【C/C++】玩转正则表达式

正则表达式应用

正则表达式是一种 文本模式匹配工具，用来描述字符串的结构。你可以用它来查找、验证、提取、替换字符串中符合特定格式的内容。

例如，你可以用一个正则表达式验证：

• 邮箱是否合法
• 一个字符串是否是电话号码
• 一个文件路径是否是 .cpp 文件

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1 正则表达式基本字符分类

分类	示例	含义说明
普通字符	a, b	匹配自己本身
元字符	. ^ \$ \* + ? | () [] {}	有特殊含义的控制符
转义字符	\. \*	匹配特殊字符本身（如 .）

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2 常用正则元字符语法

语法	含义说明	示例
.	匹配任意一个字符（不包括换行）	a.c 可匹配 abc, a@c
^	匹配字符串的开始位置	^abc 匹配以 abc 开头的字符串
$	匹配字符串的结束位置	xyz$ 匹配以 xyz 结尾的
*	匹配前一个字符出现 0 次或多次	bo* 匹配 b, bo, boo
+	匹配前一个字符出现 1 次或多次	go+gle 可匹配 google
?	匹配前一个字符出现 0 次或 1 次	colou?r 匹配 color 或 colour
{n}	恰好出现 n 次	a{3} 匹配 aaa
{n,}	至少出现 n 次	a{2,} 匹配 aa, aaa, …
{n,m}	出现 n 到 m 次	a{2,4} 匹配 aa, aaa, aaaa
[...]	匹配集合中的任一字符	[abc] 匹配 a 或 b 或 c
[^...]	不匹配集合中的任一字符	[^abc] 匹配非 a/b/c
`	`foo | `bar	匹配foo或bar
( )	分组	(ab)+ 匹配 ab, abab,…

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3 常用简写字符类（预定义）

简写	含义说明	示例
\d	匹配任意数字 [0-9]	\d{3} 匹配三位数
\D	匹配非数字	\D+ 匹配字母等
\w	匹配单词字符 [a-zA-Z0-9_]	匹配变量名等
\W	匹配非单词字符	空格、标点等
\s	匹配空白字符（空格、制表符）	\s+ 可匹配多个空格
\S	匹配非空白字符	非空内容

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4 常用匹配实例

目标	正则表达式	说明
邮箱地址	[\w.-]+@[\w.-]+\.\w+	简单邮箱格式
IPv4地址	\b\d{1,3}(\.\d{1,3}){3}\b	不严格校验
中文字符	[\u4e00-\u9fa5]（或用UTF-8编码匹配）	需处理编码
手机号（中国）	1[3-9]\d{9}	11位以1开头
日期（YYYY-MM-DD）	\d{4}-\d{2}-\d{2}
C++ 文件路径	.*\.cpp$	匹配以 .cpp 结尾的字符串
URL	https?://[\w./?=&%-]+

5 C++ 使用

std::regex pattern(R"(\d{3}-\d{3,4}-\d{4})");  // 匹配电话号码
std::smatch result;std::string text = "Call me at 010-1234-5678";
if (std::regex_search(text, result, pattern)) {std::cout << "Match: " << result[0] << "\n";
}

1. C++11 标准库：<regex>

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>int main() {std::string text = "My email is [e-mail].";std::regex pattern(R"(\b[\w.-]+@[\w.-]+\.\w+\b)");std::smatch match;if (std::regex_search(text, match, pattern)) {std::cout << "Found: " << match[0] << std::endl;} else {std::cout << "No match found." << std::endl;}return 0;
}

说明：

• std::regex：表示一个正则表达式模式。
• std::smatch：字符串匹配结果（基于 std::string）。
• std::regex_search：搜索匹配位置。
• std::regex_match：完全匹配整个字符串。

⚠ 注意：GCC 4.9+ 才支持 <regex> 较完整，老版本不建议使用。

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2. POSIX 正则库（兼容 C/C++，头文件 <regex.h>）

#include <iostream>
#include <regex.h>int main() {const char* pattern = "^[a-z]+@[a-z]+\\.[a-z]+$";const char* text = "[e-mail]";regex_t regex;regcomp(&regex, pattern, REG_EXTENDED | REG_NOSUB);if (regexec(&regex, text, 0, nullptr, 0) == 0) {std::cout << "Matched!" << std::endl;} else {std::cout << "No match." << std::endl;}regfree(&regex);return 0;
}

特点：

• 兼容所有 Linux 平台，依赖 libc。
• 不支持 C++ 风格语义。
• 错误信息需要手动处理。

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3. 使用第三方库（推荐 Boost.Regex）

#include <iostream>
#include <boost/regex.hpp>int main() {std::string s = "Your code is at: /home/user/main.cpp";boost::regex expr("/home/\\w+/\\w+\\.cpp");if (boost::regex_search(s, expr)) {std::cout << "Path matched!" << std::endl;} else {std::cout << "No match." << std::endl;}return 0;
}

编译时需加 -lboost_regex 链接：

g++ test.cpp -o test -lboost_regex

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编译参数与环境：

编译 C++11 <regex> 示例：

g++ -std=c++11 regex_std.cpp -o regex_std

POSIX regex：

g++ regex_posix.cpp -o regex_posix

Boost regex：

g++ -std=c++11 regex_boost.cpp -o regex_boost -lboost_regex

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6 调试建议

你可以在线调试你的正则表达式：

• https://regex101.com/（支持多语言，包括 C++）
• https://regexr.com/
• VSCode 插件：Regex Previewer

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7 C++ 项目中正则应用场景

1. 配置文件格式检查
2. 日志分析与过滤（grep替代）
3. 文件名/路径筛选器
4. 命令行参数/表达式提取
5. 编译器/解释器中的词法分析器（Lexer）

三种方式应用场景：

场景	推荐方式
简单跨平台程序	std::regex
面向 Linux 嵌入式/C 项目	POSIX regex.h
高性能/复杂正则处理	Boost.Regex