Reemplace cada carácter de espacio en blanco al final de cada línea con '_'

Con GNU sed, reemplazando todos los espacios en eol por guiones bajos:

sed ':x;s/ \( *\)$/_\1/;tx'  

Más eficiente para usar perl:

perl -lpe 's/(\s+)$/"_" x length($1)/e' input.txt

que solo tiene que hacer una sustitución por línea con espacios en blanco al final, en lugar de hacer un bucle.

Con GNU awk para que el tercer argumento coincida() y gensub():

$ awk 'match($0,/(.*[^ ])(.*)/,a){$0=a[1] gensub(/ /,"_","g",a[2])} 1' file
foo bar_____
 foo bar oof
  line 3a___
  line fo a_

Con cualquier awk:

$ awk 'match($0,/ +$/){tail=substr($0,RSTART,RLENGTH); gsub(/ /,"_",tail); $0=substr($0,1,RSTART-1) tail} 1' file
foo bar_____
 foo bar oof
  line 3a___
  line fo a_

Para reemplazar los espacios en blanco iniciales también modificando la solución de Gawk anterior:

$ awk 'match($0,/^( *)(.*[^ ])(.*)/,a){$0=gensub(/ /,"_","g",a[1]) a[2] gensub(/ /,"_","g",a[3])} 1' file
foo bar_____
_foo bar oof
__line 3a___
__line fo a_