linux 正则表达式深度解析

  简介

  大体来讲,正则表达式的文法分为3种标准:BRE、ERE 和 ARE。其中 BER 和 ERE 属于 POSIX 标准,ARE 则是由各家定义的扩展。

  POSIX 正则表达式

  传统上,POSIX 定义了两种正则表达式语法, 即:基本正则表达式(BRE)和扩展正则表

  达式(ERE)。

  其中, BRE 定义的语法符号包括:

  . - 匹配任意一个字符。

  [] - 字符集匹配,匹配方括号中定义的字符集之一。

  [^] - 字符集否定匹配,匹配没有在方括号中定义的字符。

  ^ - 匹配开始位置。

  $ - 匹配结束位置。

  \(\) - 定义子表达式。

  \n - 子表达式向前引用,n 为 1-9 之间的数字。 由于此功能已超出正则语义,需

  要在字符串中回溯,因此需要使用 NFA 算法进行匹配。

  * - 任意次匹配(零次或多次匹配)。

  \{m,n\} - 至少 m 次,至多 n 次匹配;\{m\} 表示 m 次精确匹配;\{m,\} 表示至少 m

  次匹配。

  ERE 修改了 BRE 中的部分语法,并增加了以下语法符号:

  ? - 最多一次匹配(零次或一次匹配)。

  + - 至少一次匹配(一次或更多次匹配)。

  | - 或运算,其左右操作数均可以为一个子表达式。

  同时,ERE 取消了子表达式 "()" 和 次数匹配 "{m,n}" 语法符号的转义符引用语法,在

  使用这两种语法符号时,不在需要添加转义符。 与此同时, ERE 也取消了非正则语义的

  子表达式向前引用能力。

  BRE 和 ERE 共享同样的 POSIX 字符类定义。同时,它们还支持字符类比较操作 "[. .]"

  和字符来等效体 "[= =]" 操作,但很少被使用。

  f / fr / wfr / bwfr 等工具默认使用 ERE 模式,同时支持以下 perl 风格的字符类:

  POSIX 类 perl类 描述

  ----------------------------------------------------------------------------

  [:alnum:] 字母和数字

  [:alpha:] \a 字母

  [:lower:] \l 小写字母

  [:upper:] \u 大写字母

  [:blank:] 空白字符(空格和制表符)

  [:space:] \s 所有空格符(比[:blank:]包含的范围广)

  [:cntrl:] 不可打印的控制字符(退格、删除、警铃...)

  [:digit:] \d 十进制数字

  [:xdigit:] \x 十六进制数字

  [:graph:] 可打印的非空白字符

  [:print:] \p 可打印字符

  [:punct:] 标点符号

  - 此外,还有以下特殊字符类:

  perl类 等效POSIX表达式 描述

  ----------------------------------------------------------------------------

  \o [0-7] 八进制数字

  \O [^0-7] 非八进制数字

  \w [[:alnum:]_] 单词构成字符

  \W [^[:alnum:]_] 非单词构成字符

  \A [^[:alpha:]] 非字母

  \L [^[:lower:]] 非小写字母

  \U [^[:upper:]] 非大写字母

  \S [^[:space:]] 非空格符

  \D [^[:digit:]] 非数字

  \X [^[:xdigit:]] 非十六进制数字

  \P [^[:print:]] 非可打印字符

  - 还可以使用以下特殊字符换码序列:

  \r - 回车

  \n - 换行

  \b - 退格

  \t - 制表符

  \v - 垂直制表符

  \" - 双引号

  \' - 单引号

  高级正则表达式

  除了 POSIX BRE 和 ERE 之外,libutilitis 还支持与TCL 8.2兼容的高级正则表达式语

  法(ARE)。 通过为 stRegEx 参数增加前缀 "***:" 就可以开启 ARE 模式,这个前缀覆

  盖 bExtended 选项。基本上讲,ARE 是 ERE 的超集。 它在 ERE 的基础上进行了如下几

  项扩展:

  1. 支持"懒惰匹配"(也叫"非贪婪匹配"或"最短匹配"):在 '?', '*', '+' 或 '{m,n}'

  后追加 '?' 符号就可以启用最短匹配,使得该正则表达式子句在满足条件的前提下匹

  配尽可能少的字符(默认是匹配尽可能多的字符)。例如:将 "a.*b" 作用于 "abab"

  时,将匹配整个串("abab"),若使用 "a.*?b",则将只匹配前两个字符("ab")。

  2. 支持子表达式的向前引用匹配:在 stRegEx 中,可以使用 '\n' 向前引用曾经定义的

  子表达式。如:"(a.*)\1" 可匹配 "abcabc" 等。

  3. 无名子表达式:使用 "(?:表达式)" 的方式创建一个无名表达式, 无名表达式不返回

  到一个 '\n' 匹配。

  4. 向前预判:要命中匹配,必须向前满足指定条件。 向前预判分为肯定预判和否定预判

  两种。肯定预判的语法为:"(?=表达式)",例如:"bai.*(?=yang)" 匹配 "bai yang"

  中的前四个字符("bai "),但在匹配时保证字符串在 "bai.*" 后必须包含 "yang".

  否定判断的语法为:"(?!表达式)", 例如:"bai.*(?!yang)" 匹配 "bai shan" 的前

  四个字符,但在匹配是保证字符串在 "bai.*" 后不出现 "yang"。

  5. 支持模式切换前缀,在 "***:" 之后可以紧跟形如 "(?模式串)" 样式的模式串,模式

  串影响其后表达式的语义和行为。模式串可以是一下字符的组合:

  b - 切换至 POSIX BRE 模式,覆盖 bExtended 选项。

  e - 切换至 POSIX ERE 模式,覆盖 bExtended 选项。

  q - 切换至文本字面匹配模式, 表达式中的字符都作为文本进行搜索,取消一切正则

  语义。此模式将正则匹配退化为一次简单字符串查找。"***=" 前缀是其快捷表示

  方式,意即:"***=" 等同于 "***:(?q)"。

  c - 执行大小写敏感的匹配,覆盖 bNoCase 选项。

  i - 执行忽略大小写的匹配,覆盖 bNoCase 选项。

  n - 开启行敏感的匹配:'^' 和 '$' 匹配行首和行尾;'.' 和否定集('[^...]')不

  匹配换行符。此功能等同于 'pw' 模式串。覆盖 bNewLine 选项。

  m - 等同于 'n'。

  p - '^' 和 '$' 只匹配整个字符串的首尾,不匹配行;'.' 和否定集不匹配换行符。

  覆盖 bNewLine 选项。

  w - '^' 和 '$' 匹配行首和行尾;'.' 和否定集匹配换行符。覆盖 bNewLine 选项。

  s - '^' 和 '$' 只匹配整个字符串的首尾,不匹配行;'.' 和否定集匹配换行符。覆

  盖 bNewLine 选项。ARE 状态下默认使用此模式。

  x - 开启扩展模式:在扩展模式中,将忽略表达式中的空白符和注释符 '#' 后的内容

  例如:

  @code@

  (?x)

  \s+ ([[:graph:]]+) # first number

  \s+ ([[:graph:]]+) # second number

  @code@

  等同于 "\s+([[:graph:]]+)\s+([[:graph:]]+)"。

  t - 关闭扩展模式,不忽略空白符和注释符后的内容。ARE 状态下默认使用此模式。

  6. 与 BRE/ERE 模式不同的 Perl 风格字符类换码序列:

  perl类 等效POSIX表达式 描述

  ----------------------------------------------------------------------------

  \a - 响铃字符

  \A - 不论当前模式如何,仅匹配整个串的最开头

  \b - 退格字符 ('\x08')

  \B - 转义字符本身 ('\\')

  \cX - 控制符-X (= X & 037)

  \d [[:digit:]] 10 进制数字 ('0' - '9')

  \D [^[:digit:]] 非数字

  \e - 退出符 ('\x1B')

  \f - 换页符 ('\x0C')

  \m [[:<:]] 单词开始位置

  \M [[:>:]] 单词结束位置

  \n - 换行符 ('\x0A')

  \r - 回车符 ('\x0D')

  \s [[:space:]] 空白符

  \S [^[:space:]] 非空白符

  \t - 制表符 ('\x09')

  \uX - 16 位 UNICODE 字符 (X∈[0000 .. FFFF])

  \UX - 32 位 UNICODE 字符 (X∈[00000000 .. FFFFFFFF])

  \v - 纵向制表符 ('\x0B')

  \w [[:alnum:]_] 组成单词的字符

  \W [^[:alnum:]_] 非单词字符

  \xX - 8 位字符 (X∈[00 .. FF])

  \y - 单词边界(\m 或 \M)

  \Y - 非单词边界

  \Z - 不论当前模式如何,仅匹配整个串的最尾部

  \0 - NULL,空字符

  \X - 子表达式向前引用 (X∈[1 .. 9])

  \XX - 子表达式向前引用或 8 进制表示的 8 字符

  \XXX - 子表达式向前引用或 8 进制表示的 8 字符