PowerShell 基础文本处理语法教程

引言

PowerShell 作为微软开发的一款强大的命令行壳程序和脚本语言，已成为系统管理员、开发者和自动化爱好者手中的利器。它不仅仅用于管理 Windows 系统，还擅长处理各种数据类型，其中文本处理是其核心功能之一。在日常工作中，我们经常需要从日志文件、命令输出或配置文件中提取、修改或分析文本数据。例如，从一个命令的表格输出中提取特定列的值，或者在字符串中搜索特定模式并替换它们。这些操作如果使用传统的批处理脚本可能会很繁琐，但 PowerShell 提供了丰富的内置 cmdlet、运算符和 .NET 方法，让文本处理变得高效而灵活。

本教程将全面讲解 PowerShell 中常见的文本处理语法，从基础字符串操作开始，到高级正则表达式应用，再到处理结构化文本的 cmdlet。教程内容基于 PowerShell 7.x 版本（兼容性强于早期版本），并假设读者有基本的 PowerShell 知识。如果你是初学者，可以先学习 Get-Help 和 Get-Command 来熟悉环境。

通过本教程，你将学会：

• 基本字符串的创建、连接和修改。
• 使用正则表达式进行模式匹配和替换。
• 常用文本处理 cmdlet 如 Select-String、ConvertFrom-String 等。
• PowerShell 默认对象的处理，以及如何从对象到文本的转换。
• 处理文件、管道输出和结构化文本的技巧。

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第一部分：基本字符串操作

在 PowerShell 中，字符串是文本处理的基础。字符串可以用单引号（'）或双引号（"）定义，前者是字面字符串，不会扩展变量；后者支持变量替换。这一点非常实用，能让脚本更动态。

1.1 字符串的创建和类型

字符串是 [System.String] 类型，可以通过直接赋值创建：

$simpleString = 'Hello, World!'  # 单引号：字面量，不扩展变量
$expandableString = "Hello, $env:USERNAME"  # 双引号：扩展变量，这里会替换为当前用户名

如果你需要检查字符串类型：

$simpleString.GetType().FullName  # 输出: System.String

PowerShell 还支持 here-string（多行字符串），用 @“”@ 或 @‘’@ 定义，便于处理多行文本：

$multiLine = @"
Line one
Line two
"@
Write-Output $multiLine

这在处理日志或配置文件时特别有用，尤其当你需要将多行文本作为输入传递给其他 cmdlet 时。

1.2 字符串连接

连接字符串有多种方式。最简单的是使用 + 运算符：

$first = "Power"
$second = "Shell"
$combined = $first + $second  # 输出: PowerShell

对于数组，可以用 -join 运算符：

$words = @("Power", "Shell", "is", "awesome")
$sentence = $words -join " "  # 输出: Power Shell is awesome

如果需要高效连接大量字符串（例如循环中），避免使用 +=，因为字符串是不可变的，每次操作都会创建新字符串，导致性能损失。推荐使用 System.Text.StringBuilder：

$builder = New-Object System.Text.StringBuilder
$builder.Append("Start ")
for ($i = 1; $i -le 5; $i++) {$builder.Append("Item $i ")
}
$result = $builder.ToString()  # 输出: Start Item 1 Item 2 Item 3 Item 4 Item 5

这在处理大文本时能节省内存和时间，尤其在生成报告或日志聚合时。

1.3 字符串分割

分割字符串常用 -split 运算符，它支持正则表达式（稍后详解）：

$text = "apple,banana,cherry"
$fruits = $text -split ","  # 输出数组: apple banana cherry

你可以指定最大分割次数：

$text -split ",", 2  # 输出: apple banana,cherry

反之，-join 可以将数组合并回字符串。这在处理 CSV 或逗号分隔数据时非常常见。

1.4 字符串替换

替换使用 -replace 运算符，支持正则：

$text = "Hello, World!"
$newText = $text -replace "World", "PowerShell"  # 输出: Hello, PowerShell!

对于简单替换，也可以用 .Replace() 方法（不支持正则）：

$text.Replace("World", "Universe")  # 输出: Hello, Universe!

-caseSensitive 参数可以使替换区分大小写。在处理配置文件时，这能精确修改特定键值。

1.5 大小写转换和修剪

PowerShell 字符串有内置方法：

$text = "  Hello World  "
$upper = $text.ToUpper()  # 输出:   HELLO WORLD  
$lower = $text.ToLower()  # 输出:   hello world  
$trimmed = $text.Trim()   # 输出: Hello World
$trimStart = $text.TrimStart()  # 去除开头空格
$trimEnd = $text.TrimEnd()      # 去除结尾空格

这些方法在清理用户输入或日志时非常实用，例如去除多余空格以标准化数据。

1.6 子字符串提取

使用 Substring() 方法提取部分字符串：

$text = "PowerShell"
$sub = $text.Substring(0, 5)  # 输出: Power (从索引0开始，长度5)

或用 IndexOf() 查找位置：

$pos = $text.IndexOf("Shell")  # 输出: 5
$text.Substring($pos)          # 输出: Shell

LastIndexOf() 可从后查找。这些基础操作是文本处理的基石，接下来我们进入更高级的正则表达式。

第二部分：正则表达式在 PowerShell 中的应用

正则表达式（Regex）是 PowerShell 文本处理的强大工具，用于模式匹配、验证和替换。它基于 .NET 的 Regex 类，支持复杂的搜索模式。

2.1 正则表达式基础

PowerShell 使用 -match、-replace 和 Select-String 等支持 Regex。基本语法包括：

. : 匹配任何字符。
* : 匹配前一项0次或多次。
+ : 匹配前一项1次或多次。
? : 匹配前一项0次或1次。
^ : 字符串开头。
$ : 字符串结尾。
[] : 字符类，例如 [a-z] 匹配小写字母。
() : 捕获组，用于提取子匹配。
| : 或操作。

例如，匹配邮箱：

$email = "[e-mail]"
$email -match "^\w+@\w+\.\w+$"  # 输出: True

这在验证用户输入时常用。

2.2 -match 和 -notmatch 运算符

-match 返回布尔值，并填充 $Matches 变量：

$text = "The quick brown fox"
if ($text -match "quick.*fox") {$Matches[0]  # 输出: quick brown fox
}

捕获组：

$text -match "(quick).*(fox)"
$Matches[1]  # 输出: quick
$Matches[2]  # 输出: fox

-notmatch 用于否定匹配。在脚本中，这可用于条件分支。

2.3 -replace 与 Regex

-replace 可以用捕获组替换：

$text = "Date: 2023-01-01"
$new = $text -replace "(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})", '$3/$2/$1'  # 输出: Date: 01/02/2023 (月/日/年)

这里 $1、$2 等引用捕获组。这在格式转换如日期标准化中实用。

2.4 [regex] 类型加速器

对于高级使用：

$regex = [regex]"\d+"
$matches = $regex.Matches("Numbers: 123 456")
foreach ($m in $matches) {$m.Value  # 输出: 123 和 456
}

这允许提取所有匹配，适合批量处理日志。

2.5 实际例子：验证和提取

验证 IP 地址：

$ip = "192.168.1.1"
$ip -match "^(\d{1,3}\.){3}\d{1,3}$"  # True

提取数字：

$text = "Price: $100 and $200"
$text -replace "[^\d]", ""  # 输出: 100200 (去除非数字)

正则表达式让文本处理从简单搜索升级到智能模式匹配，尤其在处理非结构化文本时。

第三部分：常用文本处理 Cmdlet

PowerShell 提供了许多 cmdlet 专用于文本处理，这些工具可以从文件读取、搜索、转换和输出文本。

3.1 Get-Content 和 Set-Content

Get-Content 读取文件内容：

$content = Get-Content -Path "C:\log.txt"

支持 -Raw 参数读取为单字符串：

$raw = Get-Content -Path "file.txt" -Raw

Set-Content 写入文件：

"New content" | Set-Content -Path "output.txt"

Add-Content 用于追加。这些是文件级文本处理的起点。

3.2 Select-String

Select-String 是 PowerShell 的 grep 等价物，用于搜索模式：

Get-Content "log.txt" | Select-String -Pattern "error"  # 输出匹配行

参数：

• -CaseSensitive: 区分大小写。
• -AllMatches: 每行所有匹配。
• -Context 2,3: 显示前后2行和3行上下文。
• -SimpleMatch: 非正则匹配。
• -NotMatch: 非匹配行。

例子：搜索文件中的邮箱：

Select-String -Path "*.txt" -Pattern "\w+@\w+\.\w+" -AllMatches

输出 MatchInfo 对象，包括 Filename、LineNumber 和 Matches。这在日志分析中不可或缺。

3.3 ConvertFrom-String

这个 cmdlet 解析结构化文本为对象，非常适合表格或分隔文本。

• 默认用空格分隔：

"text with spaces" | ConvertFrom-String  # 输出 PSCustomObject {P1: text, P2: with, P3: spaces}

• 指定分隔符：

"item1,item2" | ConvertFrom-String -Delimiter "," -PropertyNames Col1, Col2

• 模板解析（用于固定宽度）：
  使用示例模板生成正则：

$template = @'
{Name*:Apple}, {Price:1.99}, {Quantity:5}
{Name*:Banana}, {Price:0.99}, {Quantity:10}
'@
$text = @'
Apple, 1.99, 5
Banana, 0.99, 10
'@
$text | ConvertFrom-String -TemplateContent $template

输出对象数组。这在解析命令输出文本时特别有效。

3.4 Out-String

将对象转换为字符串，便于管道处理：

Get-Process | Out-String | Select-String "powershell"

-Stream 参数按行输出。这桥接了对象和文本世界。

3.5 其他 Cmdlet

• ConvertTo-Csv/Json: 转换为结构化格式。
• Invoke-Expression: 执行字符串作为代码（小心使用，避免安全风险）。

这些 cmdlet 组合使用，能处理复杂场景。

第四部分：PowerShell 默认对象的处理与相关 Cmdlet

PowerShell 的核心是对象管道，而不是纯文本。这意味着大多数 cmdlet 输出的是 PSObject 或自定义对象，你可以直接访问其属性，而无需字符串解析。这大大简化了文本处理，但有时需要转换为文本或从中提取。

4.1 PowerShell 默认对象的处理

PowerShell 命令通常返回对象数组。例如：

$processes = Get-Process
$processes[0].Name  # 输出进程名，如 "explorer"

对象有属性（如 Name、Id）和方法。你可以用 Get-Member 检查：

Get-Process | Get-Member  # 显示属性、方法等

在文本处理中，如果输入是对象，你可以直接操作属性，避免字符串操作。例如，过滤进程名：

Get-Process | Where-Object { $_.Name -like "*power*" } | Select-Object Name

这比解析文本高效。如果需要转为文本，用 Out-String 或 Export-Csv。

处理默认对象的关键是管道：对象在管道中流动，每个 cmdlet 可以修改或过滤它们。这让文本处理更结构化。

4.2 Select-Object 的应用

Select-Object 是处理对象的核心 cmdlet，用于选择属性、创建计算属性或限制输出。它在文本处理中常用于提取特定数据，然后转换为文本。

基本用法：选择属性：

Get-Process | Select-Object Name, Id  # 输出只含 Name 和 Id 的对象

-ExpandProperty 展开属性：

Get-Process | Select-Object -ExpandProperty Name  # 输出字符串数组：进程名列表

创建计算属性（Expression）：

Get-Process | Select-Object Name, @{Name='MemoryMB'; Expression={ $_.WorkingSet / 1MB -as [int] }}

这添加一个计算列 MemoryMB，将内存转换为 MB。这在生成报告时实用。

-First/-Last/-Unique 参数限制输出：

Get-Process | Select-Object -First 5  # 前5个

在文本处理中，Select-Object 常用于管道末尾，准备数据用于 Out-String 或文件输出。例如，从对象提取文本：

$names = Get-Process | Select-Object -ExpandProperty Name | Out-String

这将对象转为字符串，便于进一步处理。

4.3 Format-Table：将对象转换为格式化字符串

Format-Table 将对象格式化为表格字符串，常用于控制台显示，但它输出的是格式化对象（不是纯字符串），适合人类阅读，而非进一步管道处理。

基本用法：

Get-Process | Format-Table -Property Name, Id, CPU

输出固定宽度表格：

Name             Id      CPU
----             --      ---
explorer       1234     0.5
powershell     5678    10.2

-AutoSize 自动调整宽度：

Get-Process | Format-Table -AutoSize

-Wrap 换行长列。

重要警告：Format-* cmdlet 应在管道末尾使用，因为它们输出格式化对象，无法进一步管道（如排序）。例如：

Get-Process | Format-Table | Sort-Object Name  # 错误！无法排序

正确：先 Sort-Object，再 Format-Table。

在文本处理中，Format-Table 用于生成人类可读的字符串输出：

$textOutput = Get-Process | Format-Table -AutoSize | Out-String

这将表格转为多行字符串，便于写入文件或发送邮件。用户示例中的表格很可能就是 Format-Table 的输出。

与其他 cmdlet 结合：先 Select-Object 选择属性，再 Format-Table 格式化：

Get-Process | Select-Object Name, Id | Format-Table

这优化了输出，避免过多列。

Format-Table 支持 -GroupBy 分组：

Get-Service | Format-Table -GroupBy Status

分组显示运行和停止的服务。

在脚本中，如果需要纯文本表格，Format-Table 是首选，但记住它不是对象了——后续处理需用字符串方法。

第五部分：处理表格文本和实际案例

许多命令输出是表格格式的文本（如 Format-Table），不是对象。这就需要解析。

5.1 解析固定宽度表格

如下例子是一个固定宽度的表格：

Name         Version   Source     Updated             Info
----         -------   ------     -------             ----
7zip         25.01     main       2025-09-27 00:53:40
aria2        1.37.0-1  main       2025-09-27 12:00:15
cmake        4.1.1     main       2025-09-28 19:32:34
dark         3.14.1    main       2025-09-27 00:55:15
FiraCode-NF  3.4.0     nerd-fonts 2025-09-27 01:17:33
gawk                              2025-10-10 13:27:10 Install failed
gcc          13.2.0    main       2025-09-28 19:32:22
git          2.51.0.2  main       2025-10-01 19:52:18
innounp      2.65.2    main       2025-09-28 19:32:35
nodejs       24.9.0    main       2025-10-03 22:09:25
openssl      3.5.4     main       2025-10-01 19:53:31
python       3.13.7    main       2025-09-27 01:00:22
scoop-search 2.1.0     main       2025-09-27 01:00:45
starship     1.23.0    main       2025-09-27 10:38:59
uv           0.8.22    main       2025-09-27 16:28:50
zulufx8-jdk  8.88.0.19 java       2025-09-27 17:07:14

假设这个输出保存在变量 $tableText 中（例如从命令捕获：$tableText = scoop list | Out-String）。

要提取所有 Name，有几种方法：

方法1: 如果源是对象（推荐）

如果 scoop list 输出对象：

scoop list | Select-Object -ExpandProperty Name  # 直接提取 Name 属性

这利用对象处理，避免文本解析。

方法2: 使用 ConvertFrom-String 和模板（针对文本）

$template = @'
{Name*:7zip}         {Version:25.01}     {Source:main}       {Updated:2025-09-27 00:53:40}
{Name*:aria2}        {Version:1.37.0-1}  {Source:main}       {Updated:2025-09-27 12:00:15}
'@
$lines = $tableText -split "`n" | Select-Object -Skip 2
$parsed = $lines | ConvertFrom-String -TemplateContent $template
$names = $parsed | Select-Object -ExpandProperty Name
$names  # 输出: 7zip, aria2 等

这将文本解析为对象，然后用 Select-Object 提取。

方法3: 使用正则表达式提取

$lines = $tableText -split "`n" | Select-Object -Skip 2
$names = foreach ($line in $lines) {if ($line -match "^(\S+?)\s{2,}") { $Matches[1] }
}
$names

结合 Select-Object 过滤空行。

方法4: 模拟 Format-Table 输出

如果要生成类似表格：

$objects = @()  # 假设从解析得来
$objects | Format-Table Name, Version, Source, Updated

然后用 Out-String 转为文本。

这些方法展示了从对象到文本的完整流程。

第六部分：高级主题和最佳实践

6.1 字符串格式化

使用 -f 运算符：

"{0} is {1:P2}" -f 100, 0.75  # 输出: 100 is 75.00%

支持日期、数字格式。结合 Select-Object 的 Expression 使用。

6.2 处理编码

Get-Content 支持 -Encoding：

Get-Content -Path "file.txt" -Encoding UTF8

避免乱码，尤其在国际文本中。

6.3 性能考虑

对于大文件，用 StreamReader：

$reader = New-Object System.IO.StreamReader("large.log")
while ($line = $reader.ReadLine()) {if ($line -match "error") { Write-Output $line }
}
$reader.Close()

比 Get-Content 快。结合 Select-String 优化。

6.4 安全注意

避免 Invoke-Expression 处理用户输入，防止注入。使用参数化查询。

6.5 结合管道和对象/文本转换

PowerShell 的管道是灵魂：

Get-Content log.txt | Select-String "error" | Format-Table | Out-String | Set-Content errors.txt

先对象处理，再转为文本。

最佳实践：优先对象操作（如 Select-Object），仅在需要时转为文本（Format-Table 或 Out-String）。这保持效率和可读性。

附：PowerShell 常见“文本处理”类 cmdlet 的别名

完整命令名	简写 / 别名	备注（常用场景）
Select-Object	select	选列、去重、首尾行
Where-Object	where / ?	过滤行（? 是最短形式）
ForEach-Object	foreach / %	逐行处理（% 是最短形式）
Sort-Object	sort	排序
Group-Object	group	分组统计
Measure-Object	measure	计数、求和、平均、最大最小
Format-Table	ft	表格输出
Format-List	fl	列表输出
Format-Wide	fw	单行多列输出
Out-File	> / >>	重定向即 Out-File 的语法糖
Out-String	ostr	转纯字符串
Out-GridView	ogv	弹出图形表格（Windows）
Tee-Object	tee	一边管道一边落盘
Get-Content	gc	读文本文件
Set-Content	sc	写文本文件（覆盖）
Add-Content	ac	追加写入
Get-ChildItem	gci / ls	列目录/文件（ls 为 Unix 风格）
Join-String	js*	自定义模块可能有别名，但原生无官方简写
ConvertTo-Json	ctj	转 JSON
ConvertFrom-Json	cfj	JSON 转对象
ConvertTo-Csv	ctc	转 CSV
ConvertFrom-Csv	cfc	CSV 转对象

提示：在控制台输入 Get-Alias 可查看当前会话所有别名；
用 Get-Alias -Definition <cmdlet> 可反查某个 cmdlet 的全部别名。

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结论

PowerShell 的文本处理语法强大而多样，从基本字符串操作到正则表达式、专用 cmdlet，以及对象处理的 Select-Object 和 Format-Table，能应对各种场景。我们通过用户例子展示了如何提取表格中的 Name，强调了从对象到文本的转换流程。掌握这些，能让你的脚本更高效。建议实践：尝试解析自己的日志文件或命令输出，并使用 Get-Member 检查对象。PowerShell 社区资源丰富，如 Microsoft Docs 和 Reddit 的 r/PowerShell 子版块。