正则表达式到底是什么？

在编写处理字符串的程序或网页时，经常会有查找符合某些复杂规则的字符串的需要。正则表达式就是用于描述这些规则的工具。换句话说，正则表达式就是记录文本规则的代码。

很可能你使用过windows/dos下用于文件查找的通配符(wildcard)，也就是*和?。如果你想查找某个目录下的所有的word文档的话，你会搜索*.doc。在这里，*会被解释成任意的字符串。和通配符类似，正则表达式也是用来进行文本匹配的工具，只不过比起通配符，它能更精确地描述你的需求——当然，代价就是更复杂——比如你可以编写一个正则表达式，用来查找[u]所有以0开头，后面跟着2-3个数字，然后是一个连字号“-”，最后是7或8位数字的字符串[/u](像010-12345678或0376-7654321)。

正则表达式是用于进行文本匹配的工具，所以本文里多次提到了在字符串里搜索/查找，这种说法的意思是在给定的字符串中，寻找与给定的正则表达式相匹配的部分。有可能字符串里有不止一个部分满足给定的正则表达式，这时每一个这样的部分被称为一个匹配。匹配在本文里可能会有三种意思：一种是形容词性的，比如说一个字符串匹配一个表达式；一种是动词性的，比如说在字符串里匹配正则表达式；还有一种是名词性的，就是刚刚说到的“字符串中满足给定的正则表达式的一部分”。

入门

学习正则表达式的最好方法是从例子开始，理解例子之后再自己对例子进行修改，实验。下面给出了不少简单的例子，并对它们作了详细的说明。

假设你在一篇英文小说里查找[u]hi[/u]，你可以使用正则表达式hi。

这是最简单的正则表达式了，它可以精确匹配这样的字符串：[u]由两个字符组成，前一个字符是h,后一个是i[/u]。通常，处理正则表达式的工具会提供一个忽略大小写的选项，如果选中了这个选项，它可以匹配hi,hi,hi,hi这四种情况中的任意一种。

不幸的是，很多单词里包含hi这两个连续的字符，比如him,history,high等等。用hi来查找的话，这里边的hi也会被找出来。如果要[u]精确地查找hi这个单词[/u]的话，我们应该使用\bhi\b。

\b是正则表达式规定的一个特殊代码（好吧，某些人叫它元字符，metacharacter），代表着[u]单词的开头或结尾，也就是单词的分界处[/u]。虽然通常英文的单词是由空格或标点符号或换行来分隔的，但是\b并不匹配这些单词分隔符中的任何一个，它只匹配一个位置。（如果需要更精确的说法，\b匹配这样的位置：它的前一个字符和后一个字符不全是(一个是,一个不是或不存在)\w）

假如你要找的是[u]hi后面不远处跟着一个lucy[/u]，你应该用\bhi\b.*\blucy\b。

这里，.是另一个元字符，匹配[u]除了换行符以外的任意字符[/u]。*同样是元字符，不过它代表的不是字符，也不是位置，而是数量——它指定*[u]前边的内容可以连续重复出现任意次以使整个表达式得到匹配[/u]。因此，.*连在一起就意味着[u]任意数量的不包含换行的字符[/u]。现在\bhi\b.*\blucy\b的意思就很明显了：[u]先是一个单词hi,然后是任意个任意字符(但不能是换行)，最后是lucy这个单词[/u]。

如果同时使用其它的一些元字符，我们就能构造出功能更强大的正则表达式。比如下面这个例子：

0\d\d-\d\d\d\d\d\d\d\d匹配这样的字符串：[u]以0开头，然后是两个数字，然后是一个连字号“-”，最后是8个数字[/u](也就是中国的电话号码。当然，这个例子只能匹配区号为3位的情形)。

这里的\d是一个新的元字符，匹配[u]任意的数字(0，或1，或2，或……)[/u]。-不是元字符，只匹配它本身——连字号。

为了避免那么多烦人的重复，我们也可以这样写这个表达式：0\d{2}-\d{8}。 这里\d后面的{2}({8})的意思是前面\d[u]必须连续重复匹配2次(8次)[/u]。

测试正则表达式

如果你不觉得正则表达式很难读写的话，要么你是一个天才，要么，你不是地球人。正则表达式的语法很令人头疼，即使对经常使用它的人来说也是如此。由于难于读写，容易出错，所以很有必要创建一种工具来测试正则表达式。

由于在不同的环境下正则表达式的一些细节是不相同的，本教程介绍的是microsoft .net 2.0下正则表达式的行为，所以，我向你介绍一个.net下的工具regex tester。首先你确保已经安装了.net framework 2.0，然后下载regex tester。这是个绿色软件，下载完后打开压缩包,直接运行regextester.exe就可以了。

下面是regex tester运行时的截图：

元字符

现在你已经知道几个很有用的元字符了，如\b,.,*，还有\d.当然还有更多的元字符可用，比如\s匹配[u]任意的空白符，包括空格，制表符(tab)，换行符，中文全角空格等[/u]。\w匹配[u]字母或数字或下划线或汉字等[/u]。

下面来试试更多的例子：

\ba\w*\b匹配[u]以字母a开头的单词——先是某个单词开始处(\b)，然后是字母a,然后是任意数量的字母或数字(\w*)，最后是单词结束处(\b)[/u]（好吧，现在我们说说正则表达式里的单词是什么意思吧：就是几个连续的\w。不错，这与学习英文时要背的成千上万个同名的东西的确关系不大）。

\d+匹配[u]1个或更多连续的数字[/u]。这里的+是和*类似的元字符，不同的是*匹配[u]重复任意次(可能是0次)[/u]，而+则匹配[u]重复1次或更多次[/u]。

\b\w{6}\b 匹配[u]刚好6个字母/数字的单词[/u]。

表1.常用的元字符

代码
说明
.
[u]匹配除换行符以外的任意字符[/u]
\w
[u]匹配字母或数字或下划线或汉字[/u]
\s
[u]匹配任意的空白符[/u]
\d
[u]匹配数字[/u]
\b
[u]匹配单词的开始或结束[/u]
^
[u]匹配字符串的开始[/u]
$
[u]匹配字符串的结束[/u]

元字符^（和数字6在同一个键位上的符号）以及$和\b有点类似，都匹配一个位置。^匹配你要用来查找的字符串的开头，$匹配结尾。这两个代码在验证输入的内容时非常有用，比如一个网站如果要求你填写的qq号必须为5位到12位数字时，可以使用：^\d{5,12}$。

这里的{5,12}和前面介绍过的{2}是类似的，只不过{2}匹配[u]只能不多不少重复2次[/u]，{5,12}则是[u]重复的次数不能少于5次，不能多于12次[/u]，否则都不匹配。

因为使用了^和$，所以输入的整个字符串都要用来和\d{5,12}来匹配，也就是说整个输入[u]必须是5到12个数字[/u]，因此如果输入的qq号能匹配这个正则表达式的话，那就符合要求了。

和忽略大小写的选项类似，有些正则表达式处理工具还有一个处理多行的选项。如果选中了这个选项，^和$的意义就变成了[u]匹配行的开始处和结束处[/u]。

字符转义

如果你想查找元字符本身的话，比如你查找[u].[/u],或者[u]*[/u],就出现了问题：你没法指定它们，因为它们会被解释成其它的意思。这时你就必须使用\来取消这些字符的特殊意义。因此，你应该使用\.和\*。当然，要查找[u]\[/u]本身，你也得用\\.

例如：www\.unibetter\.com匹配[u]unibetter.com[/u]，c:\\windows匹配[u]c:\windows[/u]。

重复

你已经看过了前面的*,+,{2},{5,12}这几个匹配重复的方式了。下面是正则表达式中所有的限定符(指定数量的代码，例如*,{5,12}等)：

表2.常用的限定符

代码/语法
说明
*
[u]重复零次或更多次[/u]
+
[u]重复一次或更多次[/u]
?
[u]重复零次或一次[/u]
{n}
[u]重复n次[/u]
{n,}
[u]重复n次或更多次[/u]
{n,m}
[u]重复n到m次[/u]

下面是一些使用重复的例子：

windows\d+匹配[u]windows后面跟1个或更多数字[/u]

13\d{9}匹配[u]13后面跟9个数字(中国的手机号)[/u]

^\w+匹配[u]一行的第一个单词(或整个字符串的第一个单词，具体匹配哪个意思得看选项设置)[/u]

字符类

要想查找数字，字母或数字，空白是很简单的，因为已经有了对应这些字符集合的元字符，但是如果你想匹配没有预定义元字符的字符集合(比如元音字母a,e,i,o,u),应该怎么办？

很简单，你只需要在中括号里列出它们就行了，像[aeiou]就匹配[u]任何一个英文元音字母[/u]，[.?!]匹配[u]标点符号(.或?或!)[/u](英文语句通常只以这三个标点结束)。

我们也可以轻松地指定一个字符范围，像[0-9]代表的含意与\d就是完全一致的：[u]一位数字[/u]，同理[a-z0-9a-z_]也完全等同于\w（如果只考虑英文的话）。

下面是一个更复杂的表达式：\(?0\d{2}[) -]?\d{8}。

这个表达式可以匹配[u]几种格式的电话号码[/u]，像(010)88886666，或022-22334455，或02912345678等。我们对它进行一些分析吧：首先是一个转义字符\(,它能出现0次或1次(?),然后是一个0，后面跟着2个数字(\d{2})，然后是)或-或空格中的一个，它出现1次或不出现(?)，最后是8个数字(\d{8})。不幸的是，它也能匹配010)12345678或(022-87654321这样的“不正确”的格式。要解决这个问题，请在本教程的下面查找答案。

反义

有时需要查找不属于某个能简单定义的字符类的字符。比如想查找除了数字以外，其它任意字符都行的情况，这时需要用到反义：

表3.常用的反义代码

代码/语法
说明
\w
[u]匹配任意不是字母，数字，下划线，汉字的字符[/u]
\s
[u]匹配任意不是空白符的字符[/u]
\d
[u]匹配任意非数字的字符[/u]
\b
[u]匹配不是单词开头或结束的位置[/u]
[^x]
[u]匹配除了x以外的任意字符[/u]
[^aeiou]
[u]匹配除了aeiou这几个字母以外的任意字符[/u]

例子：\s+匹配[u]不包含空白符的字符串[/u]。

]+>匹配[u]用尖括号括起来的以a开头的字符串[/u]。

替换

好了，现在终于到了解决3位或4位区号问题的时间了。正则表达式里的替换指的是有几种规则，如果满足其中任意一种规则都应该当成匹配，具体方法是用|把不同的规则分隔开。听不明白？没关系，看例子：

0\d{2}-\d{8}|0\d{3}-\d{7}这个表达式能[u]匹配两种以连字号分隔的电话号码：一种是三位区号，8位本地号(如010-12345678)，一种是4位区号，7位本地号(0376-2233445)[/u]。

\(0\d{2}\)[- ]?\d{8}|0\d{2}[- ]?\d{8}这个表达式[u]匹配3位区号的电话号码，其中区号可以用小括号括起来，也可以不用，区号与本地号间可以用连字号或空格间隔，也可以没有间隔[/u]。你可以试试用替换|把这个表达式扩展成也支持4位区号的。

\d{5}-\d{4}|\d{5}这个表达式用于匹配美国的邮政编码。美国邮编的规则是5位数字，或者用连字号间隔的9位数字。之所以要给出这个例子是因为它能说明一个问题：使用替换时，顺序是很重要的。如果你把它改成\d{5}|\d{5}-\d{4}的话，那么就只会匹配5位的邮编(以及9位邮编的前5位)。原因是匹配替换时，将会从左到右地测试每个分枝条件，如果满足了某个分枝的话，就不会去管其它的替换条件了。

windows98|windows2000|windosxp这个例子是为了告诉你替换不仅仅能用于两种规则，也能用于更多种规则。

分组

我们已经提到了怎么重复单个字符（直接在字符后面加上限定符就行了）；但如果想要重复多个字符又该怎么办？你可以用小括号来指定子表达式(也叫做分组)，然后你就可以指定这个子表达式的重复次数了，你也可以对子表达式进行其它一些操作(后面会有介绍)。

(\d{1,3}\.){3}\d{1,3}是一个[u]简单的ip地址匹配[/u]表达式。要理解这个表达式，请按下列顺序分析它：\d{1,3}匹配[u]1到3位的数字[/u]，(\d{1,3}\.){3}匹配[u]三位数字加上一个英文句号(这个整体也就是这个分组)重复3次[/u]，最后再加上[u]一个一到三位的数字[/u](\d{1,3})。

不幸的是，它也将匹配256.300.888.999这种不可能存在的ip地址(ip地址中每个数字都不能大于255。题外话，好像反恐24小时第三季的编剧不知道这一点，汗...)。如果能使用算术比较的话，或许能简单地解决这个问题，但是正则表达式中并不提供关于数学的任何功能，所以只能使用冗长的分组，选择，字符类来描述一个正确的ip地址：((2[0-4]\d|25[0-5]|[01]?\d\d?)\.){3}(2[0-4]\d|25[0-5]|[01]?\d\d?)。

理解这个表达式的关键是理解2[0-4]\d|25[0-5]|[01]?\d\d?，这里我就不细说了，你自己应该能分析得出来它的意义。

后向引用

使用小括号指定一个子表达式后，匹配这个子表达式的文本(也就是此分组捕获的内容)可以在表达式或其它程序中作进一步的处理。默认情况下，每个分组会自动拥有一个组号，规则是：从左向右，以分组的左括号为标志，第一个出现的分组的组号为1，第二个为2，以此类推。

后向引用用于重复搜索前面某个分组匹配的文本。例如，\1代表[u]分组1匹配的文本[/u]。难以理解？请看示例：

\b(\w+)\b\s+\1\b可以用来匹配[u]重复的单词[/u]，像go go, kitty kitty。首先是[u]一个单词[/u]，也就是[u]单词开始处和结束处之间的多于一个的字母或数字[/u](\b(\w+)\b)，然后是[u]1个或几个空白符[/u](\s+)，最后是[u]前面匹配的那个单词[/u](\1)。

你也可以自己指定子表达式的组名。要指定一个子表达式的组名，请使用这样的语法：(?\w+)(或者把尖括号换成'也行：(?'word'\w+)),这样就把\w+的组名指定为word了。要反向引用这个分组捕获的内容，你可以使用\k,所以上一个例子也可以写成这样：\b(?\w+)\b\s+\k\b。

使用小括号的时候，还有很多特定用途的语法。下面列出了最常用的一些：

表4.分组语法

捕获
(exp)
[u]匹配exp,并捕获文本到自动命名的组里[/u]
(?exp)
[u]匹配exp,并捕获文本到名称为name的组里，也可以写成(?'name'exp)[/u]
(?:exp)
[u]匹配exp,不捕获匹配的文本，也不给此分组分配组号[/u]
零宽断言
(?=exp)
[u]匹配exp前面的位置[/u]
(?<=exp)
[u]匹配exp后面的位置[/u]
(?!exp)
[u]匹配后面跟的不是exp的位置[/u]
(?
[u]匹配前面不是exp的位置[/u]
注释
(?#comment)
[u]这种类型的组不对正则表达式的处理产生任何影响，用于提供注释让人阅读[/u]

我们已经讨论了前两种语法。第三个(?:exp)不会改变正则表达式的处理方式，只是这样的组匹配的内容[u]不会像前两种那样被捕获到某个组里面[/u]。

零宽断言

接下来的四个用于查找在某些内容(但并不包括这些内容)之前或之后的东西，也就是说它们像\b,^,$那样用于指定一个位置，这个位置应该满足一定的条件(断言)，因此它们也被称为零宽断言。最好还是拿例子来说明吧：

(?=exp)也叫零宽度正预测先行断言，它[u]断言自身出现的位置的后面能匹配表达式exp[/u]。比如\b\w+(?=ing\b)，匹配[u]以ing结尾的单词的前面部分(除了ing以外的部分)[/u]，如查找i'm singing while you're dancing.时，它会匹配[u]sing[/u]和[u]danc[/u]。

(?<=exp)也叫零宽度正回顾后发断言，它[u]断言自身出现的位置的前面能匹配表达式exp[/u]。比如(?<=\bre)\w+\b会匹配[u]以re开头的单词的后半部分(除了re以外的部分)[/u]，例如在查找reading a book时，它匹配[u]ading[/u]。

假如你想要给一个很长的数字中每三位间加一个逗号(当然是从右边加起了)，你可以这样查找需要在前面和里面添加逗号的部分：((?<=\d)\d{3})*\b，用它对1234567890进行查找时结果是[u]234567890[/u]。

下面这个例子同时使用了这两种断言：(?<=\s)\d+(?=\s)匹配[u]以空白符间隔的数字(再次强调，不包括这些空白符)[/u]。

负向零宽断言

前面我们提到过怎么查找不是某个字符或不在某个字符类里的字符的方法(反义)。但是如果我们只是想要确保某个字符没有出现，但并不想去匹配它时怎么办？例如，如果我们想查找这样的单词--它里面出现了字母q,但是q后面跟的不是字母u,我们可以尝试这样：

\b\w*q[^u]\w*\b匹配[u]包含后面不是字母u的字母q的单词[/u]。但是如果多做测试(或者你思维足够敏锐，直接就观察出来了)，你会发现，如果q出现在单词的结尾的话，像iraq,benq，这个表达式就会出错。这是因为[^u]总要匹配一个字符，所以如果q是单词的最后一个字符的话，后面的[^u]将会匹配q后面的单词分隔符(可能是空格，或者是句号或其它的什么)，后面的\w*\b将会匹配下一个单词，于是\b\w*q[^u]\w*\b就能匹配整个iraq fighting。负向零宽断言能解决这样的问题，因为它只匹配一个位置，并不消费任何字符。现在，我们可以这样来解决这个问题：\b\w*q(?!u)\w*\b。

零宽度负预测先行断言(?!exp)，[u]断言此位置的后面不能匹配表达式exp[/u]。例如：\d{3}(?!\d)匹配[u]三位数字，而且这三位数字的后面不能是数字[/u]；\b((?!abc)\w)+\b匹配[u]不包含连续字符串abc的单词[/u]。

同理，我们可以用(?,零宽度正回顾后发断言来[u]断言此位置的前面不能匹配表达式exp[/u]：(?匹配[u]前面不是小写字母的七位数字[/u]。

一个更复杂的例子：(?<=<(\w+)>).*(?=<\/\1>)匹配[u]不包含属性的简单html标签内里的内容[/u]。()指定了这样的前缀：[u]被尖括号括起来的单词[/u](比如可能是)，然后是.*(任意的字符串),最后是一个后缀(?=<\/\1>)。注意后缀里的\/，它用到了前面提过的字符转义；\1则是一个反向引用，引用的正是[u]捕获的第一组[/u]，前面的(\w+)匹配的内容，这样如果前缀实际上是的话，后缀就是了。整个表达式匹配的是和之间的内容(再次提醒，不包括前缀和后缀本身)。

注释

小括号的另一种用途是通过语法(?#comment)来包含注释。例如：2[0-4]\d(?#200-249)|25[0-5](?#250-255)|[01]?\d\d?(?#0-199)。

要包含注释的话，最好是启用“忽略模式里的空白符”选项，这样在编写表达式时能任意的添加空格，tab，换行，而实际使用时这些都将被忽略。启用这个选项后，在#后面到这一行结束的所有文本都将被当成注释忽略掉。

例如，我们可以前面的一个表达式写成这样：

(?<= # 断言要匹配的文本的前缀
<(\w+)> # 查找尖括号括起来的字母或数字(即html/xml标签)
) # 前缀结束
.* # 匹配任意文本
(?= # 断言要匹配的文本的后缀
<\/\1> # 查找尖括号括起来的内容：前面是一个"/"，后面是先前捕获的标签
) # 后缀结束
贪婪与懒惰

当正则表达式中包含能接受重复的限定符时，通常的行为是（在使整个表达式能得到匹配的前提下）匹配尽可能多的字符。考虑这个表达式：a.*b，它将会匹配[u]最长的以a开始，以b结束的字符串[/u]。如果用它来搜索aabab的话，它会匹配整个字符串[u]aabab[/u]。这被称为贪婪匹配。

有时，我们更需要懒惰匹配，也就是匹配尽可能少的字符。前面给出的限定符都可以被转化为懒惰匹配模式，只要在它后面加上一个问号?。这样.*?就意味着[u]匹配任意数量的重复，但是在能使整个匹配成功的前提下使用最少的重复[/u]。现在看看懒惰版的例子吧：

a.*?b匹配[u]最短的，以a开始，以b结束的字符串[/u]。如果把它应用于aabab的话，它会匹配[u]aab[/u]和[u]ab[/u]（为什么第一个匹配是aab而不是ab？简单地说，因为正则表达式有另一条规则，比懒惰／贪婪规则的优先级更高：最先开始的匹配拥有最高的优先权——the match that begins earliest wins）。

表5.懒惰限定符

*?
[u]重复任意次，但尽可能少重复[/u]
+?
[u]重复1次或更多次，但尽可能少重复[/u]
??
[u]重复0次或1次，但尽可能少重复[/u]
{n,m}?
[u]重复n到m次，但尽可能少重复[/u]
{n,}?
[u]重复n次以上，但尽可能少重复[/u]
处理选项

上面介绍了几个选项如忽略大小写，处理多行等，这些选项能用来改变处理正

该文章在 2010/7/3 15:56:56 编辑过