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Grepハンドブック

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出典: フリー教科書『ウィキブックス（Wikibooks）』

はじめに

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grep（Global Regular Expression Print）は、テキストパターンを検索するための強力なコマンドラインツールです。テキストファイルやストリームから正規表現パターンに一致する行を抽出できます。

grepの特徴

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  • 行単位のパターンマッチング
  • POSIX基本正規表現（BRE）およびPOSIX拡張正規表現（ERE）対応
  • 柔軟な出力オプション
  • 再帰的なディレクトリ検索
  • マルチバイト文字・Unicode対応

grepの基本

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基本的な構文

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grep [オプション] パターン [ファイル...]

主要なオプション

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  • -i: 大文字小文字を区別しない
  • -v: パターンに一致しない行を表示
  • -n: 行番号を表示
  • -l: 一致したファイル名のみを表示
  • -r, -R: ディレクトリを再帰的に検索
  • -w: 単語単位で一致を検索
  • -c: 一致した行数を表示
  • -A n: 一致した行の後n行を表示
  • -B n: 一致した行の前n行を表示
  • -C n: 一致した行の前後n行を表示

fgrepとegrep

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fgrep（fixed-string grep）

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  • 正規表現を使用せず、固定文字列を検索
  • パターンをリテラルとして扱うため、高速
  • メタ文字をエスケープする必要なし
  • grep -F と同等

egrep（extended grep）

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  • 拡張正規表現（ERE）を使用
  • より豊富な正規表現機能
  • +, ?, |, () などの演算子を直接使用可能
  • grep -E と同等

正規表現サポート

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基本正規表現（BRE）の主な要素

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  • .: 任意の1文字
  • ^: 行頭
  • $: 行末
  • [abc]: 文字クラス
  • [^abc]: 否定文字クラス
  • *: 直前の文字の0回以上の繰り返し
  • \{n,m\}: 直前の文字のn回以上m回以下の繰り返し

拡張正規表現（ERE）の追加要素

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  • +: 直前の文字の1回以上の繰り返し
  • ?: 直前の文字の0回または1回の出現
  • |: 選択（OR）
  • (): グループ化
  • {n,m}: 繰り返し指定（エスケープ不要）

実践的な使用例

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ログファイル解析

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# エラーメッセージの抽出
grep "ERROR" /var/log/syslog

# 特定のIPアドレスからのアクセスを検索
grep "192\.168\.1\.[0-9]\+" access.log

# 時間帯での絞り込み
grep "^2024-01-23 10:" server.log

ソースコード検索

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# 特定の関数の使用箇所を検索
grep -n "function_name" *.cpp

# コメント行の抽出
grep "^[[:space:]]*\/\/" *.c

# TODO コメントの検索（再帰的）
grep -r "TODO:" .

システム管理

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# 特定のユーザーのプロセスを検索
ps aux | grep "username"

# 開いているポートの確認
netstat -an | grep "LISTEN"

# 設定ファイルの特定の設定を確認
grep -i "^[[:space:]]*port" /etc/ssh/sshd_config

高度な使用方法

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複数パターンの検索

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# -e オプションを使用
grep -e "pattern1" -e "pattern2" file.txt

# パターンファイルを使用
grep -f patterns.txt file.txt

コンテキスト表示

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# 一致行の前後の行を表示
grep -C 2 "error" log.txt

# 一致行の後の行のみ表示
grep -A 3 "BEGIN" file.txt

バイナリファイルの処理

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# バイナリファイルをスキップ
grep -I "text" *

# バイナリファイルも検索
grep -a "string" binary_file

附録A: grepイディオム集

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ファイル検索イディオム

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特定の拡張子のファイルのみを検索

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find . -name "*.txt" -exec grep "pattern" {} \;
# または
grep "pattern" **/*.txt

除外パターンを使用した検索

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grep "pattern" * | grep -v "exclude"
# または
grep -v "exclude" * | grep "pattern"

複数の拡張子を対象とした検索

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grep "pattern" *.{cpp,h,hpp}

テキスト処理イディオム

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空行の検出と除去

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grep -v "^$" file.txt
# または
grep . file.txt

コメント行の除去

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grep -v "^[[:space:]]*#" config.txt

重複行の検出

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grep -n "^.*$" file.txt | sort | uniq -d

ログ解析イディオム

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タイムスタンプでの絞り込み

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grep "^2024-01-23 1[0-2]:" logfile.txt

エラーと前後のコンテキスト

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grep -B 2 -A 2 "ERROR" logfile.txt

特定のIPアドレス範囲の検索

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grep "192\.168\.[0-9]\{1,3\}\.[0-9]\{1,3\}" access.log

附録B: grepベストプラクティス

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パターン設計

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堅牢なパターン作成

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  • 可能な限り行頭（^）や行末（$）をアンカーとして使用
  • 文字クラスを適切に使用して曖昧さを排除
  • 不要な後方参照を避ける
# 悪い例
grep "user.*login"

# 良い例
grep "^user[[:space:]]*login"

パフォーマンス最適化

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  • 可能な場合はfgrepを使用
  • 必要な場合のみ再帰検索を使用
  • 適切な除外パターンの設定
# パフォーマンスの良い例
fgrep -l "exactstring" *.txt

# 除外パターンの適切な使用
grep --exclude-dir={.git,node_modules} -r "pattern"

出力制御

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有用な情報の表示

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  • 適切なコンテキスト行数の指定
  • 行番号の表示が有用な場合は-nオプションを使用
  • ファイル名の表示制御（-H, -h）
# 開発者向け出力
grep -n "TODO" *.cpp | sed 's/:/ +/'

# システムログ解析
grep -h "ERROR" /var/log/* | sort | uniq -c

エラー処理

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  • 存在しないファイルに対する静かな失敗（-s）
  • バイナリファイルの適切な処理（-I）
  • エラーメッセージのリダイレクト
# エラーを抑制した検索
grep -s "pattern" nonexistent.txt

# バイナリファイルを除外
grep -I "string" *

セキュリティ考慮事項

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安全なパターン使用

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  • ユーザー入力を直接パターンとして使用しない
  • メタ文字の適切なエスケープ
  • ファイルパスの検証
# 安全なパターンの使用例
pattern=$(printf '%s' "$user_input" | sed 's/[]\/$*.^[]/\\&/g')
grep "$pattern" file.txt

アクセス制御

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  • 適切な権限でのファイルアクセス
  • センシティブな情報の取り扱い注意
  • 結果の適切な制限
# 権限のあるファイルのみを検索
find . -type f -perm -444 -exec grep "pattern" {} \;

保守性

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スクリプト化での使用

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  • 明確な変数名の使用
  • パターンの文書化
  • エラー処理の組み込み
#!/bin/bash
pattern="error|warning|critical"
logfile="/var/log/app.log"

if ! grep -E "$pattern" "$logfile"; then
    echo "No issues found" >&2
    exit 0
fi

デバッグとトレース

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  • -vオプションでの検証
  • --colorオプションでの視覚化
  • デバッグ出力の活用
# デバッグモードでの実行
grep -v '^$' file.txt | grep --color=always "pattern"

ワークフロー統合

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パイプラインでの使用

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  • 適切なストリーム処理
  • エラー出力の制御
  • 終了ステータスの確認
# パイプラインでの効果的な使用
cat file.txt | grep "pattern" | sort | uniq > results.txt

バージョン管理との統合

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  • .gitignoreパターンの活用
  • コードレビュー用の grep
  • CI/CDパイプラインでの使用
# Gitで管理されているファイルのみを検索
git ls-files | xargs grep "TODO"

これらのベストプラクティスを適切に組み合わせることで、より効率的で保守性の高いgrep使用が可能になります。状況に応じて適切なプラクティスを選択することが重要です。

さいごに

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grepは単純なテキスト検索から複雑なログ解析まで、幅広いタスクに対応できる強力なツールです。本ハンドブックで紹介した例や技術を基に、実際の問題解決に活用してください。

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