shell之正则表达式及三剑客grep命令

一、正则表达式概述

什么是正则表达式？

正则表达式是一种描述字符串匹配规则的重要工具

1、正则表达式定义

正则表达式，又称正规表达式、常规表达式

• 使用字符串描述、匹配一系列符合某个规则的字符串

正则表达式

• 普通字符： 大小写字母、数字、标点符号及一些其它符号
• 元字符： 在正则表达式中具有特殊意义的专用字符

正则表达式的层次分类

• 基础正则表达式
• 扩展正则表达式

Linux三剑客（grep、sed、awk）支持的正则表达式

• shell是不支持正则表达式的（shell支持的是通配符）。shell中的正则表达式只有个别命令支持的，一般常用的是Linux三剑客

支持正则的shell命令	正则类型
grep	默认使用基本正则表达式(BRE)（要使用扩展正则需要加转义字符）
egrep 或grep -E	使用扩展的正则表达式(ERE)
sed	默认使用基本正则表达式（BRE）
awk	使用扩展正则表达式(ERE)

2 基础正则表达式的元字符

基础正则表达式是常用的正则表达式部分

2.1 匹配字符

• \ ： 表示转义字符，去掉特殊符号的特殊含义

• \n ： 匹配换行符

• \t ： 匹配制表符

• \w ： 匹配单词字符（单词字符：a-z，A-Z，0-9，_ ）

• \W ： 匹配非单词字符

• \S : 匹配非空白字符

• \s : 匹配空白字符

• \d ： 匹配数字

• \D : 匹配非数字

• . ： 表示匹配任意单个字符（默认情况下，. 无法匹配换行符）

2.2 中括号表达式

字符组： 普通中括号包围的字符组，表示某个单个字符匹配中括号内的任意字符即匹配成功

• x[abc]z ： 可以匹配包含“xaz”、“xbz”、“xcz”的字符串
• 取反表示法： 中括号内开头使用 ^ ,表示只要不是中括号内的字符就匹配
  • x[ ^abc]z ： 可以匹配包含 “xdz”、“xez” 等字符串，但不能匹配包含“xaz”、“xbz”、“xcz”的字符串

范围表示法

• [a-z]： 表示任意单个小写字母

  • [ ^a-z] ： 匹配非小写字母的其它任意字符串

• [A-Z] ： 表示任意单个大写字符

• [0-9] ： 表示任意单个数字

  • 注意：[0-59]，表示匹配0、1、2、3、4、5、9，而不是0-59中间的数值

• [a-z0-9A-Z] ： 表示任意字母或数字

• [a-z0-9A-Z_] ： 表示任意字符、数字或下划线，也就是匹配单个字符

特殊的元字符在中括号中匹配

• 想要在中括号中匹配： ^ ，需要将其放在 中括号非开头的位置 ，如：[a^]
• 想要在中括号中匹配： - ，需要将其放在 开头位置或结尾位置 ，如：[abc-]、[-abc]
• 想要在中括号中匹配： ] ，需要将其放在 开头位置 ，如：[]abc]

2.3 位置匹配（锚定）

只匹配位置，不匹配字符，所以不会消耗字符数量，也称为零宽断言

• ^ ： 匹配行首
• $ ： 匹配行尾

2.4 量词（重复匹配次数）

• \{m\} ： 表示匹配前一个字符或前一个子表达式m次

  • \{m，n\} ： （m

  • \{m，\} ： 表示匹配前一个字符或前一个子表达式至少m次

  • \{，n\} ： 表示匹配前一个字符或前一个字表达式最多n次（匹配0次也算是成功）

• *： 表示前一个字符或前一个子表达式匹配0次或多次，等价于：{0，}

  • .* ： 匹配任意长度的任意字符

**注意：这些量词均为贪婪匹配模式，就是尽可能的去匹配符合条件的字符，例如：ab. *c 去匹配字符串：abbcdecfc，其中. * 部分匹配的将是bcdecf **

2 扩展正则表达式的元字符

2.1 扩展常用的量词

• ？ ： 表示匹配前一个字符或前一个子表达式0或1次，等价于：{0，1}或者{，1}

• +： 表示匹配前一个字符或前一个子表达式1次或多次，就是最少一次，等价于：{1，}

2.2 二选一表达式

竖线 | 分隔左右两个正则子表达式，表示匹配任何一个即可，即a|b表示：a或者b，在结果上等价[ab]；但是：[0-5] |\sa 表示0、1、2、3、4、5 或者 “ a”，这种转化不了为[]的形式。

使用二选一子表达式需要注意：

• 二选一元字符优先级很低，所以abc|def 表示的是abc或者def，等价于：(abc)|(def)，而不是ab(c|d)ef。

2.3 分组捕获和反向引用

使用小括号（）包围一部分正则表达式，这部分正则表达式即成为一个分组整体，也称为一个子表达式。

根据左括号的位置决定第几个分组

• 例如：(abc)def 、([a-d]){3}、 ([0-9]abc(def){2}(hgi))。

分组后可以使用\N 来反向引用对应的分组匹配结果，N是1-9的正整数，\1表示第一个分组表达式的匹配结果，\2表达第二个分组表达式的匹配结果。

• 注意：反向引用引用的是分组匹配后的结果，不是分组表达式

• 例如：正则表达式：(abc|def) and \1xyz 可以匹配字符串“abc and abcxyz ” 或“def and defxyz”，但是不能匹配“abc and defxyz” 或 “def and abcxyz”

二、grep命令的使用

1、grep命令简介

grep是一种强大的文本搜索工具，它能使用正则表达式，并把匹配的行打印出来。

格式

grep  [options]  pattern   [file]

options表示：选项; pattern 表示：匹配的的表达式 ; file 表示：文件名

例如：grep  -i  "root" /etc/passwd

2、常用选项

常用选项	功能
-n	列出所匹配的文本行，并显示行号
-i	匹配时忽略字符大小写
-v	反向匹配，匹配的字符串与搜索的不相符
-w	精确匹配。匹配整个单词
-o	只显示匹配的部分
-c	显示匹配内容的行数

3、grep 的选项使用案例

案例：过滤出/etc/passwd中的root，并添加行号（-n）

案例：过滤出/etc/passwd 中的FTP,不区分大小写（-i）

案例：过滤/etc/passwd 中的不包含root的行，并且显示行号（-v）

案例：精准搜索单词，只匹配到单词所在的行（-w）

案例：将匹配到的单词罗列出来（-o）

案例：显示匹配的内容的行数（-c）

三、grep加上正则使用案例

1、中括号表达式案例

案例1：搜索既可以查找shirt也可以查找short的单词所在行

案例2：搜索oo前面不是大小写字母开头的行

案例3：查找包含数字的行

2、位置锚定案例

案例1：搜索以.结尾的行

案例2：搜索以y开头的行

3、量词案例

案例1：搜索2个oo的行

为了匹配了6个o，但是要求搜索的是2个o？

答：因为正则表达式是一行一行的检索的，表达式是2个o，搜索的内容时一个很长的字符串。
先拿表达式中的第一个字符与字符串匹配，匹配不到，进行下一个匹配，最后匹配到了mgoooooood中的o
匹配成功，然后匹配第二个o，也匹配成功，然后就会将匹配的两个字符消耗掉，再继续重新匹配到下一个字符
最后消耗掉三次，也就是6个o，第7个o虽然匹配成功，但是第8个字符不是o，所以不会匹配成功。

案例2：查看o这个字符，最少出现3次，最大出现6次

案例3：查找o这个字符，最少出现5次的行

案例：特殊的量词案例

4、二选一表达式和分组案例

案例1：搜索以y开头或者以d结尾的行

案例2：搜索shirt和short所在的行

四、总结

正则元字符	描述	grep	egrep	sed	awk
\	转义符，将特殊字符进行转义，忽略其特殊意义	支持	支持	支持	支持
^	匹配行首	支持	支持	支持	支持
$	匹配行尾	支持	支持	支持	支持
.	匹配除换行符\n 之外的任意单个字符	支持	支持	支持	支持
[]	匹配包含在[字符]之中的任意一个字符	支持	支持	支持	支持
[^]	匹配[ ^z字符]之外的任意一个字符	支持	支持	支持	支持
[-]	匹配 []中指定范围的任意一个字符，要写成递增	支持	支持	支持	支持
*	匹配前导字符或子表达式0次或多次	支持	支持	支持	支持
？	匹配前导字符或子表达式0次或1次	不支持(加\)	支持	不支持(加\)	支持
+	匹配前导字符或子表达式1次或多次	不支持(加\)	支持	不支持(加\)	支持
()	匹配表达式，创建一个用于匹配的字串	不支持(加\)	支持	不支持(加\)	支持
{n}	匹配前导字符或子表达式n次，可以为0	不支持(加\)	支持	不支持(加\)	支持
{n,}	匹配前导字符或子表达式至少n次	不支持(加\)	支持	不支持(加\)	支持
{n,m}	匹配前导字符或子表达式，最少匹配n次，最低匹配m次，n<=m	不支持(加\)	支持	不支持(加\)	支持
|	交替匹配| 两边的任意一项	不支持(加\)	支持	不支持(加\)	支持