C 正则表达式

nxdong August 03, 2022 [linux, c] #regex

c 正则表达式的一些用法参考

代码

my_regex.c 内容如下:

#include <regex.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void match_regex_string(const char *pattern, const char *string, int flag)
{
    regex_t preg = {0};
    int rc;
    // 我们的表达式有4个子表达式,所以是5=4(子匹配)+1(全匹配)
    size_t nmatch = 5;
    regmatch_t pmatch[5];
#define ERROR_MSG_LEN 256
    char err_msgbuf[ERROR_MSG_LEN];

    if (0 != (rc = regcomp(&preg, pattern, flag)))
    {
        regerror(rc, &preg, err_msgbuf, ERROR_MSG_LEN);
        fprintf(stderr, "正则表达式编译失败, 错误码: %d 错误描述: %s\n", rc, err_msgbuf);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    else
    {
        printf("正则表达式编译成功, 找到 [%d] 个子表达式\n", preg.re_nsub);
    }

    // https://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Matching-POSIX-Regexps.html
    if (0 != (rc = regexec(&preg, string, nmatch, pmatch, 0)))
    {
        printf("字符串: '%s' 模式: '%s' 匹配失败, 返回值: %d \n", string, pattern, rc);
    }
    else
    {
        // https://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Regexp-Subexpressions.html

        printf("全表达式匹配字符串: "
               "\"%.*s\" 位置: [%d, %d].\n",
               pmatch[0].rm_eo - pmatch[0].rm_so, &string[pmatch[0].rm_so],
               pmatch[0].rm_so, pmatch[0].rm_eo - 1);

        for (int sub = 1; sub < nmatch; sub++)
        {
            printf("子表达式字符串(第 [%d] 个括号内): "
                   "\"%.*s\" 起始位置: [%d] 长度: [%d]\n",
                   sub,
                   pmatch[sub].rm_eo - pmatch[sub].rm_so, &string[pmatch[sub].rm_so],
                   pmatch[sub].rm_so, pmatch[sub].rm_eo - pmatch[sub].rm_so);
        }
    }

    regfree(&preg);
}

int main(void)
{

    // char *string = "./mytest() [0x41456c]";
    // char *string = "linux-vdso.so.1(__kernel_rt_sigreturn+0) [0xffff92b305b8]";
    // char *string = "./lib/somelib.so(+0x50870) [0xffff92860870]";
    char *string = "./lib/somelib.so(func_run+0x58) [0xffff9286e1e0]";

    // https://en.wikibooks.org/wiki/Regular_Expressions/POSIX-Extended_Regular_Expressions
    // 在BRE的规范中 '\(\)' 用于标记子表达式。而c字符串需要对`\`进行转义。 所以在表达式中是`\\(\\)`
    // 同理。`?` 也需要转义。
    // 在BRE的规范中 `[]` 用于匹配单个字符。 而我们需要匹配`[]`字符，需要转义， 所以在表达式中是`\\[\\]`
    char *pattern_bre = "\\(.*\\)(\\(.*\\)+\\?\\(.*\\)) \\[\\(.*\\)\\]";
    match_regex_string(pattern_bre, string, 0);

    // 在ere的规范中'()' 用于标记子表达式，所以用于标记子表达式的`()`不需要转义，而想要匹配的`(`和`)`字符需要转义。
    // 在ere的规范中'+' 用于标记匹配次数，所以用于表达式的`+`不需要转义，而想要匹配的`+`字符需要转义。
    char *pattern_ere = "(.*)\\((.*)\\+?(.*)\\) \\[(.*)\\]";
    match_regex_string(pattern_ere, string, REG_EXTENDED);

    return 0;
}

编译运行

gcc my_regex.c

运行结果：

./a.out
正则表达式编译成功, 找到 [4] 个子表达式
全表达式匹配字符串: "./lib/somelib.so(func_run+0x58) [0xffff9286e1e0]" 位置: [0, 47].
子表达式字符串(第 [1] 个括号内): "./lib/somelib.so" 起始位置: [0] 长度: [16]
子表达式字符串(第 [2] 个括号内): "func_run+0x58" 起始位置: [17] 长度: [13]
子表达式字符串(第 [3] 个括号内): "" 起始位置: [30] 长度: [0]
子表达式字符串(第 [4] 个括号内): "0xffff9286e1e0" 起始位置: [33] 长度: [14]
正则表达式编译成功, 找到 [4] 个子表达式
全表达式匹配字符串: "./lib/somelib.so(func_run+0x58) [0xffff9286e1e0]" 位置: [0, 47].
子表达式字符串(第 [1] 个括号内): "./lib/somelib.so" 起始位置: [0] 长度: [16]
子表达式字符串(第 [2] 个括号内): "func_run+0x58" 起始位置: [17] 长度: [13]
子表达式字符串(第 [3] 个括号内): "" 起始位置: [30] 长度: [0]
子表达式字符串(第 [4] 个括号内): "0xffff9286e1e0" 起始位置: [33] 长度: [14]

注意事项

  1. regcomp正则表达式的编译很费时间。在实际应用中不要每次都重新编译表达式。
  2. regfree 与 regcomp 成对使用。避免内存泄露。
  3. err_msgbuf 的内容可能超过256 在表达式很长的时候。 实际使用应当根据实际情况设置更大值或者动态申请。可以通过size_t err_size = regerror(rc, &preg, NULL, 0); 动态获取错误信息的长度。并且申请资源后重新获取错误信息。
  4. nmatch 的值与 pmatch 的大小要跟实际表达式的子表达式(括号内的表达式)的数量匹配。为子表达式的数量+1。 子表达式的数量可以通过编译后的regex_t 结构的 re_nsub 字段获取。注意，动态申请的结构要释放。
  5. 根据匹配结果的下标取匹配串的时候要保证原字符串的存在。
  6. 根据粗略的测试。ERE 的编译效率比BRE 高。而且表达式更容易理解。
  7. BRE(Base Regular Expressions) 与 ERE(POSIX-Extended Regular Expressions) 的区别可以参考 文档

写正则表达式是个很繁琐的事情。可以利用一些工具进行调试。然后再翻译到对应语言的表达式。

https://regex101.com/

img

便捷参考

内容来自 POSIX-Extended_Regular_Expressions

特殊字符说明
.匹配任何单字符 (许多应用不包含换行, 确切的说哪个字符被看作换行与风格,
字符编码,操作系统等因素相关的['\r','\n','\r\n']. 但是假定包含换行是安全的.).
在 POSIX 中括号表达式内, 点字符匹配字面意义上的点字符..
例如:
a.c 匹配 "abc", 但是[a.c] 只匹配 "a", ".", 或者 "c".
[ ]方括号表达式. 匹配一个在方括号内的字符.
例如:
[abc] 匹配 "a", "b", 或者 "c".
[a-z] 匹配一个 "a" 与 "z"之间的小写字母.
这些模式可以混合使用: [abcx-z] 匹配 "a", "b", "c", "x", "y", 或者 "z",
跟 [a-cx-z]一样.
- 在方括号表达式的开头(在^ 后面) 或结尾的时候看作字面量.
例如:
[abc-], [-abc].
注意.不允许反斜杠转义(这里应该指不允许转义[],其他的字符应该是允许的).
] 字符可以出现在方括号表达式的第一个(在 ^之后),例如: []abc].
[^ ]匹配一个不包含在方括号内的字符.
例如:
[^abc] 匹配除了 "a", "b", 或者 "c"的任何单个字符.
[^a-z] 匹配任何小写"a" 与 "z"之外的单个字符.
跟上面一样,字符字面量与范围可以混用.
^匹配字符串的开头位置. 在基于行的工具中,他匹配任一行的开头位置.
$匹配字符串的结尾位置或者字符串结尾符之前的位置.
在基于行的工具中,他匹配任一行的结尾位置.
BRE: \( \)
ERE: ( )		定义一个被标记的子表达式.
被匹配的字符串可以被重新提起.(参考下一条_n_).
被标记的表达式也可以叫做block(块)或者capturing group(捕获组).
_n_匹配 n 次被子表达式匹配的字符, n 是一个1到9 之间的数.
这个构造从理论上就不合理,而且没有被POSIX ERE 语法接受.
一些工具允许匹配超过9次.
不要用这个语法
*匹配0次或多次前面的元素.
例如:
ab*c 匹配 "ac", "abc", "abbbc", 等.
[xyz]* 匹配 "", "x", "y", "z", "zx", "zyx", "xyzzy"等.
\(ab\)* (BRE) 或者 (ab)* (ERE) 匹配 "", "ab", "abab", "ababab"等.
BRE: \+
ERE: +		匹配1次或多次前面的元素.
例如:
ab\+c (BRE) 或者 ab+c (ERE) 匹配 "abc", "abbbc", 等, 而不是 "ac".
[xyz]\+ (BRE) 或者 [xyz]+ (ERE) 匹配 "x", "y", "z", "zx", "zyx", "xyzzy"等.
\(ab\)\+ (BRE) 或者 (ab)+ (ERE) 匹配 "ab", "abab", "ababab"等.
BRE: \?
ERE: ?		匹配0次或 1次前面的元素.
例如:

ab\?c (BRE) 或者 ab?c (ERE) 匹配 "ac" 和 "abc",
\(ab\)\? (BRE) 或者 (ab)? (ERE) 匹配 "" or "ab".
BRE: \|
ERE: |		匹配前面或者后面的元素.
例如:

abc|def (BRE) 或者 abc|def (ERE) 匹配 "abc" 和 "def".
BRE: \{_m_,_n_\}
ERE: {_m_,_n_}		匹配前面的元素至少m次,不多于n次.
例如:
a\{3,5\} (BRE) or a{3,5} (ERE) 只匹配 "aaa", "aaaa", 与 "aaaaa".
BRE: \{_m_\}
ERE: {_m_}		恰好匹配前面的元素m次.
BRE: \{_m_,\}
ERE: {_m_,}		匹配前面的元素至少m次.
BRE: \{,_n_\}
ERE: {,_n_}		匹配前面的元素不多于n次.
例如:
ba\{,2\}b (BRE) or ba{,2}b (ERE) 只匹配 "bb", "bab", 与 "baab".

便捷表达

POSIX classsimilar tomeaning
[:upper:][A-Z]大写字母
[:lower:][a-z]小写字母
[:alpha:][[:upper:][:lower:]]大写字母 和 小写字母
[:alnum:][[:alpha:][:digit:]]数字,大写字母 和 小写字母
[:digit:][0-9]数字
[:xdigit:][0-9A-Fa-f]16进制字母
[:punct:][.,!?:…]标点符号
[:blank:][ \t]空格和TAB
[:space:][ \t\n\r\f\v]空白字符
[:cntrl:]控制字符
[:graph:][^\t\n\r\f\v]可打印字符
[:print:][^ \t\n\r\f\v]可打印字符和空格

参考

在 *unix 系统中, 可以通过 man regcomp 等命令参考系统自带的文档。

POSIX-Extended_Regular_Expressions

gnu libc Regular-Expressions

linux man page regcomp

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