PCRE学习

原文

在C语言中利用PCRE实现正则表达式

1. PCRE简介

2.正则表达式定义

3. PCRE正则表达式的定义

4. PCRE的函数简介

5.使用PCRE在C语言中实现正则表达式的解析

6. PCRE函数在C语言中的使用小例子

1. PCRE简介
PCRE(Perl Compatible Regular Expressions即：perl语言兼容正则表达式)是一个用C语言编写的正则表达式函数库，由菲利普.海泽(Philip Hazel)编写。PCRE是一个轻量级的函数库，比Boost之中的正则表达式库小得多。PCRE十分易用，同时功能也很强大，性能超过了POSIX正则表达式库和一些经典的正则表达式库[1]。
和Boost正则表达式库的比较显示[2]，双方的性能相差无几，PCRE在匹配简单字符串时更快，Boost则在匹配较长字符串时胜出---但两者差距很小，考虑到PCRE的大小和易用性，我们可以认为PCRE更值得考虑。
PCRE被广泛使用在许多开源软件之中，最著名的莫过于Apache HTTP服务器和PHP脚本语言、R脚本语言，此外，正如从其名字所能看到的，PCRE也是perl语言的缺省正则库。
PCRE是用C语言实现的，其C++实现版本是PCRE++。

2.正则表达式定义

一个正则表达式就是由普通字符（例如字符a到z）以及特殊字符（称为元字符）组成的文字模式。该模式描述在查找文字主体时待匹配的一个或多个字符串。正则表达式作为一个模板，将某个字符模式与所搜索的字符串进行匹配。
例如下面一些正则表达式：
^(-?\d+)(\.\d+)?$　匹配浮点数
^[A-Za-z]+$匹配由26个英文字母组成的字符串
^[A-Z]+$　匹配由26个英文字母的大写组成的字符串
^[a-z]+$　　匹配由26个英文字母的小写组成的字符串
^[A-Za-z0-9]+$　　匹配由数字和26个英文字母组成的字符串
^\w+$　　匹配由数字、26个英文字母或者下划线组成的字符串
^[\w-]+(\.[\w-]+)*@[\w-]+(\.[\w-]+)+$　　　　 匹配email地址
当然，可能你会问上面这些表达式为什么是这样写。这里就暂时不做多讲，因为本文主要讲的是PCRE库的应用，所以想了解更多的话，可以看我下面的[附录1]，里面有全部正则表式用到的元字符说明。或参考网址[3]正则表达式语言元素msdn文档。

3. PCRE正则表达式的定义

用于描述字符排列和匹配模式的一种语法规则。它主要用于字符串的模式分割、匹配、查找及替换操作。正则中重要的几个概念有：元字符、转义、模式单元（重复）、反义、引用和断言。

常用的元字符(Meta-character)
元字符说明
\A匹配字符串串首的原子
\Z匹配字符串串尾的原子
\b匹配单词的边界/\bis/匹配头为is的字符串/is\b/匹配尾为is的字符串/\bis\b/定界
\B匹配除单词边界之外的任意字符 /\Bis/匹配单词“This”中的“is”
\d匹配一个数字；等价于[0-9]
\D匹配除数字以外任何一个字符；等价于[^0-9]
\w匹配一个英文字母、数字或下划线；等价于[0-9a-zA-Z_]
\W匹配除英文字母、数字和下划线以外任何一个字符；等价于[^0-9a-zA-Z_]
\s匹配一个空白字符；等价于[\f\t\v]
\S匹配除空白字符以外任何一个字符；等价于[^\f\t\v]
\f匹配一个换页符等价于\x0c或\cL
匹配一个换行符；等价于\x0a或\cJ
匹配一个回车符等价于\x0d或\cM
\t匹配一个制表符；等价于\x09\或\cl
\v匹配一个垂直制表符；等价于\x0b或\ck
\oNN匹配一个八进制数字
\xNN匹配一个十六进制数字
\cC匹配一个控制字符

模式修正符（Pattern Modifiers）
模式修正符在忽略大小写、匹配多行中使用特别多，掌握了这一个修正符，往往能解决我们遇到的很多问题。
i－可同时匹配大小写字母
M－将字符串视为多行
S－将字符串视为单行，换行符做普通字符看待，使“.”匹配任何字符
X－模式中的空白忽略不计
U－匹配到最近的字符串
e－将替换的字符串作为表达使用

格式：/apple/i匹配“apple”或“Apple”等，忽略大小写。当然这里还有很多种情况，在这里就不一一描述出来了。

4. PCRE的函数简介

PCRE是一个NFA正则引擎，不然不能提供完全与Perl一致的正则语法功能。但它同时也实现了DFA，只是满足数学意义上的正则。
PCRE提供了19个接口函数。
这里只介绍了几个主要和常用的接口函数，另外的可通过PCRE源码文档进行了解。注意，使用PCRE主要是使用下面介绍的前四个函数，对这四个函数有了了解，使用PCRE库的时候就会简单很多了。
下面所讲的函数，都在PCRE头文件上定义申明：#include <pcre.h>。

1.pcre_compile
函数原型：
pcre *pcre_compile(const char *pattern,int options,const char **errptr,int *erroffset,const unsigned char *tableptr)
功能：将一个正则表达式编译成一个内部表示，在匹配多个字符串时，可以加速匹配。其同pcre_compile2功能一样只是缺少一个参数errorcodeptr。
参数说明：

pattern正则表达式

options为0，或者其他参数选项

errptr出错消息

erroffset出错位置

tableptr指向一个字符数组的指针，可以设置为空NULL。

2. pcre_compile2

函数原型：

pcre *pcre_compile2(const char *pattern,int *errorcodeptr,const unsigned char *tableptr)

功能：将一个正则表达式编译成一个内部表示，在匹配多个字符串时，可以加速匹配。其同pcre_compile功能一样只是多一个参数errorcodeptr。

参数：

pattern 正则表达式

options 为0，或者其他参数选项

errorcodeptr存放出错码

errptr 出错消息

erroffset出错位置

tableptr 指向一个字符数组的指针，可以设置为空NULL。

3. pcre_exec

函数原型：

int pcre_exec(const pcre *code,const pcre_extra *extra,const char *subject,int length,int startoffset,int *ovector,int ovecsize)

功能：使用编译好的模式进行匹配，采用与Perl相似的算法，返回匹配串的偏移位置。

参数：

code编译好的模式

extra指向一个pcre_extra结构体，可以为NULL

subject需要匹配的字符串

length匹配的字符串长度（Byte）

startoffset匹配的开始位置

options选项位

ovector指向一个结果的整型数组

ovecsize数组大小。

4．pcre_study

函数原型：

pcre_extra *pcre_study(const pcre *code,const char **errptr)

功能：对编译的模式进行学习，提取可以加速匹配过程的信息。

参数：

code已编译的模式

options选项

errptr 出错消息

5. pcre_version

函数原型：

char *pcre_version(void)

功能：返回PCRE的版本信息。

参数：无。

6. pcre_config

函数原型：

int pcre_config(int what,void *where)

功能：查询当前PCRE版本中使用的选项信息。

参数：

what 选项名

where存储结果的位置

7．pcre_maketables

函数原型：

const unsigned char *pcre_maketables(void)

功能：生成一个字符表，表中每一个元素的值不大于256，可以用它传给pcre_compile()替换掉内建的字符表。

参数：无


5.使用PCRE在C语言中实现正则表达式的解析

上述讲了这么多PCRE相关函数的介绍，目的还是为了能够运用上，所以这里就先讲解下使用PCRE的过程。主要过程分三步走第一步编译正则表达式；第二匹配正则表达式；第三步释放正则表达式。

1．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pcre_compile() /pcre_compile2()函数对它时行编译，转化成PCRE引擎能够识别的结构（struct real_pcre）。

这里还可以调用pcre_study()函数，对编译后的正则表达式结构（struct real_pcre）时行分析和学习，学习的结果是一个数据结构（struc pcre_extra），这个数据结构连同编译后的规则（struct real_pcre）可以一起送给pcre_exec单元进行匹配。

2.匹配正则表达式

一旦用函数pcre_compile() /pcre_compile2()成功地编译了正则表达式，接下来就可以调用pcre_exec（）函数完成模式匹配。根据正则表达式到指定的字符串中进行查找和匹配,并输出匹配的结果。

3.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free()将其释放，以免产生内在泄漏。

6. PCRE函数在C语言中的使用小例子

在使用PCRE库时，首先肯定是需要安装pcre的，不过一般的系统都会有自带的PCRE库。不过如果想使用最新版本的话，也可以自已下载一个安装包。我这里下载的安装是pcre-8.13.tar.gz版本。安装过程很简单，把安装包上传需要安装的服务器上，安装时默认路径即可，我是在linux环境下安装的，执行命令如下：

1.[root@host70-151 pcre-8.13]# ./configure

2.[root@host70-151 pcre-8.13]# make && make install

此两步即可安装完成，安装成功后的头文件在：/usr/local/include,库文件在:/usr/local/lib。

下面是我的一个使用PCRE库函数的一个小例子，其功能是匹配手机号码的正则表达式是否成功，分成四类手机号码时行匹配，分别是移动、电信、联通和CDMA的手机号。里面用到了PCRE库函数中的pcre_compile()和pcre_exec()：

因为我是在linux下编译C程序的，所以要用到makefile文件。注意：如果你在编译时出现提示：

/usr/zej/zej_test/kernel/pcre_test2.c:29:undefined reference to `pcre_compile'

/usr/zej/zej_test/kernel/pcre_test2.c:35:undefined reference to `pcre_exec'

没有定义pcre.h文件里面的函数时，是因为没有链接到库文件里，这时可以能过修改makefile，在l里面添加一个lpcre即可。然后在编译便可成功。

点击(此处)折叠或打开

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <sys/mman.h>
  4. #include <fcntl.h>
  5. #include <string.h>
  6. #include <unistd.h>
  7. #include <sys/types.h>
  8. #include <sys/wait.h>
  9. #include <sys/stat.h>
  10. #include <sys/ipc.h>
  11. #include <sys/shm.h>
  12. #include <assert.h>
  13. #include <sys/socket.h>
  14. #include <netinet/in.h>
  15. #include "pcre.h"

  17. #include <iostream>
  18. #include <string>

  20. using namespace std;

  22. #define OVECCOUNT 30 /* should be a multiple of 3 */
  23. #define EBUFLEN 128
  24. #define BUFLEN 1024

  26. int main()
  27. {
  28. pcre *reCM, *reUN, *reTC, *reCDMA;
  29. const char *error;
  30. int erroffset;
  31. int ovector[OVECCOUNT];
  32. int rcCM, rcUN, rcTC, rcCDMA, i;

  34. /*
  35. yidong:134.135.136.137.138.139.150.151.152.157.158.159.187.188,147
  36. liandong:130.131.132.155.156.185.186
  37. dianxin:133.153.180.189
  38. CDMA :133,153
  39. */
  40. char src[22];
  41. char pattern_CM[] = "^1(3[4-9]|5[012789]|8[78])\\d{8}$";
  42. char pattern_UN[] = "^1(3[0-2]|5[56]|8[56])\\d{8}$";
  43. char pattern_TC[] = "^18[09]\\d{8}$";
  44. char pattern_CDMA[] = "^1[35]3\\d{8}$";

  46. printf("please input your telephone number \n");
  47. scanf("%s", src);
  48. printf("String : %s\n", src);
  49. printf("Pattern_CM: \"%s\"\n", pattern_CM);
  50. printf("Pattern_UN: \"%s\"\n", pattern_UN);
  51. printf("Pattern_TC: \"%s\"\n", pattern_TC);
  52. printf("Pattern_CDMA: \"%s\"\n", pattern_CDMA);

  54. reCM = pcre_compile(pattern_CM, 0, &error, &erroffset, NULL);
  55. reUN = pcre_compile(pattern_UN, NULL);
  56. reTC = pcre_compile(pattern_TC, NULL);
  57. reCDMA = pcre_compile(pattern_CDMA, NULL);

  59. if (reCM==NULL && reUN==NULL && reTC==NULL && reCDMA==NULL) {
  60. printf("PCRE compilation telephone Failed at offset %d: %s\n", erroffset, error);
  61. return 1;
  62. }

  64. rcCM = pcre_exec(reCM, NULL, src, strlen(src), ovector, OVECCOUNT);
  65. rcUN = pcre_exec(reUN, OVECCOUNT);
  66. rcTC = pcre_exec(reTC, OVECCOUNT);
  67. rcCDMA = pcre_exec(reCDMA, OVECCOUNT);

  69. if (rcCM<0 && rcUN<0 && rcTC<0 && rcCDMA<0) {
  70. if (rcCM==PCRE_ERROR_NOMATCH && rcUN==PCRE_ERROR_NOMATCH &&
  71. rcTC==PCRE_ERROR_NOMATCH && rcTC==PCRE_ERROR_NOMATCH) {
  72. printf("Sorry,no match ...\n");
  73. }
  74. else {
  75. printf("Matching error %d\n", rcCM);
  76. printf("Matching error %d\n", rcUN);
  77. printf("Matching error %d\n", rcTC);
  78. printf("Matching error %d\n", rcCDMA);
  79. }
  80. free(reCM);
  81. free(reUN);
  82. free(reTC);
  83. free(reCDMA);
  84. return 1;
  85. }
  86. printf("\nOK,has matched ...\n\n");
  87. if (rcCM > 0) {
  88. printf("Pattern_CM: \"%s\"\n", pattern_CM);
  89. printf("String : %s\n", src);
  90. }
  91. if (rcUN > 0) {
  92. printf("Pattern_UN: \"%s\"\n", pattern_UN);
  93. printf("String : %s\n", src);
  94. }
  95. if (rcTC > 0) {
  96. printf("Pattern_TC: \"%s\"\n", pattern_TC);
  97. printf("String : %s\n", src);
  98. }
  99. if (rcCDMA > 0) {
  100. printf("Pattern_CDMA: \"%s\"\n", pattern_CDMA);
  101. printf("String : %s\n", src);
  102. }
  103. free(reCM);
  104. free(reUN);
  105. free(reTC);
  106. free(reCDMA);
  107. return 0;
  108. }

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  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <sys/mman.h>
  4. #include <fcntl.h>
  5. #include <string.h>
  6. #include <unistd.h>
  7. #include <sys/types.h>
  8. #include <sys/wait.h>
  9. #include <sys/stat.h>
  10. #include <sys/ipc.h>
  11. #include <sys/shm.h>
  12. #include <assert.h>
  13. #include <sys/socket.h>
  14. #include <netinet/in.h>
  15. #include "pcre.h"
  16. #include <iostream>
  17. #include <string>
  18. using namespace std;

  20. #define OVECCOUNT 30 /* should be a multiple of 3 */
  21. #define EBUFLEN 128
  22. #define BUFLEN 1024

  24. int main()
  25. {
  26. pcre *re;
  27. const char *error;
  28. int erroffset;
  29. int ovector[OVECCOUNT];
  30. int rc, i;

  32. char buffer[128];
  33. memset(buffer,'\0',128);

  35. char src [] = "<head><title>Hello World</title></head>";
  36. char pattern [] = "<title>(.*)</title>";

  38. printf("String : %s\n", src);
  39. printf("Pattern: \"%s\"\n", pattern);

  41. re = pcre_compile(pattern, NULL);
  42. if (re == NULL) {
  43. printf("PCRE compilation Failed at offset %d: %s\n", error);
  44. return 1;
  45. }

  47. rc = pcre_exec(re, OVECCOUNT);
  48. if (rc < 0) {
  49. if (rc == PCRE_ERROR_NOMATCH) printf("Sorry,no match ...\n");
  50. else printf("Matching error %d\n", rc);
  51. free(re);
  52. return 1;
  53. }

  55. printf("\nOK,has matched ...\n\n");

  57. for (i = 0; i < rc; i++)
  58. {
  59. char *substring_start = src + ovector[2*i];
  60. int substring_length = ovector[2*i+1] - ovector[2*i];
  61. printf("%2d: %.*s\n", i, substring_length, substring_start);
  62. }

  64. free(re);
  65. return 0;
  66. }


[1]：一些正则表达库的对比

http://www.regular-expressions.info/refflavors.html

[2]：Boost和PCRE正则库的性能对比

http://www.boost.org/doc/libs/1_40_0/libs/regex/doc/gcc-performance.html

[3]：正则表达式语言元素

http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/az24scfc.aspx

附录1：

元字符及其在正则表达式上下文中的行为的一个完整列表：

字符

描述

\

将下一个字符标记为一个特殊字符、或一个原义字符、或一个 后向引用、或一个八进制转义符。例如，'n'匹配字符"n"。'\n'匹配一个换行符。序列'\\'匹配"\"而"\("则匹配"("。

^

匹配输入字符串的开始位置。如果设置了RegExp对象的Multiline属性，^也匹配'\n'或'\r'之后的位置。

$

匹配输入字符串的结束位置。如果设置了RegExp对象的Multiline属性，$也匹配'\n'或'\r'之前的位置。

*

匹配前面的子表达式零次或多次。例如，zo*能匹配"z"以及"zoo"。*等价于{0,}。

+

匹配前面的子表达式一次或多次。例如，'zo+'能匹配"zo"以及"zoo"，但不能匹配"z"。+等价于{1,}。

?

匹配前面的子表达式零次或一次。例如，"do(es)?"可以匹配"do"或"does"中的"do"。?等价于{0,1}。

{n}

n是一个非负整数。匹配确定的n次。例如，'o{2}'不能匹配"Bob"中的'o'，但是能匹配"food"中的两个o。

{n,}

n是一个非负整数。至少匹配n次。例如，'o{2,}'不能匹配"Bob"中的'o'，但能匹配"foooood"中的所有o。'o{1,}'等价于'o+'。'o{0,}'则等价于'o*'。

{n,m}

m和n均为非负整数，其中n<=m。最少匹配n次且最多匹配m次。刘，"o{1,3}"将匹配"fooooood"中的前三个o。'o{0,1}'等价于'o?'。请注意在逗号和两个数之间不能有空格。

?

当该字符紧跟在任何一个其他限制符(*,+,?,{n},{n,},m})后面时，匹配模式是非贪婪的。非贪婪模式尽可能少的匹配所搜索的字符串，而默认的贪婪模式则尽可能多的匹配所搜索的字符串。例如，对于字符串"oooo"，'o+?'将匹配单个"o"，而'o+'将匹配所有'o'。

.

匹配除"\n"之外的任何单个字符。要匹配包括'\n'在内的任何字符，请使用象'[.\n]'的模式。

(pattern)

匹配pattern并获取这一匹配。所获取的匹配可以从产生的Matches集合得到，在VBScript中使用SubMatches集合，在Visual Basic Scripting Edition中则使用$0…$9属性。要匹配圆括号字符，请使用'\('或'\)'。

(?:pattern)

匹配pattern但不获取匹配结果，也就是说这是一个非获取匹配，不进行存储供以后使用。这在使用"或"字符(|)来组合一个模式的各个部分是很有用。例如，'industr(?:y|ies)就是一个比'industry|industries'更简略的表达式。

(?=pattern)

正向预查，在任何匹配pattern的字符串开始处匹配查找字符串。这是一个非获取匹配，也就是说，该匹配不需要获取供以后使用。例如，'Windows (?=95|98|NT|2000)'能匹配"Windows 2000"中的"Windows"，但不能匹配"Windows 3.1"中的"Windows"。预查不消耗字符，也就是说，在一个匹配发生后，在最后一次匹配之后立即开始下一次匹配的搜索，而不是从包含预查的字符之后开始。

(?!pattern)

负向预查，在任何不匹配Negative lookahead matches the search string at any point where a string not matchingpattern的字符串开始处匹配查找字符串。这是一个非获取匹配，也就是说，该匹配不需要获取供以后使用。例如'Windows (?!95|98|NT|2000)'能匹配"Windows 3.1"中的"Windows"，但不能匹配"Windows 2000"中的"Windows"。预查不消耗字符，也就是说，在一个匹配发生后，在最后一次匹配之后立即开始下一次匹配的搜索，而不是从包含预查的字符之后开始

x|y

匹配x或y。例如，'z|food'能匹配"z"或"food"。'(z|f)ood'则匹配"zood"或"food"。

[xyz]

字符集合。匹配所包含的任意一个字符。例如，'[abc]'可以匹配"plain"中的'a'。

[^xyz]

负值字符集合。匹配未包含的任意字符。例如，'[^abc]'可以匹配"plain"中的'p'。

[a-z]

字符范围。匹配指定范围内的任意字符。例如，'[a-z]'可以匹配'a'到'z'范围内的任意小写字母字符。

[^a-z]

负值字符范围。匹配任何不在指定范围内的任意字符。例如，'[^a-z]'可以匹配任何不在'a'到'z'范围内的任意字符。

\b

匹配一个单词边界，也就是指单词和空格间的位置。例如，'er\b'可以匹配"never"中的'er'，但不能匹配"verb"中的'er'。

\B

匹配非单词边界。'er\B'能匹配"verb"中的'er'，但不能匹配"never"中的'er'。

\cx

匹配由x指明的控制字符。例如，\cM匹配一个Control-M或回车符。x的值必须为A-Z或a-z之一。否则，将c视为一个原义的'c'字符。

\d

匹配一个数字字符。等价于[0-9]。

\D

匹配一个非数字字符。等价于[^0-9]。

\f

匹配一个换页符。等价于\x0c和\cL。

\n

匹配一个换行符。等价于\x0a和\cJ。

\r

匹配一个回车符。等价于\x0d和\cM。

\s

匹配任何空白字符，包括空格、制表符、换页符等等。等价于[\f\n\r\t\v]。

\S

匹配任何非空白字符。等价于[^\f\n\r\t\v]。

\t

匹配一个制表符。等价于\x09和\cI。

\v

匹配一个垂直制表符。等价于\x0b和\cK。

\w

匹配包括下划线的任何单词字符。等价于'[A-Za-z0-9_]'。

\W

匹配任何非单词字符。等价于'[^A-Za-z0-9_]'。

\xn

匹配n，其中n为十六进制转义值。十六进制转义值必须为确定的两个数字长。例如，'\x41'匹配"A"。'\x041'则等价于'\x04' & "1"。正则表达式中可以使用ASCII编码。.

\num

匹配num，其中num是一个正整数。对所获取的匹配的引用。例如，'(.)\1'匹配两个连续的相同字符。

\n

标识一个八进制转义值或一个后向引用。如果\n之前至少n个获取的子表达式，则n为后向引用。否则，如果n为八进制数字(0-7)，则n为一个八进制转义值。

\nm

标识一个八进制转义值或一个后向引用。如果\nm之前至少有is preceded by at leastnm个获取得子表达式，则nm为后向引用。如果\nm之前至少有n个获取，则n为一个后跟文字m的后向引用。如果前面的条件都不满足，若n和m均为八进制数字(0-7)，则\nm将匹配八进制转义值nm。

\nml

如果n为八进制数字(0-3)，且m和l均为八进制数字(0-7)，则匹配八进制转义值nml。

\un

匹配n，其中n是一个用四个十六进制数字表示的Unicode字符。例如，\u00A9匹配版权符号(?)。

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    是不是可以在AppStore描述中使用像星星这样的特殊字符了？我得到这个错误：描述不得包含标记语言.说明不得包含以下字符：★提前致谢：)解决方法仍然允许一些unicode字符.以下字符已经过测试并仍然有效：◆√至于现在他们工作正常,但苹果可以随时再次改变条件.

  9. ios – 将数组中的字符转换为整数

    即使我搜索了文档,我似乎无法弄清楚如何做到这一点.我试图弄清楚如何将数组中索引处的字符转换为整数.例如,假设我有一个名为“容器”的字符数组,我无法弄清楚该怎么做：谢谢您的帮助！解决方法Swift并不容易在原始和类型表示之间进行转换.这是一个在此期间应该有所帮助的扩展：这使您可以非常接近您想要的：对于遇到此问题的任何工程师,请参阅rdar：//17494834

  10. ios – 如何在Swift 3中使用正则表达式？

    解决方法我相信.当没有其他选项适用时,将使用.allZeros.因此,使用Swift3,您可以传递一个空的选项列表或省略options参数,因为它默认为无选项：要么请注意,在Swift3中,您不再使用error参数.它现在抛出.

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    isthedelimiter,thenthematch-only-onceruleof?PATTERN?

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