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正则表达式括号的作用(3)

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不管哪门语言中都有括号。正则表达式也是一门语言,而括号的存在使这门语言更为强大。

对括号的使用是否得心应手,是衡量对正则的掌握水平的一个侧面标准。

括号的作用,其实三言两语就能说明白,括号提供了分组,便于我们引用它。

引用某个分组,会有两种情形:在JavaScript里引用它,在正则表达式里引用它。

本文内容虽相对简单,但我也要写长点。

内容包括:
1. 分组和分支结构
2. 捕获分组
3. 反向引用
4. 非捕获分组
5.相关案例

1. 分组和分支结构

这二者是括号最直觉的作用,也是最原始的功能。

1.1 分组

我们知道/a+/匹配连续出现的“a”,而要匹配连续出现的“ab”时,需要使用/(ab)+/

其中括号是提供分组功能,使量词“+”作用于“ab”这个整体,测试如下:

var regex = /(ab)+/g;
var string = "ababa abbb ababab";
console.log( string.match(regex) ); // ["abab", "ab", "ababab"]

1.2 分支结构

而在多选分支结构(p1|p2)中,此处括号的作用也是不言而喻的,提供了子表达式的所有可能。

比如,要匹配如下的字符串:

I love JavaScript

I love Regular Expression

可以使用正则:

var regex = /^I love (JavaScript|Regular Expression)$/;
console.log( regex.test("I love JavaScript") ); // true
console.log( regex.test("I love Regular Expression") ); // true

如果去掉正则中的括号,即/^I love JavaScript|Regular Expression$/,匹配字符串是"I love JavaScript"和"Regular Expression",当然这不是我们想要的。

2. 引用分组

这是括号一个重要的作用,有了它,我们就可以进行数据提取,以及更强大的替换操作。

而要使用它带来的好处,必须配合使用实现环境的API。

以日期为例。假设格式是yyyy-mm-dd的,我们可以先写一个简单的正则:

var regex = /\d{4}-\d{2}-\d{2}/;

然后再修改成括号版的:

var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;

为什么要使用这个正则呢?

2.1 提取数据

比如提取出年、月、日,可以这么做:

var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
var string = "2017-06-12";
console.log( string.match(regex) ); 
// => ["2017-06-12", "2017", "06", "12", index: 0, input: "2017-06-12"]

match返回的一个数组,第一个元素是整体匹配结果,然后是各个分组(括号里)匹配的内容,然后是匹配下标,最后是输入的文本。(注意:如果正则是否有修饰符g,match返回的数组格式是不一样的)。

另外也可以使用正则对象的exec方法:

var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
var string = "2017-06-12";
console.log( regex.exec(string) ); 
// => ["2017-06-12", "2017", "06", "12", index: 0, input: "2017-06-12"]

同时,也可以使用构造函数的全局属性$1至$9来获取:

var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
var string = "2017-06-12";

regex.test(string); // 正则操作即可,例如
//regex.exec(string);
//string.match(regex);

console.log(RegExp.$1); // "2017"
console.log(RegExp.$2); // "06"
console.log(RegExp.$3); // "12"

2.2 替换

比如,想把yyyy-mm-dd格式,替换成mm/dd/yyyy怎么做?

var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
var string = "2017-06-12";
var result = string.replace(regex, "$2/$3/$1");
console.log(result); // "06/12/2017"

其中replace中的,第二个参数里用$1、$2、$3指代相应的分组。等价于如下的形式:

var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
var string = "2017-06-12";
var result = string.replace(regex, function() {
	return RegExp.$2 + "/" + RegExp.$3 + "/" + RegExp.$1;
});
console.log(result); // "06/12/2017"

也等价于:

var regex = /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/;
var string = "2017-06-12";
var result = string.replace(regex, function(match, year, month, day) {
	return month + "/" + day + "/" + year;
});
console.log(result); // "06/12/2017"

3. 反向引用

除了使用相应API来引用分组,也可以在正则本身里引用分组。但只能引用之前出现的分组,即反向引用。

还是以日期为例。比如要写一个正则支持匹配如下三种格式:

2016-06-12

2016/06/12

2016.06.12

最先可能想到的正则是:

var regex = /\d{4}(-|\/|\.)\d{2}(-|\/|\.)\d{2}/;
var string1 = "2017-06-12";
var string2 = "2017/06/12";
var string3 = "2017.06.12";
var string4 = "2016-06/12";
console.log( regex.test(string1) ); // true
console.log( regex.test(string2) ); // true
console.log( regex.test(string3) ); // true
console.log( regex.test(string4) ); // true

其中/和.需要转义。虽然匹配了要求的情况,但也匹配"2016-06/12"这样的数据。

假设我们想要求分割符前后一致怎么办?此时需要使用反向引用:

var regex = /\d{4}(-|\/|\.)\d{2}\1\d{2}/;
var string1 = "2017-06-12";
var string2 = "2017/06/12";
var string3 = "2017.06.12";
var string4 = "2016-06/12";
console.log( regex.test(string1) ); // true
console.log( regex.test(string2) ); // true
console.log( regex.test(string3) ); // true
console.log( regex.test(string4) ); // false

注意里面的\1,表示的引用之前的那个分组(-|\/|\.)。不管它匹配到什么(比如-),\1都匹配那个同样的具体某个字符。

我们知道了\1的含义后,那么\2和\3的概念也就理解了,即分别指代第二个和第三个分组。

看到这里,此时,恐怕你会有三个问题。

3.1 括号嵌套怎么办?

以左括号(开括号)为准。比如:

var regex = /^((\d)(\d(\d)))\1\2\3\4$/;
var string = "1231231233";
console.log( regex.test(string) ); // true
console.log( RegExp.$1 ); // 123
console.log( RegExp.$2 ); // 1
console.log( RegExp.$3 ); // 23
console.log( RegExp.$4 ); // 3

我们可以看看这个正则匹配模式:

第一个字符是数字,比如说1,

第二个字符是数字,比如说2,

第三个字符是数字,比如说3,

接下来的是\1,是第一个分组内容,那么看第一个开括号对应的分组是什么,是123,

接下来的是\2,找到第2个开括号,对应的分组,匹配的内容是1,

接下来的是\3,找到第3个开括号,对应的分组,匹配的内容是23,

最后的是\4,找到第3个开括号,对应的分组,匹配的内容是3。

这个问题,估计仔细看一下,就该明白了。

3.2 \10表示什么呢?

另外一个疑问可能是,即\10是表示第10个分组,还是\1和0呢?答案是前者,虽然一个正则里出现\10比较罕见。测试如下:

var regex = /(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(#) \10+/;
var string = "123456789# ######"
console.log( regex.test(string) );

3.3 引用不存在的分组会怎样?

因为反向引用,是引用前面的分组,但我们在正则里引用了不存在的分组时,此时正则不会报错,只是匹配反向引用的字符本身。例如\2,就匹配"\2"。注意"\2"表示对2进行了转义。

var regex = /\1\2\3\4\5\6\7\8\9/;
console.log( regex.test("\1\2\3\4\5\6\7\8\9") ); 
console.log( "\1\2\3\4\5\6\7\8\9".split("") );

chrome浏览器打印的结果:

正则表达式括号的作用(3)

4. 非捕获分组

之前文中出现的分组,都会捕获它们匹配到的数据,以便后续引用,因此也称他们是捕获型分组。

如果只想要括号最原始的功能,但不会引用它,即,既不在API里引用,也不在正则里反向引用。此时可以使用非捕获分组(?:p),例如本文第一个例子可以修改为:

var regex = /(?:ab)+/g;
var string = "ababa abbb ababab";
console.log( string.match(regex) ); // ["abab", "ab", "ababab"]

5. 相关案例

至此括号的作用已经讲完了,总结一句话,就是提供了可供我们使用的分组,如何用就看我们的了。

5.1 字符串trim方法模拟

trim方法是去掉字符串的开头和结尾的空白符。有两种思路去做。

第一种,匹配到开头和结尾的空白符,然后替换成空字符。如:

function trim(str) {
	return str.replace(/^\s+|\s+$/g, '');
}
console.log( trim("  foobar   ") ); // "foobar"

第二种,匹配整个字符串,然后用引用来提取出相应的数据:

function trim(str) {
	return str.replace(/^\s*(.*?)\s*$/g, "$1");
}
console.log( trim("  foobar   ") ); // "foobar"

这里使用了惰性匹配*?,不然也会匹配最后一个空格之前的所有空格的。

当然,前者效率高。

5.2 将每个单词的首字母转换为大写

function titleize(str) {
	return str.toLowerCase().replace(/(?:^|\s)\w/g, function(c) {
		return c.toUpperCase();
	});
}
console.log( titleize('my name is epeli') ); // "My Name Is Epeli"

思路是找到每个单词的首字母,当然这里不使用非捕获匹配也是可以的。

5.3 驼峰化

function camelize(str) {
	return str.replace(/[-_\s]+(.)?/g, function(match, c) {
		return c ? c.toUpperCase() : '';
	});
}
console.log( camelize('-moz-transform') ); // MozTransform

首字母不会转化为大写的。其中分组(.)表示首字母,单词的界定,前面的字符可以是多个连字符、下划线以及空白符。正则后面的?的目的,是为了应对str尾部的字符可能不是单词字符,比如str是'-moz-transform '。

5.4 中划线化

function dasherize(str) {
	return str.replace(/([A-Z])/g, '-$1').replace(/[-_\s]+/g, '-').toLowerCase();
}
console.log( dasherize('MozTransform') ); // -moz-transform

驼峰化的逆过程。

5.5 html转义和反转义

// 将HTML特殊字符转换成等值的实体
function escapeHTML(str) {
	var escapeChars = {
	  '¢' : 'cent',
	  '£' : 'pound',
	  '¥' : 'yen',
	  '€': 'euro',
	  '©' :'copy',
	  '®' : 'reg',
	  '<' : 'lt',
	  '>' : 'gt',
	  '"' : 'quot',
	  '&' : 'amp',
	  '\'' : '#39'
	};
	return str.replace(new RegExp('[' + Object.keys(escapeChars).join('') +']', 'g'), function(match) {
		return '&' + escapeChars[match] + ';';
	});
}
console.log( escapeHTML('<div>Blah blah blah</div>') );
// => &lt;div&gt;Blah blah blah&lt;/div&gt;

其中使用了用构造函数生成的正则,然后替换相应的格式就行了,这个跟本文没多大关系。

倒是它的逆过程,使用了括号,以便提供引用,也很简单,如下:

// 实体字符转换为等值的HTML。
function unescapeHTML(str) {
	var htmlEntities = {
	  nbsp: ' ',
	  cent: '¢',
	  pound: '£',
	  yen: '¥',
	  euro: '€',
	  copy: '©',
	  reg: '®',
	  lt: '<',
	  gt: '>',
	  quot: '"',
	  amp: '&',
	  apos: '\''
	};
	return str.replace(/\&([^;]+);/g, function(match, key) {
		if (key in htmlEntities) {
			return htmlEntities[key];
		}
		return match;
	});
}
console.log( unescapeHTML('&lt;div&gt;Blah blah blah&lt;/div&gt;') );
// => <div>Blah blah blah</div>

通过key获取相应的分组引用,然后作为对象的键。

5.6 匹配成对标签

要求匹配:

<title>regular expression</title>

<p>laoyao bye bye</p>

不匹配:

<title>wrong!</p>

匹配一个开标签,可以使用正则<[^>]+>

匹配一个闭标签,可以使用<\/[^>]+>

但是要求匹配成对标签,那就需要使用反向引用,如:

var regex = /<([^>]+)>[\d\D]*<\/\1>/;
var string1 = "<title>regular expression</title>";
var string2 = "<p>laoyao bye bye</p>";
var string3 = "<title>wrong!</p>";
console.log( regex.test(string1) ); // true
console.log( regex.test(string2) ); // true
console.log( regex.test(string3) ); // false

其中开标签<[^>]+>改成<([^>]+)>,使用括号的目的是为了后面使用反向引用,而提供分组。闭标签使用了反向引用,<\/\1>

另外[\d\D]的意思是,这个字符是数字或者不是数字,因此,也就是匹配任意字符的意思。

参考资料

以下书籍中核心章节都认真阅读过,甚至阅读多遍。

《JavaScript权威指南》,看完本系列,再去看书中的第10章,你就知道了什么叫字字珠玑。

《精通正则表达式》,权威且比较杂乱,我阅读的第一本正则表达式书籍。

《正则表达式必知必会》,这是我看的第二本正则,看完后,确定自己算是入门了。

《正则指引》,《精通正则表达式》的译者写的,相对清晰。

《正则表达式入门》,我看的是英文版的,对于已经入门的我,基本没多少收获了。

《正则表达式经典实例》,除了第3章,比较杂外,也有收获,以实例为主导的一本书。

《JavaScript Regular Expressions》,为数不多转讲JS正则的。页数不多,也有收获。

《高性能JavaScript 》第5章,我看的是英文版的。第5章,讲了回溯和优化。

《JavaScript 正则表达式迷你书》作者老姚

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作者:虾编

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