C++ 正则表达式教程：C++ 中的正则表达式与示例

C++ 正则表达式教程解释了 C++ 中正则表达式的工作，包括正则表达式匹配、搜索、替换、输入验证和标记化的功能。

几乎所有的编程语言都支持正则表达式。 C++ 从 C++11 开始直接支持正则表达式。除了编程语言之外，大多数文本处理程序（如词法分析器、高级文本编辑器等）都使用正则表达式。

在本教程中，我们将探讨正则表达式的一般细节以及 C++ 编程方面的细节。

正则匹配中的基础符号

^开头
()组
[]或,
{}几次
$结尾

1. C++ 中的正则表达式 (Regex)

正则表达式是包含一系列字符的表达式，这些字符定义了可用于字符串搜索算法、查找或查找/替换算法等的特定搜索模式。正则表达式也用于输入验证。

大多数编程语言要么为正则表达式提供内置功能，要么通过库提供。从 C++11 开始，C++ 通过 标准库提供正则表达式支持。

用于解析正则表达式的正则表达式处理器将其转换为内部表示，该表示被执行并与表示正在搜索的文本的字符串匹配。 C++11 使用 ECMAScript 语法作为正则表达式的默认语法。 ECMAScript 很简单，但它提供了强大的正则表达式功能。 让我们看看我们在正则表达式中指定的一些模式，如范围规范、重复模式等。

1.1 范围规范

指定字符或文字的范围是正则表达式中使用的最简单的标准之一。

例如，我们可以指定一个从a到z的小写字母范围，如下所示:[a-z]，这将只匹配一个小写字符。

下列条件：[A-Za-z0-9]
上面的表达式指定了包含一个大写字母、一个小写字母和0到9之间的数字的范围。

上述表达式中的方括号([])具有特殊含义，即用于指定范围。如果你想包含一个括号作为表达式的一部分，那么你需要转义它。

那么下面的表达式，[\[0-9]
上面的表达式表示一个左括号和一个0到9范围内的数字作为正则表达式。

但请注意，当我们使用 C++ 编程时，我们需要使用 C++ 特定的转义序列，如下所示：[\\[0-9]

1.2 重复模式

我们上面指定的范围示例只匹配一个字符或文字。如果我们想匹配多个字符，我们通常在模式中指定“表达式修饰符”，从而使其成为一个重复的模式。

表达式修饰符可以是+，表示匹配一个模式出现一次或多次，也可以是*，表示匹配一个模式出现零次或多次。

例如，下面的表达式，
[a-z]+ 匹配 a、aaa、abcd、softwaretestinghelp 等字符串。请注意，它永远不会匹配空白字符串。
[a-z]*将匹配一个空白字符串或任何上面的字符串。

如果要指定一组字符匹配一次或多次，则可以使用括号，如下所示：(Xyz)+

上面的表达式将匹配Xyz、XyzXyz和XyzXyz等等。

2. C++正则表达式的例子

考虑一个匹配 MS-DOS 文件名的正则表达式，如下所示。

char regex_filename[] = “[a-zA-Z_] [a-zA-Z_0-9]*\\.[a-zA-Z0-9]+”;

上面的正则表达式可以解释如下：
匹配一个字母(小写，然后大写)或下划线。然后匹配零个或多个字符，其中每个字符可以是字母、下划线或数字。然后匹配文字点(.)。在点之后，匹配一个或多个字符，其中每个字符可以是表示文件扩展名的字母或数字。

3. C++正则表达式中使用的函数模板

现在让我们讨论在 C++ 中编写正则表达式时的一些重要函数模板。

3.1 regex_match()

此函数模板用于匹配给定的模式。如果给定的表达式与字符串匹配，则此函数返回 true。否则，该函数返回 false。

以下是演示 regex_match 函数的 C++ 编程示例。

#include 
#include 
#include 
using namespace std;
 
int main () {
 
   if (regex_match ("softwareTesting", regex("(soft)(.*)") ))
      cout << "string:literal => matched\n";
 
   const char mystr[] = "SoftwareTestingHelp";
   string str ("software");
   regex str_expr ("(soft)(.*)");
 
   if (regex_match (str,str_expr))
      cout << "string:object => matched\n";
 
   if ( regex_match ( str.begin(), str.end(), str_expr ) )
      cout << "string:range(begin-end)=> matched\n";
 
   cmatch cm;  //匹配的词语检索出来
   regex_match (mystr,cm,str_expr);
    
   smatch sm;
   regex_match (str,sm,str_expr);
    
   regex_match ( str.cbegin(), str.cend(), sm, str_expr);
   cout << "String:range, size:" << sm.size() << " matches\n";
 
   
   regex_match ( mystr, cm, str_expr, regex_constants::match_default );
 
   cout << "the matches are: ";
   for (unsigned i=0; i<sm.size(); ++i) {
      cout << "[" << sm[i] << "] ";
   }
 
   cout << endl;
 
   return 0;
}

在上面的程序中，首先，我们使用regex_match函数将字符串" softwareTesting "与正则表达式" (soft)(.*) "匹配。随后，我们还通过向regex_match传递字符串对象、范围等来演示regex_match的不同变体。

3.2 regex_search()

函数regex_search()用于在字符串中搜索匹配正则表达式的模式。

考虑下面的c++程序，它显示了regex_search()的用法。

#include  
#include  
#include 
using namespace std; 
   
int main() 
{ 
    //string to be searched
    string mystr = "She sells_sea shells in the sea shore"; 
   
    // regex expression for pattern to be searched 
    regex regexp("s[a-z_]+"); 
   
    // flag type for determining the matching behavior (in this case on string objects)
     smatch m; 
   
    // regex_search that searches pattern regexp in the string mystr  
    regex_search(mystr, m, regexp); 
  
    cout<<"String that matches the pattern:"<<endl;
    for (auto x : m) 
        cout << x << " "; 
    return 0; 
}

我们先指定一个字符串，然后使用regex对象指定一个正则表达式。这个字符串和regex连同smatch标志类型一起被传递给regex_search函数。该函数在输入字符串中搜索第一个出现的模式，并返回匹配的字符串。

3.3 regex_replace()

函数regex_replace()用于用字符串替换与正则表达式匹配的模式。

让我们使用一个c++程序来演示regex_replace()函数。

#include  
#include  
#include  
#include  
using namespace std; 
   
int main() 
{  
    string mystr = "This is software testing Help portal \n"; 
     
    cout<<"Input string: "<<mystr<<endl;
       
    // regex to match string beginning with 'p' 
    regex regexp("p[a-zA-z]+"); 
    cout<<"Replace the word 'portal' with word 'website' : "; 
    // regex_replace() for replacing the match with the word 'website'  
    cout << regex_replace(mystr, regexp, "website"); 
     
    string result; 
       
    cout<<"Replace the word 'website' back to 'portal': ";
    // regex_replace( ) for replacing the match back with 'portal' 
    regex_replace(back_inserter(result), mystr.begin(), mystr.end(), 
                  regexp,  "portal"); 
   
    cout << result; 
   
    return 0; 
}

这里，我们有一个输入字符串。我们提供了一个正则表达式来匹配以 p 开头的字符串。然后我们将匹配的单词替换为website。接下来，我们将website替换回portal。

4.C++输入验证

我们已经讨论了使用regex进行模式匹配的主要函数模板。值得注意的是，regex服务的主要目的是输入验证。可以使用regex表达式验证从标准输入设备输入的输入。

检查下面的程序，以演示如何使用regex验证传入的数据。

#include 
#include 
#include 
using namespace std;
  
int main()
{
    string input;
    regex integer_expr("(\\+|-)?[[:digit:]]+");
    //As long as the input is correct ask for another number
    while(true)
    {
        cout<<"Enter the input: ";
        cin>>input;
        if(!cin) break;
        //Exit when the user inputs q
        if(input=="q")
            break;
        if(regex_match(input,integer_expr))
            cout<<"Input is an integer"<<endl;
        else
        {cout<<"Invalid input : Not an integer"<<endl;}
    }
}

这个程序匹配用户输入的输入，以验证它是否是整数。上面的输出显示，当输入一个整数时，它会给出一个适当的消息，而当输入任何其他数据时，它会将该消息作为无效输入。

5.总结

Regex在搜索引擎中用于搜索模式，搜索和替换应用程序的对话框，如字处理器和文本编辑器。Regex也用于UNIX实用程序，如sed、awk以及程序的词法分析。

在本教程中，我们已经看到了用于匹配、搜索和替换模式的函数。使用这些函数，我们基本上可以开发一个高效的应用程序，使用regex实现所需的功能。

Regex允许通过修补模式有效地验证输入或搜索并替换字符串，这可以使用很少的行来完成。

参考目录

https://www.softwaretestinghelp.com/regex-in-cpp/