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正则表达式括号的作用

正则表达式括号的作用

作者: 浅忆_0810 | 来源:发表于2022-04-26 17:20 被阅读0次

    本文摘抄自javascript正则表达式迷你书

    正则表达式是匹配模式,要么匹配字符,要么匹配位置

    1. 分组和分支结构

    这二者是括号最直觉的作用,也是最原始的功能,强调括号内的正则是一个整体,即提供子表达式

    1.1 分组

    我们知道 /a+/ 匹配连续出现的 "a",而要匹配连续出现的 "ab" 时,需要使用 /(ab)+/

    其中括号是提供分组功能,使量词 + 作用于 "ab" 这个整体,测试如下:

    var regex = /(ab)+/g;
    var string = "ababa abbb ababab";
    console.log( string.match(regex) );
    // => ["abab", "ab", "ababab"]
    

    1.2 分支结构

    而在多选分支结构(p1|p2) 中,此处括号的作用也是不言而喻的,提供了分支表达式的所有可能

    比如,要匹配如下的字符串:

    I love JavaScript
    I love Regular Expression
    

    可以使用正则:

    var regex = /^I love (JavaScript|Regular Expression)$/;
    console.log( regex.test("I love JavaScript") );
    console.log( regex.test("I love Regular Expression") );
    // => true
    // => true
    

    如果去掉正则中的括号,即:

    /^I love JavaScript|Regular Expression$/

    匹配字符串是 "I love JavaScript""Regular Expression",当然这不是我们想要的


    2. 分组引用

    这是括号一个重要的作用,有了它,我们就可以进行数据提取,以及更强大的替换操作

    而要使用它带来的好处,必须配合使用实现环境的 API

    以日期为例。假设格式是 yyyy-mm-dd 的,我们可以先写一个简单的正则:

    var regex = /\d{4}-\d{2}-\d{2}/;
    

    其可视化形式是:

    然后再修改成括号版的:

    var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
    

    其可视化形式是:

    对比这两个可视化图片,我们发现,与前者相比,后者多了分组编号,如 Group #1

    其实正则引擎也是这么做的,在匹配过程中,给每一个分组都开辟一个空间,用来存储每一个分组匹配到的
    数据。

    既然分组可以捕获数据,那么我们就可以使用它们

    2.1 提取数据

    比如提取出年、月、日,可以这么做:

    var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
    var string = "2017-06-12";
    console.log( string.match(regex) );
    // => ["2017-06-12", "2017", "06", "12", index: 0, input: "2017-06-12"]
    

    match返回的一个数组,第一个元素是整体匹配结果,然后是各个分组(括号里)匹配的
    内容,然后是匹配下标,最后是输入的文本。另外,正则表达式是否有修饰符 gmatch
    返回的数组格式是不一样的

    另外也可以使用正则实例对象的 exec方法:

    var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
    var string = "2017-06-12";
    console.log( regex.exec(string) );
    // => ["2017-06-12", "2017", "06", "12", index: 0, input: "2017-06-12"]
    

    同时,也可以使用构造函数的全局属性 $1$9 来获取:

    var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
    var string = "2017-06-12";
    
    regex.test(string); // 正则操作即可,例如
    // regex.exec(string);
    // string.match(regex);
    
    console.log(RegExp.$1); // "2017"
    console.log(RegExp.$2); // "06"
    console.log(RegExp.$3); // "12"
    

    2.2 替换

    比如,想把 yyyy-mm-dd 格式,替换成 mm/dd/yyyy 怎么做?

    var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
    var string = "2017-06-12";
    var result = string.replace(regex, "$2/$3/$1");
    console.log(result);
    // => "06/12/2017
    

    其中 replace中的,第二个参数里用 $1$2$3 指代相应的分组。等价于如下的形式:

    var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
    var string = "2017-06-12";
    var result = string.replace(regex, function () {
      return RegExp.$2 + "/" + RegExp.$3 + "/" + RegExp.$1;
    });
    console.log(result);
    // => "06/12/2017
    

    也等价于:

    var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
    var string = "2017-06-12";
    var result = string.replace(regex, function (match, year, month, day) {
      return month + "/" + day + "/" + year;
    });
    console.log(result);
    // => "06/12/2017"
    

    3. 反向引用

    除了使用相应 API来引用分组,也可以在正则本身里引用分组。但只能引用之前出现的分组,即反向引用

    还是以日期为例

    比如要写一个正则支持匹配如下三种格式:

    2016-06-12
    2016/06/12
    2016.06.12
    

    最先可能想到的正则是:

    var regex = /\d{4}(-|\/|\.)\d{2}(-|\/|\.)\d{2}/;
    var string1 = "2017-06-12";
    var string2 = "2017/06/12";
    var string3 = "2017.06.12";
    var string4 = "2016-06/12";
    console.log( regex.test(string1) ); // true
    console.log( regex.test(string2) ); // true
    console.log( regex.test(string3) ); // true
    console.log( regex.test(string4) ); // true
    

    其中 /. 需要转义。虽然匹配了要求的情况,但也匹配 "2016-06/12" 这样的数据

    假设我们想要求分割符前后一致怎么办?此时需要使用反向引用:

    var regex = /\d{4}(-|\/|\.)\d{2}\1\d{2}/;
    var string1 = "2017-06-12";
    var string2 = "2017/06/12";
    var string3 = "2017.06.12";
    var string4 = "2016-06/12";
    console.log( regex.test(string1) ); // true
    console.log( regex.test(string2) ); // true
    console.log( regex.test(string3) ); // true
    console.log( regex.test(string4) ); // false
    

    其可视化形式是:

    注意里面的 \1,表示的引用之前的那个分组 (-|\/|\.)。不管它匹配到什么(比如 -),\1 都匹配那个同样的具体某个字符

    我们知道了 \1 的含义后,那么 \2\3 的概念也就理解了,即分别指代第二个和第三个分组

    看到这里,此时,恐怕你会有几个问题

    3.1 括号嵌套怎么办?

    以左括号(开括号)为准。比如:

    var regex = /^((\d)(\d(\d)))\1\2\3\4$/;
    var string = "1231231233";
    console.log( regex.test(string) ); // true
    console.log( RegExp.$1 ); // 123
    console.log( RegExp.$2 ); // 1
    console.log( RegExp.$3 ); // 23
    console.log( RegExp.$4 ); // 3
    

    我们可以看看这个正则匹配模式:

    • 第一个字符是数字,比如说 "1"
    • 第二个字符是数字,比如说 "2"
    • 第三个字符是数字,比如说 "3"
    • 接下来的是 \1,是第一个分组内容,那么看第一个开括号对应的分组是什么,是 "123"
    • 接下来的是 \2,找到第2个开括号,对应的分组,匹配的内容是 "1"
    • 接下来的是 \3,找到第3个开括号,对应的分组,匹配的内容是 "23"
    • 最后的是 \4,找到第4个开括号,对应的分组,匹配的内容是 "3

    此正则的可视化形式是:

    3.2 \10 表示什么呢?

    另外一个疑问可能是,即 \10 是表示第 10 个分组,还是 \1 和 0 呢?

    答案是前者,虽然一个正则里出现 \10 比较罕见。测试如下:

    var regex = /(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(#) \10+/;
    var string = "123456789# ######"
    console.log( regex.test(string) );
    // => true
    

    如果真要匹配 \1 和 0 的话,请使用 (?:\1)0 或者 \1(?:0)

    3.3 引用不存在的分组会怎样?

    因为反向引用,是引用前面的分组,但我们在正则里引用了不存在的分组时,此时正则不会报错,只是匹配反向引用的字符本身。例如 \2,就匹配 "\2"。注意 "\2" 表示对 "2" 进行了转义

    var regex = /\1\2\3\4\5\6\7\8\9/;
    console.log( regex.test("\1\2\3\4\5\6\7\8\9") );
    console.log( "\1\2\3\4\5\6\7\8\9".split("") );
    

    Chrome 浏览器打印的结果(不同的浏览器和版本,打印的结果可能不一样):

    3.4 分组后面有量词会怎样?

    分组后面有量词的话,分组最终捕获到的数据是最后一次的匹配。比如如下的测试案例:

    var regex = /(\d)+/;
    var string = "12345";
    console.log( string.match(regex) );
    // => ["12345", "5", index: 0, input: "12345"]
    

    从上面看出,分组(\d) 捕获的数据是 "5"。

    同理对于反向引用,也是这样的。测试如下:

    var regex = /(\d)+ \1/;
    console.log( regex.test("12345 1") );
    // => false
    console.log( regex.test("12345 5") );
    // => true
    

    4. 非捕获括号

    之前文中出现的括号,都会捕获它们匹配到的数据,以便后续引用,因此也称它们是捕获型分组和捕获型分
    支。

    如果只想要括号最原始的功能,但不会引用它,即,既不在 API里引用,也不在正则里反向引用。

    此时可以使用非捕获括号 (?:p)(?:p1|p2|p3),例如本章第一个例子可以修改为:

    var regex = /(?:ab)+/g;
    var string = "ababa abbb ababab";
    console.log( string.match(regex) );
    // => ["abab", "ab", "ababab"]
    

    同理,第二例子可以修改为:

    var regex = /^I love (?:JavaScript|Regular Expression)$/;
    console.log( regex.test("I love JavaScript") );
    console.log( regex.test("I love Regular Expression") );
    // => true
    // => true
    

    5. 相关案例

    5.1 字符串 trim方法模拟

    trim方法是去掉字符串的开头和结尾的空白符。有两种思路去做。

    第一种,匹配到开头和结尾的空白符,然后替换成空字符。如:

    function trim(str) {
      return str.replace(/^\s+|\s+$/g, '');
    }
    console.log( trim(" foobar ") );
    // => "foobar"
    

    第二种,匹配整个字符串,然后用引用来提取出相应的数据:

    function trim (str) {
      return str.replace(/^\s*(.*?)\s*$/g, "$1");
    }
    console.log( trim(" foobar ") );
    // => "foobar"
    

    这里使用了惰性匹配 *?,不然也会匹配最后一个空格之前的所有空格的

    当然,前者效率高

    5.2 将每个单词的首字母转换为大写

    function titleize (str) {
      return str.toLowerCase().replace(/(?:^|\s)\w/g, function (c) {
        return c.toUpperCase();
      });
    }
    console.log( titleize('my name is epeli') );
    // => "My Name Is Epeli"
    

    思路是找到每个单词的首字母,当然这里不使用非捕获匹配也是可以的

    5.3 驼峰化

    function camelize (str) {
      return str.replace(/[-_\s]+(.)?/g, function (match, c) {
        return c ? c.toUpperCase() : '';
      });
    }
    console.log( camelize('-moz-transform') );
    // => "MozTransform"
    

    其中分组 (.) 表示首字母。单词的界定是,前面的字符可以是多个连字符、下划线以及空白符。正则后面
    ? 的目的,是为了应对 str尾部的字符可能不是单词字符,比如 str 是 '-moz-transform '

    5.4 中划线化

    function dasherize(str) {
      return str.replace(/([A-Z])/g, '-$1').replace(/[-_\s]+/g, '-').toLowerCase();
    }
    console.log(dasherize('MozTransform'));
    // => "-moz-transform"
    

    驼峰化的逆过程

    5.5 HTML转义和反转义

    // 将HTML特殊字符转换成等值的实体
    function escapeHTML(str) {
      var escapeChars = {
        '<': 'lt',
        '>': 'gt',
        '"': 'quot',
        '&': 'amp',
        '\'': '#39'
      };
    
      return str.replace(new RegExp('[' + Object.keys(escapeChars).join('') + ']', 'g'),
        function (match) {
          return '&' + escapeChars[match] + ';';
        });
    }
    
    console.log(escapeHTML('<div>Blah blah blah</div>'));
    // => "&lt;div&gt;Blah blah blah&lt;/div&gt";
    

    其中使用了用构造函数生成的正则,然后替换相应的格式就行了,这个跟本章没多大关系。

    倒是它的逆过程,使用了括号,以便提供引用,也很简单,如下

    // 实体字符转换为等值的HTML。
    function unescapeHTML(str) {
      var htmlEntities = {
        nbsp: ' ',
        lt: '<',
        gt: '>',
        quot: '"',
        amp: '&',
        apos: '\''
      };
    
      return str.replace(/\&([^;]+);/g, function (match, key) {
        if (key in htmlEntities) {
          return htmlEntities[key];
        }
        return match;
      });
    }
    
    console.log(unescapeHTML('&lt;div&gt;Blah blah blah&lt;/div&gt;'));
    // => "<div>Blah blah blah</div>
    

    通过 key 获取相应的分组引用,然后作为对象的键。

    5.6 匹配成对标签

    要求匹配:

    <title>regular expression</title>
    <p>laoyao bye bye</p>
    

    不匹配:<title>wrong!</p>

    匹配一个开标签,可以使用正则 <[^>]+>

    匹配一个闭标签,可以使用 <\/[^>]+>

    但是要求匹配成对标签,那就需要使用反向引用,如:

    var regex = /<([^>]+)>[\d\D]*<\/\1>/;
    var string1 = "<title>regular expression</title>";
    var string2 = "<p>laoyao bye bye</p>";
    var string3 = "<title>wrong!</p>";
    
    console.log( regex.test(string1) ); // true
    console.log( regex.test(string2) ); // true
    console.log( regex.test(string3) ); // false
    

    其中开标签 <[\^>]+> 改成 <([^>]+)>,使用括号的目的是为了后面使用反向引用,

    而提供分组。闭标签使用了反向引用,<\/\1>

    另外,[\d\D]的意思是,这个字符是数字或者不是数字,因此,也就是匹配任意字符的意思。

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