正则表达式引擎及其分类

       正则引擎主要可以分为两大类：一种是DFA，一种是NFA。这两种引擎都有了很久的历史(至今二十多年)，当中也由这两种引擎产生了很多变体。于是POSIX的出台产生规范了不必要变体的继续产生。这样一来，目前的主流正则引擎又分为3类：一、DFA，二、传统型NFA，三、POSIX NFA。

　　DFA （Deterministic finite automaton，确定型有穷自动机）引擎在线性时状态下执行，因为它们不要求回溯（并因此它们永远不测试相同的字符两次）。DFA 引擎还可以确保匹配最长的可能的字符串。但是，因为 DFA 引擎只包含有限的状态，所以它不能匹配具有反向引用的模式；并且因为它不构造显示扩展，所以它不可以捕获子表达式。

　　传统的 NFA（Non-deterministic finite automaton，非确定型有穷自动机） 引擎运行所谓的“贪婪的”匹配回溯算法，以指定顺序测试正则表达式的所有可能的扩展并接受第一个匹配项。因为传统的 NFA 构造正则表达式的特定扩展以获得成功的匹配，所以它可以捕获子表达式匹配和匹配的反向引用。但是，因为传统的 NFA 回溯，所以它可以访问完全相同的状态多次（如果通过不同的路径到达该状态）。因此，在最坏情况下，它的执行速度可能非常慢。因为传统的 NFA 接受它找到的第一个匹配，所以它还可能会导致其他（可能更长）匹配未被发现。

　　POSIX NFA 引擎与传统的 NFA 引擎类似，不同的一点在于：在它们可以确保已找到了可能的最长的匹配之前，它们将继续回溯。因此，POSIX NFA 引擎的速度慢于传统的 NFA 引擎；并且在使用 POSIX NFA 时，您恐怕不会愿意在更改回溯搜索的顺序的情况下来支持较短的匹配搜索，而非较长的匹配搜索。

　　目前使用DFA引擎的程序主要有：awk,egrep,flex,lex,MySQL,Procmail等；
　　使用传统型NFA引擎的程序主要有：GNU Emacs,Java,ergp,less,more,.NET语言,PCRE library,Perl,PHP,Python,Ruby,sed,vi；
　　使用POSIX NFA引擎的程序主要有：mawk,Mortice Kern Systems’ utilities,GNU Emacs(使用时可以明确指定)；
　　也有使用DFA/NFA混合的引擎：GNU awk,GNU grep/egrep,Tcl。

　　举例简单说明NFA与DFA工作的区别：

　　比如有字符串this is yansen’s blog，正则表达式为 /ya(msen|nsen|nsem)/ (不要在乎表达式怎么样，这里只是为了说明引擎间的工作区别)。

　　NFA工作方式如下，先在字符串中查找 y 然后匹配其后是否为 a ，如果是 a 则继续，查找其后是否为 m 如果不是则匹配其后是否为 n (此时淘汰msen选择支)。然后继续看其后是否依次为 s,e，接着测试是否为 n ，是 n 则匹配成功，不是则测试是否为 m 。为什么是 m ？因为 NFA 工作方式是以正则表达式为标准，反复测试字符串，这样同样一个字符串有可能被反复测试了很多次！

　　而DFA则不是如此，DFA会从 this 中 t 开始依次查找 y，定位到 y ，已知其后为 a ，则查看表达式是否有 a ，此处正好有 a 。然后字符串 a 后为 n ，DFA依次测试表达式，此时 msen 不符合要求淘汰。nsen 和 nsem 符合要求，然后DFA依次检查字符串，检测到sen 中的 n 时只有nsen 分支符合，则匹配成功！

　　由此可以看出来，两种引擎的工作方式完全不同，一个(NFA)以表达式为主导，一个(DFA)以文本为主导！一般而论，DFA引擎则搜索更快一些！但是NFA以表达式为主导，反而更容易操纵，因此一般程序员更偏爱NFA引擎！

　　正则表达式引擎的内部工作机制是什么呢？我们有的时候会碰到当使用正则表达式的时候很多的结果并不是我们想要的，那么其原因是什么呢？那么这里就会给你一个答案： 了解正则表达式引擎的必要性： 知道正则表达式引擎是如何工作的有助于你很快理解为何某个正则表达式不像你期望的那样工作。 正则表达式引擎的种类： 有两种类型的引擎：文本导向(text-directed)的引擎和正则导向(regex-directed)的引擎。Jeffrey Friedl把他们称作DFA和NFA引擎。本文谈到的是正则导向的引擎。

       这是因为一些非常有用的特性，如“惰性”量词(lazy quantifiers)和反向引用(backreferences)，只能在正则导向的引擎中实现。所以毫不意外这种引擎是目前最流行的引擎。 你可以轻易分辨出所使用的引擎是文本导向还是正则导向。如果反向引用或“惰性”量词被实现，则可以肯定你使用的引擎是正则导向的。

       你可以作如下测试：将正则表达式<>应用到字符串“regex not”。如果匹配的结果是regex，则引擎是正则导向的。如果结果是regex not，则是文本导向的。因为正则导向的引擎是“猴急”的，它会很急切的进行表功，报告它找到的第一个匹配 。

       正则表达式引擎的小小总结： 正则导向的引擎总是返回最左边的匹配，这是需要你理解的很重要的一点：即使以后有可能发现一个“更好”的匹配，正则导向的引擎也总是返回最左边的匹配。

       当把<>应用到“He captured a catfish for his cat”，引擎先比较<>和“H”，结果失败了。于是引擎再比较<>和“e”，也失败了。直到第四个字符，<>匹配了“c”。<>匹配了第五个字符。到第六个字符<>没能匹配“p”，也失败了。引擎再继续从第五个字符重新检查匹配性。直到第十五个字符开始，<>匹配上了“catfish”中的“cat”，正则表达式引擎急切的返回第一个匹配的结果，而不会再继续查找是否有其他更好的匹配。