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正则表达式括号的作用

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,方便我们引用它

引用某个分组,会有两种情形:在 JS 里引用它,在正则表达式里引用它

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需要使用/(ab)+/

其中括号提供分组功能,使量词+作用于'ab'整个整体,测试如下:

javascript
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:

bash

I love JavaScript
I love Regular Expression

可以使用正则:

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

但是如果去掉正则的括号:即

javascript
/^I love JavaScript|Regular Expression$/;

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

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

其可视化形式是:

展示

然后再修改成括号版本的

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

其可视化形式是:

展示

对比这两个可视化图片,我们相信 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

javascript
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的结果,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

另外也可以用正则实力对象的exec方法:

javascript
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:

javascript
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?

javascript
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,第二个参数里用$1,$2,$3指的是相应的分组,等价于如下的形式

javascript
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

javascript
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,也可以在正则本身引用分组.但是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

bash

2016-06-12
2016/06/12
2016.06.12

可能最先想到的正则

javascript
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

假如我们要求分割符前后一致怎么办?需要反向引用

javascript
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:

展示

注意里面的\1,表示引用之前的那个分组(-|\/|\.),不管它匹配什么 \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的改变也能理解了,分别指的是第二个和第三个分组

括号嵌套怎么办

以左括号(开括号)为准.比如:

javascript
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 3 个开括号,对应的分组,匹配的内容是 "3"。

可视化形式:

展示

\10 表示什么呢

另外一个疑问是 \10表示10个分组,还是\10呢?

答案是前者,虽然一个正则里面出现\10比较罕见

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

引用不存在的分组会怎么样?

因为是反向引用.即引用前面的分组,但我们在正则里引用了不存在的分组的时候,正则不会报错.仅仅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

javascript
var regex = /\1\2\3\4\5\6\7\8\9/;
console.log(regex.test("\1\2\3\4\5\6\789"));
console.log("\1\2\3\4\5\6\789".split(""));

分组后面有量词怎么办

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

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

从上面可以看出,分组(\d)捕获的数据是5

同理对于反向引用也是这样的

javascript
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)(?:p1|p2|p3),例如本章第一个例子可以修改为:

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

同理第二个例子可以修改为:

javascript
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

字符串 trim 方法模拟

trim方法是去掉字符串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

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

第二种:匹配整个字符串,然后引用来提取出相应的数据

javascript
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。

将每个单词的首字母转换为大写

javascript
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

javascript
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 '。

中线化

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

HTML 转义和反转义

javascript
// 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

javascript
// 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

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

不匹配

javascript
<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,那就需要反向引用了

javascript
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。