如果我们问那些UNIX系统的爱好者他们最喜欢什么，答案除了稳定的系统和可以远程启动之外，十有八九的人会提到正则表达式；如果我们再问他们最头痛的是什么，可能除了复杂的进程控制和安装过程之外，还会是正则表达式。那么正则表达式到底是什么？如何才能真正的掌握正则表达式并正确的加以灵活运用？本文将就此展开介绍，希望能够对那些渴望了解和掌握正则表达式的读者有所助益。
1. 引子
目前，正则表达式已经在很多软件中得到广泛的应用，包括*nix（Linux, Unix等），HP等操作系统，PHP，C#，Java等开发环境，以及很多的应用软件中，都可以看到正则表达式的影子。
正则表达式的使用，可以通过简单的办法来实现强大的功能。为了简单有效而又不失强大，造成了正则表达式代码的难度较大，学习起来也不是很容易，所以需要付出一些努力才行，入门之后参照一定的参考，使用起来还是比较简单有效的。
例子： ^.+@.+\\..+$
这样的代码曾经多次把我自己给吓退过。可能很多人也是被这样的代码给吓跑的吧。继续阅读本文将让你也可以自由应用这样的代码。
2. 正则表达式的历史
正则表达式的“祖先”可以一直上溯至对人类神经系统如何工作的早期研究。Warren McCulloch 和 Walter Pitts 这两位神经生理学家研究出一种数学方式来描述这些神经网络。
1956 年, 一位叫 Stephen Kleene 的数学家在 McCulloch 和 Pitts 早期工作的基础上，发表了一篇标题为“神经网事件的表示法”的论文，引入了正则表达式的概念。正则表达式就是用来描述他称为“正则集的代数”的表达式，因此采用“正则表达式”这个术语。
随后，发现可以将这一工作应用于使用 Ken Thompson 的计算搜索算法的一些早期研究，Ken Thompson 是 Unix 的主要发明人。正则表达式的第一个实用应用程序就是 Unix 中的 qed 编辑器。
如他们所说，剩下的就是众所周知的历史了。从那时起直至现在正则表达式都是基于文本的编辑器和搜索工具中的一个重要部分。
入门简介
简单的说，正则表达式是一种可以用于模式匹配和替换的强有力的工具。我们可以在几乎所有的基于UNIX系统的工具中找到正则表达式的身影，例如，vi编辑器，Perl或PHP脚本语言，以及awk或sed shell程序等。此外，象JavaScript这种客户端的脚本语言也提供了对正则表达式的支持。由此可见，正则表达式已经超出了某种语言或某个系统的局限，成为人们广为接受的概念和功能。
正则表达式可以让用户通过使用一系列的特殊字符构建匹配模式，然后把匹配模式与数据文件、程序输入以及WEB页面的表单输入等目标对象进行比较，根据比较对象中是否包含匹配模式，执行相应的程序。
举例来说，正则表达式的一个最为普遍的应用就是用于验证用户在线输入的邮件地址的格式是否正确。如果通过正则表达式验证用户邮件地址的格式正确，用户所填写的表单信息将会被正常处理；反之，如果用户输入的邮件地址与正则表达的模式不匹配，将会弹出提示信息，要求用户重新输入正确的邮件地址。由此可见正则表达式在WEB应用的逻辑判断中具有举足轻重的作用。
基本语法
在对正则表达式的功能和作用有了初步的了解之后，我们就来具体看一下正则表达式的语法格式。
正则表达式的形式一般如下：
/love/
其中位于“/”定界符之间的部分就是将要在目标对象中进行匹配的模式。用户只要把希望查找匹配对象的模式内容放入“/”定界符之间即可。为了能够使用户更加灵活的定制模式内容，正则表达式提供了专门的“元字符”。所谓元字符就是指那些在正则表达式中具有特殊意义的专用字符，可以用来规定其前导字符（即位于元字符前面的字符）在目标对象中的出现模式。
较为常用的元字符包括： “+”， “*”，以及 “?”。其中，“+”元字符规定其前导字符必须在目标对象? 续出现一次或多次，“*”元字符规定其前导字符必须在目标对象中出现零次或连续多次，而“?”元字符规定其前导对象必须在目标对象中连续出现零次或一次。
下面，就让我们来看一下正则表达式元字符的具体应用。
/fo+/
因为上述正则表达式中包含“+”元字符，表示可以与目标对象中的 “fool”, “fo”, 或者 “football”等在字母f后面连续出现一个或多个字母o的字符串相匹配。
/eg*/
因为上述正则表达式中包含“*”元字符，表示可以与目标对象中的 “easy”, “ego”, 或者 “egg”等在字母e后面连续出现零个或多个字母g的字符串相匹配。
/Wil?/
因为上述正则表达式中包含“？”元字符，表示可以与目标对象中的 “Win”, 或者 “Wilson”,等在字母i后面连续出现零个或一个字母l的字符串相匹配。
除了元字符之外，用户还可以精确指定模式在匹配对象中出现的频率。例如，
/jim{2,6}/
上述正则表达式规定字符m可以在匹配对象中连续出现2-6次，因此，上述正则表达式可以同jimmy或jimmmmmy等字符串相匹配。
在对如何使用正则表达式有了初步了解之后，我们来看一下其它几个重要的元字符的使用方式。
\s：用于匹配单个空格符，包括tab键和换行符；
\S：用于匹配除单个空格符之外的所有字符；
\d：用于匹配从0到9的数字；
\w：用于匹配字母，数字或下划线字符；
\W：用于匹配所有与\w不匹配的字符；
. ：用于匹配除换行符之外的所有字符。
（说明：我们可以把\s和\S以及\w和\W看作互为逆运算）
下面，我们就通过实例看一下如何在正则表达式中使用上述元字符。
/\s+/
上述正则表达式可以用于匹配目标对象中的一个或多个空格字符。
/\d000/
如果我们手中有一份复杂的财务报表，那么我们可以通过上述正则表达式轻而易举的查找到所有总额达千元的款项。
除了我们以上所介绍的元字符之外，正则表达式中还具有另外一种较为独特的专用字符，即定位符。定位符用于规定匹配模式在目标对象中的出现位置。
较为常用的定位符包括： “^”, “$”, “\b” 以及 “\B”。其中，“^”定位符规定匹配模式必须出现在目标字符串的开头，“$”定位符规定匹配模式必须出现在目标对象的结尾，\b定位符规定匹配模式必须出现在目标字符串的开头或结尾的两个边界之一，而“\B”定位符则规定匹配对象必须位于目标字符串的开头和结尾两个边界之内，即匹配对象既不能作为目标字符串的开头，也不能作为目标字符串的结尾。同样，我们也可以把“^”和“$”以及“\b”和“\B”看作是互为逆运算的两组定位符。举例来说：
/^hell/
因为上述正则表达式中包含“^”定位符，所以可以与目标对象中以 “hell”, “hello”或 “hellhound”开头的字符串相匹配。
/ar$/
因为上述正则表达式中包含“$”定位符，所以可以与目标对象中以 “car”, “bar”或 “ar” 结尾的字符串相匹配。
/\bbom/
因为上述正则表达式模式以“\b”定位符开头，所以可以与目标对象中以 “bomb”, 或 “bom”开头的字符串相匹配。
/man\b/
因为上述正则表达式模式以“\b”定位符结尾，所以可以与目标对象中以 “human”, “woman”或 “man”结尾的字符串相匹配。
为了能够方便用户更加灵活的设定匹配模式，正则表达式允许使用者在匹配模式中指定某一个范围而不局限于具体的字符。例如：
/[A-Z]/
上述正则表达式将会与从A到Z范围内任何一个大写字母相匹配。
/[a-z]/
上述正则表达式将会与从a到z范围内任何一个小写字母相匹配。
/[0-9]/
上述正则表达式将会与从0到9范围内任何一个数字相匹配。
/([a-z][A-Z][0-9])+/
上述正则表达式将会与任何由字母和数字组成的字符串，如 “aB0” 等相匹配。这里需要提醒用户注意的一点就是可以在正则表达式中使用 “()” 把字符串组合在一起。“()”符号包含的内容必须同时出现在目标对象中。因此，上述正则表达式将无法与诸如 “abc”等的字符串匹配，因为“abc”中的最后一个字符为字母而非数字。
如果我们希望在正则表达式中实现类似编程逻辑中的“或”运算，在多个不同的模式中任选一个进行匹配的话，可以使用管道符 “|”。例如：
/to|too|2/
上述正则表达式将会与目标对象中的 “to”, “too”, 或 “2” 相匹配。
正则表达式中还有一个较为常用的运算符，即否定符 “[^]”。与我们前文所介绍的定位符 “^” 不同，否定符 “[^]”规定目标对象中不能存在模式中所规定的字符串。例如：
/[^A-C]/
上述字符串将会与目标对象中除A，B，和C之外的任何字符相匹配。一般来说，当“^”出现在 “[]”内时就被视做否定运算符；而当“^”位于“[]”之外，或没有“[]”时，则应当被视做定位符。
最后，当用户需要在正则表达式的模式中加入元字符，并查找其匹配对象时，可以使用转义符“\”。例如：
/Th\*/
上述正则表达式将会与目标对象中的“Th*”而非“The”等相匹配。
使用实例
在对正则表达式有了较为全面的了解之后，我们就来看一下如何在Perl，PHP，以及JavaScript中使用正则表达式。
通常，Perl中正则表达式的使用格式如下：
operator / regular-expression / string-to-replace / modifiers
运算符一项可以是m或s，分别代表匹配运算和替换运算。
其中，正则表达式一项是将要进行匹配或替换操作的模式，可以由任意字符，元字符，或定位符等组成。替换字符串一项是使用s运算符时，对查找到的模式匹配对象进行替换的字符串。最后的参数项用来控制不同的匹配或替换方式。例如：
s/geed/good/
将会在目标对象中查找第一个出现的geed字串，并将其替换为good。如果我们希望在目标对象的全局范围内执行多次查找—替换操作的话，可以使用参数 “g”，即s/love/lust/g。
此外，如果我们不需要限制匹配的大小写形式的话，可以使用参数 “i ”。例如，
m/JewEL/i
上述正则表达式将会与目标对象中的jewel，Jewel，或JEWEL相匹配。
在Perl中，使用专门的运算符“=~”指定正则表达式的匹配对象。例如：
$flag =~ s/abc/ABC/
上述正则表达式将会把变量$flag中的字串abc替换为ABC。
下面，我们就在Perl程序中加入正则表达式，验证用户邮件地址格式的有效性。代码如下：
#!/usr/bin/perl
# get input
print “Whats your email address?\n”;
$email = $#@60;STDIN$#@62;;
chomp($email);
# match and display result
if($email =~ /^([a-zA-Z0-9_-])+@([a-zA-Z0-9_-])+(\.[a-zA-Z0-9_-])+/)
{
print(“Your email address is correct!\n”);
}
else
{
print(“Please try again!\n”);
}
如果用户更偏爱PHP的话，可以使用ereg()函数进行模式匹配操作。ereg()函数的使用格式如下：
ereg(pattern, string)
其中，pattern代表正则表达式的模式，而string则是执行查找替换操作的目标对象。同样是验证邮件地址，使用PHP编写的程序代码如下：
$#@60;?php
if (ereg(“^([a-zA-Z0-9_ +@([a-zA-Z0-9_-])+(\.[a-zA-Z0-9_-])+”,$email))
{ echo “Your email address is correct!”;}
else
{ echo “Please try again!”;}
?$#@62;
最后，我们在来看一下JavaScript。JavaScript 1.2中带有一个功能强大的RegExp()对象，可以用来进行正则表达式的匹配操作。其中的test()方法可以检验目标对象中是否包含匹配模式，并相应的返回true或false。
我们可以使用JavaScript编写以下脚本，验证用户输入的邮件地址的有效性。
$#@60;html$#@62;
$#@60;head$#@62;
$#@60;script language="Javascript1.2"$#@62;
$#@60;!-- start hiding
function verifyAddress(obj)
{
var email = obj.email.value;
var pattern = /^([a-zA-Z0-9_-])+@([a-zA-Z0-9_-])+(\.[a-zA-Z0-9_-])+/;
flag = pattern.test(email);
if(flag)
{
alert(“Your email address is correct!”);
return true;
}
else
{
alert(“Please try again!”);
return false;
}
}
// stop hiding --$#@62;
$#@60;/script$#@62;
$#@60;/head$#@62;
$#@60;body$#@62;
$#@60;form onSubmit="return verifyAddress(this);"$#@62;
$#@60;input name="email" type="text"$#@62;
$#@60;input type="submit"$#@62;
$#@60;/form$#@62;
$#@60;/body$#@62;
$#@60;/html$#@62;
3. 正则表达式定义
正则表达式(regular expression)描述了一种字符串匹配的模式，可以用来检查一个串是否含有某种子串、将匹配的子串做替换或者从某个串中取出符合某个条件的子串等。
列目录时， dir *.txt或ls *.txt中的*.txt就不是一个正则表达式,因为这里*与正则式的*的含义是不同的。
正则表达式是由普通字符（例如字符 a 到 z）以及特殊字符（称为元字符）组成的文字模式。正则表达式作为一个模板，将某个字符模式与所搜索的字符串进行匹配。
3.1 普通字符
由所有那些未显式指定为元字符的打印和非打印字符组成。这包括所有的大写和小写字母字符，所有数字，所有标点符号以及一些符号。
3.2 非打印字符
| 字符 | 含义 |
|---|---|
| \cx | 匹配由x指明的控制字符。例如， \cM 匹配一个 Control-M 或回车符。x 的值必须为 A-Z 或 a-z 之一。否则，将 c 视为一个原义的 'c' 字符。 |
| \f | 匹配一个换页符。等价于 \x0c 和 \cL。 |
| \n | 匹配一个换行符。等价于 \x0a 和 \cJ。 |
| \r | 匹配一个回车符。等价于 \x0d 和 \cM。 |
| \s | 匹配任何空白字符，包括空格、制表符、换页符等等。等价于 [ \f\n\r\t\v]。 |
| \S | 匹配任何非空白字符。等价于 [^ \f\n\r\t\v]。 |
| \t | 匹配一个制表符。等价于 \x09 和 \cI。 |
| \v | 匹配一个垂直制表符。等价于 \x0b 和 \cK。 |
3.3 特殊字符
所谓特殊字符，就是一些有特殊含义的字符，如上面说的"*.txt"中的*，简单的说就是表示任何字符串的意思。如果要查找文件名中有＊的文件，则需要对＊进行转义，即在其前加一个\。ls \*.txt。正则表达式有以下特殊字符。
| 特别字符 | 说明 |
|---|---|
| $ | 匹配输入字符串的结尾位置。如果设置了 RegExp 对象的 Multiline 属性，则 $ 也匹配 '\n' 或 '\r'。要匹配 $ 字符本身，请使用 \$。 |
| ( ) | 标记一个子表达式的开始和结束位置。子表达式可以获取供以后使用。要匹配这些字符，请使用 \( 和 \)。 |
| * | 匹配前面的子表达式零次或多次。要匹配 * 字符，请使用 \*。 |
| + | 匹配前面的子表达式一次或多次。要匹配 + 字符，请使用 \+。 |
| . | 匹配除换行符 \n之外的任何单字符。要匹配 .，请使用 \。 |
| [ | 标记一个中括号表达式的开始。要匹配 [，请使用 \[。 |
| ? | 匹配前面的子表达式零次或一次，或指明一个非贪婪限定符。要匹配 ? 字符，请使用 \?。 |
| \ | 将下一个字符标记为或特殊字符、或原义字符、或向后引用、或八进制转义符。例如， 'n' 匹配字符 'n'。'\n' 匹配换行符。序列 '\\' 匹配 "\"，而 '\(' 则匹配 "("。 |
| ^ | 匹配输入字符串的开始位置，除非在方括号表达式中使用，此时它表示不接受该字符集合。要匹配 ^ 字符本身，请使用 \^。 |
| { | 标记限定符表达式的开始。要匹配 {，请使用 \{。 |
| | | 指明两项之间的一个选择。要匹配 |，请使用 \|。 |
构造正则表达式的方法和创建数学表达式的方法一样。也就是用多种元字符与操作符将小的表达式结合在一起来创建更大的表达式。正则表达式的组件可以是单个的字符、字符集合、字符范围、字符间的选择或者所有这些组件的任意组合。
3.4 限定符
限定符用来指定正则表达式的一个给定组件必须要出现多少次才能满足匹配。有*或+或?或{n}或{n,}或{n,m}共6种。
*、+和?限定符都是贪婪的，因为它们会尽可能多的匹配文字，只有在它们的后面加上一个?就可以实现非贪婪或最小匹配。
正则表达式的限定符有：
| 字符 | 描述 |
|---|---|
| * | 匹配前面的子表达式零次或多次。例如，zo* 能匹配 "z" 以及 "zoo"。* 等价于{0,}。 |
| + | 匹配前面的子表达式一次或多次。例如，'zo+' 能匹配 "zo" 以及 "zoo"，但不能匹配 "z"。+ 等价于 {1,}。 |
| ? | 匹配前面的子表达式零次或一次。例如，"do(es)?" 可以匹配 "do" 或 "does" 中的"do" 。? 等价于 {0,1}。 |
| {n} | n 是一个非负整数。匹配确定的 n 次。例如，'o{2}' 不能匹配 "Bob" 中的 'o'，但是能匹配 "food" 中的两个 o。 |
| {n,} | n 是一个非负整数。至少匹配n 次。例如，'o{2,}' 不能匹配 "Bob" 中的 'o'，但能匹配 "foooood" 中的所有 o。'o{1,}' 等价于 'o+'。'o{0,}' 则等价于 'o*'。 |
| {n,m} | m 和 n 均为非负整数，其中n <= m。最少匹配 n 次且最多匹配 m 次。例如，"o{1,3}" 将匹配 "fooooood" 中的前三个 o。'o{0,1}' 等价于 'o?'。请注意在逗号和两个数之间不能有空格。 |
3.5 定位符
用来描述字符串或单词的边界，^和$分别指字符串的开始与结束，\b描述单词的前或后边界，\B表示非单词边界。不能对定位符使用限定符。
3.6 选择
用圆括号将所有选择项括起来，相邻的选择项之间用|分隔。但用圆括号会有一个副作用，是相关的匹配会被缓存，此时可用?:放在第一个选项前来消除这种副作用。
其中?:是非捕获元之一，还有两个非捕获元是?=和?!，这两个还有更多的含义，前者为正向预查，在任何开始匹配圆括号内的正则表达式模式的位置来匹配搜索字符串，后者为负向预查，在任何开始不匹配该正则表达式模式的位置来匹配搜索字符串。
3.7 后向引用
对一个正则表达式模式或部分模式两边添加圆括号将导致相关匹配存储到一个临时缓冲区中，所捕获的每个子匹配都按照在正则表达式模式中从左至右所遇到的内容存储。存储子匹配的缓冲区编号从 1 开始，连续编号直至最大 99 个子表达式。每个缓冲区都可以使用 '\n' 访问，其中 n 为一个标识特定缓冲区的一位或两位十进制数。
可以使用非捕获元字符 '?:', '?=', or '?!' 来忽略对相关匹配的保存。
4. 各种操作符的运算优先级
相同优先级的从左到右进行运算，不同优先级的运算先高后低。各种操作符的优先级从高到低如下：
| 操作符 | 描述 |
|---|---|
| \ | 转义符 |
| (), (?:), (?=), [] | 圆括号和方括号 |
| *, +, ?, {n}, {n,}, {n,m} | 限定符 |
| ^, $, \anymetacharacter | 位置和顺序 |
| | | “或”操作 |
