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正则表达式括号的作用

2017-07-24  本文已影响7人  虾编0001

来源：正则表达式括号的作用
作者：老姚（转载已获得作者授权）

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。

本文内容虽相对简单，但我也要写长点。

内容包括：

  1. 分组和分支结构
  1. 捕获分组
  2. 反向引用
  3. 非捕获分组
  4. 相关案例

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。

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，提供了子表达式的所有可能。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") ); // true
console.log( regex.test("I love Regular Expression") ); // 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。

2. 引用分组

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}/;

然后再修改成括号版的：

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

为什么要使用这个正则呢？

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。（注意：如果正则是否有修饰符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"
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/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}\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

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，恐怕你会有三个问题。

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3个开括号，对应的分组，匹配的内容是3。

这个问题，估计仔细看一下，就该明白了。

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) );
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进行了转意。

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：


4. 非捕获分组

之前文中出现的分组，都会捕获它们匹配到的数据，以便后续引用，因此也称他们是捕获型分组。

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分组(?:p)，例如本文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"]

5. 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。

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

首字母不会转化为大写的。其中分组(.)表示首字母，单词的界定，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 '。

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 = {
      '¢' : 'cent',
      '£' : 'pound',
      '¥' : 'yen',
      '€': 'euro',
      '©' :'copy',
      '®' : 'reg',
      '<' : '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>') );
// => <div>Blah blah blah</div>

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，这个跟本文没多大关系。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: ' ',
      cent: '¢',
      pound: '£',
      yen: '¥',
      euro: '€',
      copy: '©',
      reg: '®',
      lt: '<',
      gt: '>',
      quot: '"',
      amp: '&',
      apos: '\''
    };
    return str.replace(/\&([^;]+);/g, function(match, key) {
        if (key in htmlEntities) {
            return htmlEntities[key];
        }
        return match;
    });
}
console.log( unescapeHTML('<div>Blah blah blah</div>') );
// => <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。

后记

正则中使用括号的例子那可是太多了，不一而足。
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。
例子中的代码，基本没做多少分析，相信你都能看懂的。
感谢你看到这里，本文也要结束了。
如果有更好的例子，也可以帮我补充补充。有可能会收入在正则的相关API使用那篇里。
最后，我们该想到，陆游诗人对前端做的最大贡献是：
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。
本文完！

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