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C正则表达式

正则表达式在linux下应用非常广泛,经常使用sed、awk、grep、vi、emacs等都支持正则表达式,处理最好的莫过于perl,perl把正则表达式内置到语言内,使用起来非常方便。

正则表达式的最大功用就是减轻程序员负担(程序员都很懒),简化处理字符串的复杂度,用C写一个split函数估计至少要15分钟,而这些东东都已经成为正则表达式默认支持的工具了。

ISO标准是不支持正则表达式的,这也导致很多程序员放弃C而转向perl、python的原因,不过POSIX是支持的,我在APUE读书笔记中提到过,就是regex.h:
#include<sys/types.h>
#include<regex.h>
int regcomp(regex_t*preg,const char*regex,int cflags);
int regexec(const regex_t*preg,const char*string,size_t nmatch, regmatch_t pmatch[],int eflags);
size_t regerror(int errcode,const regex_t*preg,char*errbuf,size_t errbuf_size);
void regfree(regex_t*preg);
正常的使用方式:编译正则表达式(regcomp)、匹配正则表达式(regexec)、释放正则表达式(regfree)
下面是一个例子:
这个是匹配Email的程序,按照上面的三步走就可以。

C语言中巧用正则表达式
标准的C和C++都不支持正则表达式,但有一些函数库可以辅助C/C++程序员完成这一功能,其中最著名的当数Philip Hazel的Perl-Compatible Regular Expression库,许多Linux发行版本都带有这个函数库。

编译正则表达式
为了提高效率,在将一个字符串与正则表达式进行比较之前,首先要用regcomp()函数对它进行编译,将其转化为regex_t结构:
int regcomp(regex_t*preg,const char*regex,int cflags);
Param
参数regex是一个字符串,它代表将要被编译的正则表达式;
参数preg指向一个声明为regex_t的数据结构,用来保存编译结果;
参数cflags决定了正则表达式该如何被处理的细节。

Return
如果函数regcomp()执行成功,并且编译结果被正确填充到preg中后,函数将返回0,
任何其它的返回结果都代表有某种错误产生。

匹配正则表达式
一旦用regcomp()函数成功地编译了正则表达式,接下来就可以调用regexec()函数完成模式匹配:
int regexec(const regex_t*preg,
const char*string,
size_t nmatch,
regmatch_t pmatch[],
int eflags
);
typedef struct
{
regoff_t rm_so;
regoff_t rm_eo;
}regmatch_t;
Param
参数preg指向编译后的正则表达式,
参数string是将要进行匹配的字符串,
参数nmatch和pmatch则用于把匹配结果返回给调用程序,
参数eflags决定了匹配的细节。

ReMark
在调用函数regexec()进行模式匹配的过程中,可能在字符串string中会有多处与给定的正则表达式相匹配,参数pmatch就是用来保存这些匹配位置的,而参数nmatch则告诉函数regexec()最多可以把多少个匹配结果填充到pmatch数组中。

当regexec()函数成功返回时,从string+pmatch[0].rm_so到string+pmatch[0].rm_eo是第一个匹配的字符串,而从string+pmatch[1].rm_so到string+pmatch[1].rm_eo,则是第二个匹配的字符串,依此类推。

释放正则表达式
无论什么时候,当不再需要已经编译过的正则表达式时,都应该调用函数regfree()将其释放,以免产生内存泄漏。

void regfree(regex_t*preg);
函数regfree()不会返回任何结果,它仅接收一个指向regex_t数据类型的指针,这是之前调用regcomp()函数所得到的编译结果。

如果在程序中针对同一个regex_t结构调用了多次regcomp()函数,POSIX标准并没有规定是否每次都必须调用regfree()函数进行释放,但建议每次调用regcomp()函数对正则表达式进行编译后都调用一次regfree()函数,以尽早释放占用的存储空间。

报告错误信息
如果调用函数regcomp()或regexec()得到的是一个非0的返回值,则表明在对正则表达式的处理过程中出现了某种错误,此时可以通过调用函数regerror()得到详细的错误信息。

size_t regerror(int errcode,const regex_t*preg,char*errbuf,size_t errbuf_size);
Param
参数errcode是来自函数regcomp()或regexec()的错误代码,
参数preg是由函数regcomp()得到的编译结果,
其目的是把格式化消息所必须的上下文提供给regerror()函数。

参数errbuf_size指明的最大字节数,
应用正则表达式
最后给出一个具体的实例,介绍如何在C语言程序中处理正则表达式。

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<regex.h>
/*取子串的函数*/
static char*
substr(const char*str,unsigned start,unsigned end) {
unsigned n=end-start;
static char stbuf[256];
strncpy(stbuf,str+start,n);
stbuf[n]=0;return stbuf;
}
/*主程序*/
int
main(int argc,char**argv)
{
char*pattern;
int x,z,lno=0,cflags=0;
char ebuf[128],lbuf[256];
regex_t reg;
regmatch_t pm[10];
const size_t nmatch=10;
/*编译正则表达式*/
pattern=argv[1];
z=regcomp(?,pattern,cflags);
if(z!=0)
{
regerror(z,?,ebuf,sizeof(ebuf));
fprintf(stderr,"%s:pattern'%s'\n",ebuf,pattern); return1;
}
/*逐行处理输入的数据*/
while(fgets(lbuf,sizeof(lbuf),stdin))
{
++lno;
if((z=strlen(lbuf))>0&&lbuf[z-1]=='\n')
lbuf[z-1]=0;
/*对每一行应用正则表达式进行匹配*/
z=regexec(?,lbuf,nmatch,pm,0);
if(z==REG_NOMATCH)
continue;
else if(z!=0)
{
regerror(z,?,ebuf,sizeof(ebuf));
fprintf(stderr,"%s:regcom('%s')\n",ebuf,lbuf); return2;
}
/*输出处理结果*/
for(x=0;x<nmatch&&pm[x].rm_so!=-1;++x)
{
if(!x)
printf("%04d:%s\n",lno,lbuf);
printf("$%d='%s'\n",x,substr(lbuf,pm[x].rm_so,pm[x].rm_eo));
}
}
/*释放正则表达式*/
regfree(?);
return0;
}
上述程序负责从命令行获取正则表达式,然后将其运用于从标准输入得到的每行数据,并打印出匹配结果。

执行下面的命令可以编译并执行该程序:
#gcc regexp.c-o regexp
#./regexp'regex[a-z]*'<regexp.c
0003:#include<regex.h>$0='regex'
0027:regex_t reg;$0='regex'
0054:z=regexec(?,lbuf,nmatch,pm,0);$0='regexec'
小结
对那些需要进行复杂数据处理的程序来说,正则表达式无疑是一个非常有用的工具。

本文重点在于阐述如何在C语言中利用正则表达式来简化字符串处理,以便在数据处理方面能够获得与Perl语言类似的灵活性。

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