正则表达式括号的作用

Posted 2020-12-20 meowv

不管哪门语言中都有括号。正则表达式也是一门语言，而括号的存在使这门语言更为强大。

对括号的使用是否得心应手，是衡量对正则的掌握水平的一个侧面标准。

括号的作用，其实三言两语就能说明白，括号提供了分组，便于我们引用它。

引用某个分组，会有两种情形：在 javascript 里引用它，在正则表达式里引用它。

本章内容虽相对简单，但我也要写长点。

内容包括：

• 分组和分支结构
• 分组引用
• 反向引用
• 非捕获括号
• 相关案例

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。

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"]

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" 和 "Regular Expression"，当然这不是我们想要的。

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。

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"]

NOTE： 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 g，match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 至 $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"

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"

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 / 和 . 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}1d{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 和 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。

括号嵌套怎么办？

以左括号（开括号）为准。比如：

var regex = /^((d)(d(d)))1234$/;
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3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：

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

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

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 = /123456789/;
console.log( regex.test("123456789") );
console.log( "123456789".split("") );

Chrome 浏览器打印的结果：

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

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) 和 (?: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

相关案例

至此括号的作用已经讲完了，总结一句话，就是提供了可供我们使用的分组，如何用就看我们的了。

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。

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。

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 ? 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 ‘。

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。

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。

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 = /<([^>]+)>[dD]*</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，[dD]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。

本章小结

重点理解括号可以提供分组，我们可以提取数据，应该就可以了。