginx.conf

# 提取第 N 到 M 行
sed -n '100,200p' large_file.txt

案例 6：批量重命名（配合 shell）

# 把 .txt 改成 .bak
for f in *.txt; do
    mv "$f" "$(echo "$f" | sed 's/\.txt$/.bak/')"
done

案例 7：替换多行 XML

# 把 <name>old</name> 改成 <name>new</name>
sed -r 's|<name>[^<]+</name>|<name>new</name>|g' config.xml

案例 8：统计替换次数

# 打印每次替换（间接统计）
sed -n 's/old/new/gp' file.txt | wc -l

案例 9：条件替换（只替换匹配某模式的行）

# 只在 production 块里替换
sed '/production/,/^}/ s/debug = true/debug = false/' app.conf

案例 10：保留匹配行及前后 N 行（类似 grep -A -B）

# 打印匹配行及前后各 2 行
sed -n '/pattern/{x;p;x;p;n;p;n;p;n;p;}' file.txt

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十一、常见坑与最佳实践

坑 1：-i 不备份直接改文件

• 错误做法 ：sed -i 's/a/b/' config.conf（改坏了没法恢复）
• 正确做法 ：sed -i.bak 's/a/b/' config.conf 然后验证再删 .bak

坑 2：Mac BSD sed 的 -i 必须带参数

# GNU sed（Linux）
sed -i 's/a/b/' file.txt

# BSD sed（Mac）------ -i 后面必须跟备份后缀，空字符串也要写
sed -i '' 's/a/b/' file.txt

坑 3：正则特殊字符没转义

# 点号 . 在正则里匹配任意字符
sed 's/192.168.1.1/new/' file.txt   # 错误

# 正确做法：转义或用 grep 精确匹配
sed 's/192\.168\.1\.1/new/' file.txt

坑 4：替换内容含斜杠 /

# 路径里的斜杠会打断命令
sed 's//old//new/' file.txt   # 语法错误

# 换分隔符
sed 's#/old/#/new/#' file.txt

坑 5：sed 不支持非贪婪匹配

• sed 的正则是贪婪 的，.* 会匹配到最远
• 需要非贪婪时用 [^<]* 替代 .*

坑 6：默认会修改所有匹配

# 只想替换每行第一个匹配，不要 g
sed 's/old/new/' file.txt      # 每行只替换第一个
sed 's/old/new/g' file.txt     # 每行替换所有

最佳实践

1. 先不加 -i 跑一遍 ，确认输出正确再加 -i
2. -i.bak 留备份，确认无误再删
3. 复杂正则用 -r（扩展正则），少写一堆反斜杠
4. 需要"算"就用 awk，sed 不适合做计算
5. 大文件测试：先在文件副本上跑

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十二、sed vs awk vs grep 选型

场景	首选工具	理由
找含某模式的行	grep	最快、最简单
替换文本（s 命令）	sed	专精替换
按列提取、统计	awk	字段处理能力最强
删除/插入/追加行	sed	a/i/c 命令直观
复杂条件 + 计算	awk	有完整的流程控制
批量文件编辑	sed -i	原地编辑方便

经验法则：

• 能用 grep 解决的简单需求 → 用 grep
• 需要"改"文本 → sed
• 需要"算"或"按列处理" → awk

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十三、速查表

常用一行命令

# 替换
sed 's/old/new/g' file.txt
sed -i.bak 's/old/new/g' file.txt

# 删除
sed '/pattern/d' file.txt          # 删匹配行
sed '5d' file.txt                  # 删第5行
sed '3,10d' file.txt               # 删3-10行
sed '/^#/d' file.txt               # 删注释行
sed '/^$/d' file.txt               # 删空行

# 打印
sed -n '5p' file.txt               # 打印第5行
sed -n '10,20p' file.txt           # 打印10-20行
sed -n '/start/,/end/p' file.txt   # 打印范围

# 插入/追加
sed '3i\new line' file.txt         # 第3行前插入
sed '$a\new line' file.txt         # 末尾追加

# 提取
sed -n '/pattern/,+5p' file.txt    # 匹配行及后5行
sed -n '/pattern/,/pattern/p' file.txt

# 去重
sed -i 's/old/new/g' file.txt

标志位速查

标志	含义
g	全局
i	忽略大小写
p	打印替换的行
w	写入文件
n	第 n 个匹配

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结语

sed 是一门"小而精"的编辑语言。掌握 s 命令、地址定位、保持空间，你就能应对绝大多数文本编辑需求。但记住------sed 不是万能的，复杂的数据分析交给 awk，简单的查找交给 grep。

学习路径：

基础：s 替换、d 删除、p 打印
  ↓
进阶：地址定位、正则分组、标志位
  ↓
高级：多行处理 N/D/P、保持空间 h/H/g/G/x
  ↓
实战：配置文件编辑、批量替换、文本清洗

版权声明：本文为作者原创，转载请注明出处。如有问题欢迎在评论区交流讨论。

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