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JavaScript内核系列 第6章 正则表达式

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第六章 正则表达式

正则表达式是对字符串的结构进行的形式化描述,非常简洁优美,而且功能十分强大。很多的语言都不同程度的支持正则表达式,而在很多的文本编辑器如EmacsvimUE中,都支持正则表达式来进行字符串的搜索替换工作。UNIX下的很多命令行程序,如awkgrepfind更是对正则表达式有良好的支持。

JavaScript同样也对正则表达式有很好的支持,RegExpJavaScript中的内置“类”,通过使用RegExp,用户可以自己定义模式来对字符串进行匹配。而JavaScript中的String对象的replace方法也支持使用正则表达式对串进行匹配,一旦匹配,还可以通过调用预设的回调函数来进行替换。

正则表达式的用途十分广泛,比如在客户端的JavaScript环境中的用户输入验证,判断用户输入的身份证号码是否合法,邮件地址是否合法等。另外,正则表达式可用于查找替换工作,首先应该关注的是正则表达式的基本概念。

关于正则表达式的完整内容完全是另外一个主题了,事实上,已经有很多本专著来解释这个主题,限于篇幅,我们在这里只关注JavaScript中的正则表达式对象。

6.1正则表达式基础概念

本节讨论正则表达式中的基本概念,这些基本概念在很多的正则表达式实现中是一致的,当然,细节方面可能会有所不同,毕竟正则表达式是来源于数学定义的,而不是程序员。JavaScriipt的正则表达式对象实现了perl正则表达式规范的一个子集,如果你对perl比较熟悉的话,可以跳过这个小节。脚本语言perl的正则表达式规范是目前广泛采用的一个规范,Java中的regex包就是一个很好的例子,另外,如vim这样的应用程序中,也采用了该规范。

6.1.1 元字符与特殊字符

元字符,是一些数学符号,在正则表达式中有特定的含义,而不仅仅表示其“字面”上的含义,比如星号(*),表示一个集合的零到多次重复,而问号(?)表示零次或一次。如果你需要使用元字符的字面意义,则需要转义。

下面是一张元字符的表:

 

元字符

含义

^

串的开始

$

串的结束

*

零到多次匹配

+

一到多次匹配

?

零或一次匹配

\b

单词边界

 

特殊字符,主要是指注入空格,制表符,其他进制(十进制之外的编码方式)等,它们的特点是以转义字符(\)为前导。如果需要引用这些特殊字符的字面意义,同样需要转义。

下面为转移字符的一张表:

        

字符

含义

字符本身

匹配字符本身

\r

匹配回车

\n

匹配换行

\t

制表符

\f

换页

\x#

匹配十六进制数

\cX

匹配控制字符

 

6.1.2 范围及重复

         我们经常会遇到要描述一个范围的例子,比如,从03的数字,所有的英文字母,包含数字,英文字母以及下划线等等,正则表达式规定了如何表示范围:

标志符

含义

[…]

在集合中的任一个字符

[^…]

不在集合中的任一个字符

.

\n之外的任一个字符

\w

所有的单字,包括字母,数字及下划线

\W

不包括所有的单字,\w的补集

\s

所有的空白字符,包括空格,制表符

\S

所有的非空白字符

\d

所有的数字

\D

所有的非数字

\b

退格字符

 

结合元字符和范围,我们可以定义出很强大的模式来,比如,一个简化版的匹配Email的正则表达是为:

 

var emailval = /^[\w-]+(\.[\w-]+)*@[\w-]+(\.[\w-]+)+$/;
 
emailval.test("kmustlinux@hotmail.com");//true
emailval.test("john.abruzzi@pl.kunming.china");//true
emailval.test("@invalid.com");//false,不合法

 

[\w-]表示所有的字符,数字,下划线及减号,[\w-]+表示这个集合最少重复一次,然后紧接着的这个括号表示一个分组(分组的概念参看下一节),这个分组的修饰符为星号(*),表示重复零或多次。这样就可以匹配任意字母,数字,下划线及中划线的集合,且至少重复一次。

@符号之后的部分与前半部分唯一不同的是,后边的一个分组的修饰符为(+),表示至少重复一次,那就意味着后半部分至少会有一个点号(.),而且点号之后至少有一个字符。这个修饰主要是用来限制输入串中必须包含域名。

最后,脱字符(^)和美元符号($)限制,以……开始,且以……结束。这样,整个表达式的意义就很明显了。

再来看一个例子:在C/Java中,变量命名的规则为:以字母或下划线开头,变量中可以包含数字,字母以及下划线(有可能还会规定长度,我们在下一节讨论)。这个规则描述成正则表达式即为下列的定义:

 

var variable = /[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*/;
 
print(variable.test("hello"));
print(variable.test("world"));
print(variable.test("_main_"));
print(variable.test("0871"));

 

将会打印:

 

true
true
true
false

 

 

前三个测试字符均为合法,而最后一个是数字开头,因此为非法。应该注意的是,test方法只是测试目标串中是否有表达式匹配的部分,而不一定整个串都匹配。比如上例中:

 

print(variable.test("0871_hello_world"));//true

print(variable.test("@main"));//true

 

同样返回true,这是因为,test在查找整个串时,发现了完整匹配variable表达式的部分内容,同样也是匹配。为了避免这种情况,我们需要给variable做一些修改:

 

var variable = /^[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*$/;

 

通过加推导(+),星推导(*),以及谓词,我们可以灵活的对范围进行重复,但是我们仍然需要一种机制来提供诸如4位数字,最多10个字符等这样的精确的重复方式。这就需要用到下表中的标记:

标记

含义

{n}

重复n

{n,}

重复n或更多次

{n,m}

重复至少n次,至多m

 

有了精确的重复方式,我们就可以来表达如身份证号码,电话号码这样的表达式,而不用担心出做,比如:

 

var pid = /^[\d{15}|\d{18}]$/;//身份证
var mphone = /\d{11}/;//手机号码
var phone = /\d{3,4}-\d{7,8}/;//电话号码
 
mphone.test("13893939392");//true
phone.test("010-99392333");//true
phone.test("0771-3993923");//true
 

6.1.3 分组与引用

在正则表达式中,括号是一个比较特殊的操作符,它可以有三中作用,这三种都是比较常见的:

第一种情况,括号用来将子表达式标记起来,以区别于其他表达式,比如很多的命令行程序都提供帮助命令,键入h和键入help的意义是一样的,那么就会有这样的表达式:

 

h(elp)?//字符h之后的elp可有可无

 

 

这里的括号仅仅为了将elp自表达式与整个表达是隔离(因为h是必选的)

         第二种情况,括号用来分组,当正则表达式执行完成之后,与之匹配的文本将会按照规则填入各个分组,比如,某个数据库的主键是这样的格式:四个字符表示省份,然后是四个数字表示区号,然后是两位字符表示区县,如yunn0871cg表示云南省昆明市呈贡县(当然,看起来的确很怪,只是举个例子),我们关心的是区号和区县的两位字符代码,怎么分离出来呢?

var pattern = /\w{4}(\d{4})(\w{2})/;
var result = pattern.exec("yunn0871cg");
print("city code = "+result[1]+", county code = "+result[2]);
result = pattern.exec("shax0917cc");
print("city code = "+result[1]+", county code = "+result[2]);

 

 

正则表达式的exec方法会返回一个数组(如果匹配成功的话),数组的第一个元素(下标为0)表示整个串,第一个元素为第一个分组,第二个元素为第二个分组,以此类推。因此上例的执行结果即为:

 

 写道
city code = 0871, county code = cg
city code = 0917, county code = cc
 

         第三种情况,括号用来对引用起辅助作用,即在同一个表达式中,后边的式子可以引用前边匹配的文本,我们来看一个非常常见的例子:我们在设计一个新的语言,这个语言中有字符串类型的数据,与其他的程序设计语言并无二致,比如:

 

var str = "hello, world";
var str = 'fair enough';

 

 

均为合法字符,我们可能会设计出这样的表达式来匹配该声明:

 

var pattern = /['"][^'"]*['"]/;

 

看来没有什么问题,但是如果用户输入:

 

var str = 'hello, world";
var str = "hello, world';

 

我们的正则表达式还是可以匹配,注意这两个字符串两侧的引号不匹配!我们需要的是,前边是单引号,则后边同样是单引号,反之亦然。因此,我们需要知道前边匹配的到底是“单”还是“双”。这里就需要用到引用,JavaScript中的引用使用斜杠加数字来表示,如\1表示第一个分组(括号中的规则匹配的文本)\2表示第二个分组,以此类推。因此我们就设计出了这样的表达式:

 

var pattern = /(['"])[^'"]*\1/;

 

在我们新设计的这个语言中,为了某种原因,在单引号中我们不允许出现双引号,同样,在双引号中也不允许出现单引号,我们可以稍作修改即可完成:

 

var pattern = /(['"])[^\1]*\1/;

 

这样,我们的语言中对于字符串的处理就完善了。

6.2 使用正则表达式

创建一个正则表达式有两种方式,一种是借助RegExp对象来创建,另一种方式是使用正则表达式字面量来创建。在JavaScript内部的其他对象中,也有对正则表达式的支持,比如String对象的replacematch等。我们可以分别来看:

6.2.1 创建正则表达式

使用字面量:

 

var regex = /pattern/;

使用RegExp对象:

var regex = new RegExp("pattern", switchs);

 

而正则表达式的一般形式描述为:

var regex = /pattern/[switchs];

 

这里的开关(switchs)有以下三种:

 

修饰符

描述

i

忽略大小写开关

g

全局搜索开关

m

多行搜索开关(重定义^$的意义)

 

比如,/java/i 就可以匹配java/Java/JAVA,而/java/则不可。而g开关用来匹配整个串中所有出现的子模式,如/java/g匹配javascript&java”中的两个”java”。而m开关定义是否多行搜索,比如:

 

var pattern = /^javascript/;
print(pattern.test("java\njavascript"));//false
pattern = /^javascript/m;
print(pattern.test("java\njavascript"));//true

 

RegExp对象的方法:

方法名

描述

test()

测试模式是否匹配

exec()

对串进行匹配

compile()

编译正则表达式

 

RegExp对象的test方法用于检测字符串中是否具有匹配的模式,而不关心匹配的结果,通常用于测试,如上边提到的例子:

var variable = /[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*/;
 
print(variable.test("hello"));//true
print(variable.test("world"));//true
print(variable.test("_main_"));//true
print(variable.test("0871"));//false

 

exec则通过匹配,返回需要分组的信息,在分组及引用小节中我们已经做过讨论,而compile方法用来改变表达式的模式,这个过程与重新声明一个正则表达式对象的作用相同,在此不作深入讨论。

6.2.2 String中的正则表达式

除了正则表达式对象及字面量外,String对象中也有多个方法支持正则表达式操作,我们来通过例子讨论这些方法:

 

方法

作用

match

匹配正则表达式,返回匹配数组

replace

替换

split

分割

search

查找,返回首次发现的位置

 

var str = "life is very much like a mirror.";
var result = str.match(/is|a/g);
print(result);//返回[“is”, “a”]

 

这个例子通过Stringmatch来匹配str对象,得到返回值为[“is”, “a”]的一个数组。

 

var str = "<span>Welcome, John</span>";
var result = str.replace(/span/g, "div");
print(str);
print(result);

 

得到结果:

 

<span>Welcome, John</span>
<div>Welcome, John</div>

 

 

也就是说,replace方法不会影响原始字符串,而将新的串作为返回值。如果我们在替换过程中,需要对匹配的组进行引用(正如之前的\1,\2方式那样),需要怎么做呢?还是上边这个例子,我们要在替换的过程中,将WelcomeJohn两个单词调换顺序,编程John, Welcome

 

var result = str.replace(/(\w+),\s(\w+)/g, "$2, $1");
print(result);

 

可以得到这样的结果:

 

<span>John, Welcome</span>

 

 

因此,我们可以通过$n来对第n个分组进行引用。

var str = "john : tomorrow        :remove:file";
var result = str.split(/\s*:\s*/);
print(str);
print(result);

 

得到结果:

 

john : tomorrow :remove:file
john,tomorrow,remove,file

 

 

注意此处split方法的返回值result是一个数组。其中包含了4个元素。

 

var str = "Tomorrow is another day";
var index = str.search(/another/);
print(index);//12

 

search方法会返回查找到的文本在模式中的位置,如果查找不到,返回-1

6.3 实例:JSFilter

本小节提供一个实例,用以展示在实际应用中正则表达式的用途,当然,一个例子不可能涵盖所有的内容,只是一个最常见的场景。

         考虑这样一种情况,我们在UI上为用户提供一种快速搜索的能力,使得随着用户的键入,结果集不断的减少,直到用户找到自己需要的关键字对应的栏目。在这个过程中,用户可以选择是否区分大小写,是否全词匹配,以及高亮一个记录中的所有匹配。

         显然,正则表达式可以满足这个需求,我们在这个例子中忽略掉诸如高亮,刷新结果集等部分,来看看正则表达式在实际中的应用:


图1 在列表中使用JSFilter(结果集随用户输入而变化)

 

来看一个代码片段:

 

this.content.each(function(){
    var text = $(this).text();
    var pattern = new RegExp(keyword, reopts);
    if(pattern.test(text)){
       var item = text.replace(pattern, function(t){
           return "<span class=\""+filterOptions.highlight+"\">"+t+"</span>";
       });
       $(this).html(item).show();
    }else{//clear previous search result
       $(this).find("span."+filterOptions.highlight).each(function(){
           $(this).replaceWith($(this).text());
       });
    }
});

 

其中,content是结果集,是一个集合,其中的每一个项目都可能包含用户输入的关键字,keyword是用户输入的关键字序列,而reopts为正则表达式的选项,可能为(i,g,m)eachjQuery中的遍历集合的方式,非常方便。程序的流程是这样的:

 

l  进入循环,取得结果集中的一个值作为当前值

l  使用正则表达式对象的test方法进行测试

l  如果测试通过,则高亮标注记录中的关键字

l  否则跳过,进行下一条的检测

 

遍历完所有的结果集,生成了一个新的,高亮标注的结果集,然后将其呈现给用户。而且可以很好的适应用户的需求,比如是否忽略大小写检查,是否高亮所有,是否全词匹配,如果自行编写程序进行分析,则需要耗费极大的时间和精力。

 

图2 在表格中使用JSFilter(不减少结果集)

 

这个例子来源于一个实际的项目,我对其进行了适度的简化,完整的代码可以参考附件。

 

附:由于作者本身水平有限,文中难免有纰漏错误等,或者语言本身有不妥当之处,欢迎及时指正,提出建议,参与讨论,谢谢大家!

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评论
31 楼 meiowei 2010-05-26  
var pattern = /\w{4}(\d{4})(\w{2})/;
var result = pattern.exec("yunn0871cg");
print("city code = "+result[1]+", county code = "+result[2]);
result = pattern.exec("shax0917cc");
print("city code = "+result[1]+", county code = "+result[2]);


为了匹配不同城市的简称,如上海(shangh021sh),呼和浩特(huhht0471hhht)等,应该修改为
var pattern = /[a-zA-Z]{2,8}(\d{3,4})(\w{2,5})/;
30 楼 abruzzi 2010-05-06  
第七章 正则表达式:http://www.iteye.com/topic/658473
29 楼 abruzzi 2010-05-05  
jwtiger 写道
   var pid = /^[\d{15}|\d{18}]$/;//身份证    
   println(pid.test("4302211985101050184355555555555555555"));//输出为false  

关于你修改的身份证验证 我在fireFox上测试
发现如果将号码改为15位或者18位 也不能通过测试 任然输入为false
求解


不好意思,这个表达式有错误,应该修改为小括号,而非中括号:
   var pid = /^(\d{15}|\d{18})$/;//身份证


很感谢你的细心测试,我当时测的不够仔细,只测试了返回false的情况,没有测试返回为true的。
28 楼 abruzzi 2010-05-05  
正确的应该是这样:
/^(\d{15}|\d{18})$/


我想,更深层次的原因是中括号表示一个字符,而小括号表示的是一组字符。
比如:
[a-zA-Z]表示一个字符,或者[abc],表示的是a或b或c,这样的话,之前的表达式就错了,需要用括号。
27 楼 abruzzi 2010-05-05  
zbm2001 写道
jwtiger 写道
   var pid = /^[\d{15}|\d{18}]$/;//身份证    
   println(pid.test("4302211985101050184355555555555555555"));//输出为false  

关于你修改的身份证验证 我在fireFox上测试
发现如果将号码改为15位或者18位 也不能通过测试 任然输入为false
求解


有点夸张,怎么写也不会错到楼主这样

alert(/^\d{15}$|^\d{18}$/.test("430221198510105018"));
alert(/^(?:\d{15}|\d{18})$/.test("430221198510105018"));
alert(/^\d{15}(?:\d{3})?$/.test("430221198510105018"));
alert(/^\d{15}(?=$|\d{3}$)/.test("430221198510105018"));


谢谢你的指正。不过我没有想明白:/^[\d{15}|\d{18}]$/这个为何不行?可否给我解释下?谢谢了
26 楼 zbm2001 2010-05-05  
jwtiger 写道
   var pid = /^[\d{15}|\d{18}]$/;//身份证    
   println(pid.test("4302211985101050184355555555555555555"));//输出为false  

关于你修改的身份证验证 我在fireFox上测试
发现如果将号码改为15位或者18位 也不能通过测试 任然输入为false
求解


有点夸张,怎么写也不会错到楼主这样

alert(/^\d{15}$|^\d{18}$/.test("430221198510105018"));
alert(/^(?:\d{15}|\d{18})$/.test("430221198510105018"));
alert(/^\d{15}(?:\d{3})?$/.test("430221198510105018"));
alert(/^\d{15}(?=$|\d{3}$)/.test("430221198510105018"));
25 楼 jwtiger 2010-05-05  
   var pid = /^[\d{15}|\d{18}]$/;//身份证    
   println(pid.test("4302211985101050184355555555555555555"));//输出为false  

关于你修改的身份证验证 我在fireFox上测试
发现如果将号码改为15位或者18位 也不能通过测试 任然输入为false
求解
24 楼 zhuqing08 2010-05-03  
正则表达式能不能根据前的数字来判断后面数字的取值范围呢?
23 楼 Shrek82 2010-05-02  
谢谢,真不错,你真是我的偶像。:)
22 楼 拜月小刀 2010-05-01  
非常棒的教程
21 楼 abruzzi 2010-04-30  
xiaoyayaday 写道
呼呼···看完了 收获挺大的~~ 期待下一章~~
顺便看了下lz其他的博客 突然感觉自己菜的不能太菜了 马上离开校园了 发现大学四年好像啥都没有学到 以后要学习的东西还有好多好多··


呵呵,慢慢来,都是一步一步走过来的。其实我的水平也一般,勉强算是一个合格的程序员,不过你能意识到自己的缺点是最好的,老觉得自己多厉害多厉害就危险了。
20 楼 xiaoyayaday 2010-04-30  
呼呼···看完了 收获挺大的~~ 期待下一章~~
顺便看了下lz其他的博客 突然感觉自己菜的不能太菜了 马上离开校园了 发现大学四年好像啥都没有学到 以后要学习的东西还有好多好多··
19 楼 zhangjf108 2010-04-30  
非常强大!
18 楼 smithsun 2010-04-29  
内容非常好,学习了,谢谢分享!
17 楼 abruzzi 2010-04-29  
zhangyou1010朋友提出的问题已经在帖子里更新了,就因此而产生的误解向大家道歉。也感谢zhangyou1010
16 楼 abruzzi 2010-04-29  
zhangyou1010 写道
这个好像有点问题,楼主。
var variable = /[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*/;  
   
println(variable.test("~~~~^%&zd80"));//输出true,

要加上^ 和$


这个为撒输出也为true
var pid = /^\d{15}|\d{18}$/;//身份证  
println(pid.test("4302211985101050184355555555555555555"));

不解。



第一个问题应该是这样,variable表达式可以匹配形如:str, str1,_import_这样的串,而test只是测试模式在表达式中的匹配状况,也就是查找,当找到zd80时,可以匹配,然后返回值为true。

第一个问题中的表达式如果是:
var variable = /^[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*$/;     
println(variable.test("~~~~^%&zd80"));//输出true,


则返回flase

我关于test的描述有问题,我下来再做修改。谢谢你的细心。
15 楼 abruzzi 2010-04-29  
zhangyou1010 写道
这个好像有点问题,楼主。
var variable = /[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*/;  
   
println(variable.test("~~~~^%&zd80"));//输出true,

要加上^ 和$


这个为撒输出也为true
var pid = /^\d{15}|\d{18}$/;//身份证  
println(pid.test("4302211985101050184355555555555555555"));

不解。


不好意思,今天大半天不在线,刚看到。

第一个例子可能是由于JavaScript的正则表达式格式与lex的不同,我正在查。
第二个例子是写错掉了,应该是:
var pid = /^[\d{15}|\d{18}]$/;//身份证  
println(pid.test("4302211985101050184355555555555555555"));


不然,就会将脱字符^与\d{15}连在一起^\d{15},而\d{18}和$连在一起\d{18}$,而你的输入串是以18个数字结尾的,因此可以匹配。
14 楼 zhangyou1010 2010-04-29  
这个好像有点问题,楼主。
var variable = /[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*/;  
   
println(variable.test("~~~~^%&zd80"));//输出true,

要加上^ 和$


这个为撒输出也为true
var pid = /^\d{15}|\d{18}$/;//身份证  
println(pid.test("4302211985101050184355555555555555555"));

不解。
13 楼 abruzzi 2010-04-28  
hyj1254 写道
如果真的需要的话,即使有些方面不如犀牛书也有价值,支持lz写下去。

嗯,寸有所长,尺有所短。这个系列主要着力于核心概念,以及由此引申出来的核心概念的使用(包括在客户端的使用和其他应用程序中的使用)。犀牛书其实分为三个部分:核心概念,客户端JS,JavaScript参考手册。最后一部分其实就是一个字典,而中间的一部分主要着力于客户端的JS。事实上,JavaScript的应用不仅仅在客户端,很多地方都可以用,而且我觉得这个也是一个趋势。
12 楼 hyj1254 2010-04-28  
如果真的需要的话,即使有些方面不如犀牛书也有价值,支持lz写下去。

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