正则表达式预习

什么是正则表达式

正则表达式就是为了处理大量的字符串而定义的一套规则和方法
通过定义的这些特殊符号的辅助，系统管理员就可以快速过滤，替换或输出需要的字符串
Linux正则表达式一般以行为单位处理的

如何使用正则表达式

通常linux运维工作，都是面临大量带有字符串的内容，
如：
配置文件
程序代码
命令输出结果
日志文件

且此类字符串内容，我们常会有特定的需要，查找出符合工作需要的特定的字符串，因此正则表达式就出现了

正则表达式时一套规则和方法
正则工作时以单位进行，一次处理一行
正则表达式化繁为简，提高工作效率
linux仅受三剑客（sed，awk，grep）支持，其他命令无法使用

学习正则的注意事项

正则表达式应用非常广泛，很多编程语言都支持正则表达式，用于处理字符串提取数据
Linux下普通命令无法使用正则表达式的，只能使用linux下的三个命令，结合正则表达式处理
sed
grep
awk
通配符是大部分普通命令都支持的，用于查找文件或目录
而正则表达式时通过三剑客命令文件（数据流）中过滤内容的，注意区别
以及注意字符集，需要设置 LC_ALL=C ，注意这一点很重要

关于字符集设置

会发现很多shell脚本里都有这么一个语句如下

作用是修改linux的字符集，通过locale命令可以查看本地字符集设置

linux通过如下变量设置程序运行的不同语言环境，如中文，英文环境


[root@yuchao-tx-server ~]# locale
LANG=en_US.UTF-8
LC_CTYPE="zh_CN.UTF-8"
LC_NUMERIC="zh_CN.UTF-8"
LC_TIME="zh_CN.UTF-8"
LC_COLLATE="zh_CN.UTF-8"
LC_MONETARY="zh_CN.UTF-8"
LC_MESSAGES="zh_CN.UTF-8"
LC_PAPER="zh_CN.UTF-8"
LC_NAME="zh_CN.UTF-8"
LC_ADDRESS="zh_CN.UTF-8"
LC_TELEPHONE="zh_CN.UTF-8"
LC_MEASUREMENT="zh_CN.UTF-8"
LC_IDENTIFICATION="zh_CN.UTF-8"
LC_ALL=zh_CN.UTF-8

一般我们会使用 $LANG 变量来设置linux的字符集，一般设置为我们所在的地区，如 zh_CN.UTF-8

[root@bogon ~]# echo $LANG
en_US.UTF-8

为了让系统正确执行shell语句（由于自定义修改的不同语言环境，对一些特殊符号的处理区别，如中文输入法，英文输入法下的标点符号，导致shell无法执行）

我们会使用如下语句，恢复linux的所有的本地化设置，恢复系统到初始化的语言环境

[root@bogon ~]# export LC_ALL=C

通配符和正则的区别

从语法上就记住，只有awk，grep，sed才识别正则表达式符号，其他都是通配符
从用法上区分
表达式操作的是文件，目录名（属于是通配符）
表达式操作的是文件内容（正则表达式）

如下符号区别
通配符和正则表达式，都有 *  ?  [abcd]  符号
通配符中，都是用来标识任意的字符
如 ls  *.log  可以找到 a.log  b.log  ccc.log


正则中，都是用来表示这些符号前面的字符，出现的次数，
如： grep  'a*'



实际案例
通配符，一般用于对文件名的处理，查找文件
如ls命令结合 *
意思式匹配任意字符
[root@bogon test]# ls *.log
a.log  d.log  g.log    yc3.log  yu1.log  yu4.log       yuyu.log
b.log  e.log  yc1.log  yc4.log  yu2.log  yu5.log
c.log  f.log  yc2.log  yc5.log  yu3.log  yuchao01.log




而三剑客，结合*符号，是处理文件内容，如grep
此时的*作用就不一样了

正则表达式分类

使用正则表达式的问题是，有两大类正则表达式规范，linux不同的应用程序，会使用不同的正则表达式
例如
不同的编程语言使用正则（python，java）
linux实用工具（sed，awk，grep）
其他软件使用正则（mysql，nginx）

正则表达式是通过正则表达式引擎（regular expression engine）实现的，正则表达式引擎是一套底层软件，负责解释正则表达式模式并使用这些模式进行文本匹配

在linux中，有两种流行的正则表达式引擎

基于unix标准下的正则表达式符号规则有两类：
POSIX基础正则表达式（basic regular expression，BRE）引擎

POSIX扩展正则表达式（extended regular expression，ERE）引擎 

解释posix
POSIX（Portable Operating System Interface）是Unix系统的一个设计标准。
当年最早的Unix，源代码流传出去了，加上早期的Unix不够完善，于是之后出现了好些独立开发的与Unix基本兼容但又不完全兼容的OS，通称Unix-like OS

两类，正则表达式符号

linux规范将正则表达式分为了两种
基本正则表达式（BRE,basic，regular，expression）

BRE对应元字符有
^  $  .  []  *

其他符号式普通字符
;  \

扩展正则表达式（ERE、extended regular expression）
ERE在BRE基础上，增加了
()  {}  ?  +  |  等元字符

转义符
反斜杠  \
反斜杠用于在元字符前添加，使其成为普通字符

基本正则表达式（BRE）

测试文本数据

[root@bogon test]# cat chaoge666.txt 
I am teacher yuchao.
I teach linux,python!

I like english

My website is http://yuchaoit.cn
Our school site is https://apecome.com
My qq num is 877348180

Good good study , day day up!

关于单引号、双引号

正则的模式，建议使用双引号
如果为涉及变量等，用单引号也不影响

grep与正则

NAME
       grep, egrep, fgrep - print lines matching a pattern

SYNOPSIS
       grep [OPTIONS] PATTERN [FILE...]
       grep [OPTIONS] [-e PATTERN | -f FILE] [FILE...]
       
       
例如传入的pattern（模式是），我们可以统称你写的正则是模式
^m , 以m开头的行
[root@bogon test]# grep -i -n '^m' chaoge666.txt 
6:My website is http://yuchaoit.cn
8:My qq num is 877348180

^ 尖角符

语法
写于最左侧，如
^yu 逐行匹配，找到以yu开头的内容

结合grep用法，-i 忽略大小写

结合grep的参数 -o 只显示一行中匹配出来的内容

结合grep，过滤出以i开头的行，且显示行号

$ 美元符

语法

word$ 匹配以word结尾的行

匹配所有以字符n结尾的行

匹配所有以小数点 . 结尾的行，这里因为 . 也有特殊作用，因此得使用单引号，或者转义符

单、双引号区别

单引号，所见即所得，可以用于匹配如标点符号，还原其本义

双引号，能够识别linux得特殊符号，或变量，需要借助转义还原字符本义

当需要引号镶套时，一般做法是，双引号，镶套单引号

^$ 匹配空行

找出文件的空行

. 点符

.  匹配除了换行符以外所有得内容，字符+空格 ，除了换行符

.  点处理空格，换行

.  可以匹配到空格，以及任意字符

. 匹配除换行符得所有字符

. 代表任意一个字符

分别传入grep得模式

y.

y.. 任意2个字符

实践代码

匹配符合模式 .ac 的行

.$ 匹配任意字符结尾

拿到每一行的结尾

. 和转义符

只想拿到每一行结尾的普通小数点., 需要对点转义

\转义符

转义字符，让有特殊意义的字符，现出原形，还原其本义
如
\.  还原为小数点

空格，换行，tab

\n  匹配换行符
\b  匹配单词边界，如我想从字符串“This is Regex”匹配单独的单词 “is”正则就要写 "\bis\b"

\r  匹配回车符
\t  匹配一个横向的制表符

* 星号

重复前一个字符0次或n次

.* 符

匹配任意字符

.表示任意字符，*表示匹配前一个字符0次或多次
因此放一起，代表匹配每一行所有内容，包括空格，没有空行

^.* 符

语法

^.* 表示以任意多个字符开头的行

基础用法，^.*

找出任意以字母i开头的行，且匹配后续所有内容

加大难过
找出任意以字母i开头的行，且以h结尾的行

.*$ 符

以任意多个字符结尾的行

你可以加上条件，例如 p.*$

以p.*$结尾的行
等于，匹配出从p到结尾的所有内容

[ ]中括号

中括号，有如下用法

[abc]

【abc】匹配括号内的小写a，b，c字符

关于到大小写的精准匹配，就别添加忽略大小写参数了

[a-z] , [A-Z],[a-zA-Z],[0-9]

[a-z]  匹配所有小写单个字母

[A-Z]  匹配所有单个大写字母

[a-zA-Z]  匹配所有的单个大小写字母

[0-9]  匹配所有单个数字

[a-zA-Z0-9]  匹配所有数字和字母

[a-z] 匹配小写字母

[A-Z] 匹配大写字母

[a-z0-9] 匹配小写字母和数字

[0-9A-Z] 匹配大写字母和数字

[a-z0-9A-Z] 匹配大写，小写字母，数字

abc 中括号取反

语法

[^abc] 排除中括号里的a，b，c，和单独的^符号，作用是不同的
[^a-z] 排除小写字母

{ } 花括号（扩展正则）

a\{n,m\}

a\{n,m\}  重复字符a，n到m次

a\{1,3} 重复字符a，1到3次

实践
测试数据
[root@bogon test]# cat chaoge777.txt 
I am teacher yuchao.
I teach linux,python!

I like english

My website is http://yuchaoit.cn
Our school site is https://apecome.com
My qq num is 877348180

my qq num is not  87777773333344444888811188880000

Goog good study , day day up!

正则

8\{1,3\}
匹配数字8一次到3次

每次最少找出2个8，最多3个8

8\{2,3\}

grep 默认不认识扩展正则 {}

grep默认不认识扩展正则{}，识别不到它的特殊作用，因此只能用转义符，让他成为有意义的字符

办法1
使用转义符 \{\}

办法2，让grep认识花括号，可以省去转义符
使用egrep命令
或者 grep -E

实践

a\{n,\}
重复a字符至少n次，可以用简写了

a\{n\}
重复字符a，正好n次

a\{,m\}
匹配字符a最多m次

扩展正则表达式（ERE）

这样记忆就好
基于正则表达式
属于早期正则表达式，支持一些基本的功能
与grep，sed命令结合使用

扩展正则表达式
后来添加的正则表达式
和grep，awk命令结合

+ 加号

语法
+
重复前一个字符1次或多次
注意和*的区别，*是0次或多次

匹配一次或者多次0，没有0的行是不会显示的

0+
找出一个，或者多个数字零

[0-9]+
从文中找出连续的数字，排除字母，特殊符号，空格

[a-z]+
找出连续的小写字母，排除大写字母，标点符号，数字

[root@bogon test]# grep -E "[a-z]+" chaoge777.txt -no
1:am
1:teacher
1:yuchao
2:teach
2:linux
2:python
4:like
4:english
6:y
6:website
6:is
6:http
6:yuchaoit
6:cn
7:ur
7:school
7:site
7:is
7:https
7:apecome
7:com
8:y
8:qq
8:num
8:is
10:my
10:qq
10:num
10:is
10:not
12:oog
12:good
12:study
12:day
12:day
12:up

[A-Za-z0-9]+
注意，这里添加了+号，就是找的连续的字母数字了，缺少+号则是每次匹配单个字符

[^A-Za-z0-9]+
此写法，找出除了数字，大小写字母意外的内容，如空格，标点符号
可以使用-o参数，看到每次匹配的内容

*和+的区别

语法
*是重复0次，重复多次，因此没匹配到的行也就过滤出来了

+是重复1次，多次，因此至少匹配到1次才看到

例如，我们来找到字母o，看如下2个写法

go*d和go+d?d的区别

准备测试数据
[root@bogon test]# cat god.log 
I am God, I need you to good good study and day day up, otherwise I will send you to see Gd,oh sorry, gooooooooood!

关于寻找god，gooooood，gd的区别

go*d 可以有0个或者n个字母o
go*d 可以找到god，doof，gd，gooooooood

go+d 可以有一个或n个字母o
go+d 可以找到god，good，gooooooood

go?d 可以找到0个或者1个字母0
go?d 可以找到gd，god

| 或者符

竖线在正则里是或者的意思

查看内存信息

找出文件中的空行以及注释行

测试数据
[root@bogon test]# cat chaoge999.txt 
I am teacher yuchao.
I teach linux,python!

I like english

My website is http://yuchaoit.cn
Our school site is https://apecome.com
My qq num is 877348180

my qq num is not  87777773333344444888811188880000

#Goog good study , day day up!
#
#hello  halo

( )括号，分组符

语法
()作用是将一个或者多个字符捆绑在一起，当做一个整体进行处理

小括号功能之一是分组过滤被括起来的内容，括号内的内容表示一个整体

括号()内的内容可以被后面的"\n"正则引用，n位数字，表示引用第几个括号的内容

\1: 表示从左侧起，第一个括号中的模式所匹配到的字符
\2: 从左侧器，第二个括号中的模式所匹配到的字符

分组基本用法

测试数据
[root@bogon test]# cat godd.log 
I am God, I need you to good good study and day day up, otherwise I will send you to see Gd,oh sorry, gooooooooood!
I am glad to see you, god,you are a good god!

要求仅仅匹配出glad和good
尝试使用正则
grep -iE "gla|ood" godd.log

并非我们想要的数据
我想要的是例如这样的匹配，只找出good，glad
grep -iE "glad|good" godd.log

可以使用分组写法
grep -iE "g(la|oo)d" godd.log

分组与向后引用

语法
()
分组过滤，被括起来的内容表示一个整体，另外()的内容可以被后面的\n引用，表示引用第几个括号的内容

\n
引用前面()里的内容，例如(abc)\1 表示匹配abcabc

测试数据
[root@bogon test]# cat lovers.log 
I like my lover.
I love my lover.
He likes his lovers.
He love his lovers.

分组正则，提取love出现2次的行
拆解
love，可以写为l..e

提取/etc/passwd
找出系统中几个特殊shell，专门用来开机，关机的用户
特点是，用户名，登录shell名字一样
可以用分区提取出

分组正则，提取特殊用户

这部分正则需要拆开，更容易理解
1.提取冒号以外的字符，使用+可以匹配更多字母，没必要每次只处理一个
grep -iE "[^:]+" /etc/passwd

2.使用\b匹配单词边界，提取出单词，示例用法，通常英文单词的边界是空格，标点符号
[root@bogon test]# echo  'my name is jie,everyone call me jiege' |grep -iE "jie\b" -o
jie

3.继续提取用户文件，来确定第一个单词的边界

解释上图
正则拆解，根据写的顺序去理解
[^:]+  找出除了冒号以外的连续字符
^([^:]+\b)  对连续字符分组，且设定开头错点，以及单词边界，grep -Ei "^([^:]+\b)" /etc/passwd  这就等于找出第一个单词了
"^([^:]+\b).*\1$"  找出如sync.*sync 这样(开头).*(结尾)的内容，使用分组，以及 \1 引用的语法

正则表达式总结

基础正则 BRE
^
$
.
*
.*
[abc]
[^abc]
\{n,m\}

BRE语法

. 匹配单个任意字符，匹配 . 本身使用 \.

*  前面的字符或模式重复任意次，匹配 * 本身使用 \*

\{m\}  前面的字符或模式重复m次

\{m,n\}  前面的字符或模式重复m到n次

\{m,\}  前面的字符或模式重复m次以上

\(regexp\) 分组，将\(和\)之间的内容视为一个整体，有两个作用
1，配合前面的 * \{m,n\} 等量词使用，例如：ab\{2\} 匹配“abc”，而 \(ab\)\{2\}匹配“abab”
2，向后引用(back references),使用\1 ~ \9 来引用第1~9个分组匹配的内容
3.例如：\(ab*\)\1 可以匹配“abab”， 也能匹配“abbbabbb”


^  放在正则表达式开头则匹配行首，其他位置匹配 ^ 本身

$  放在正则表达式末尾则匹配行尾，其他位置匹配 $ 本省

[list]  自定义字符集，可以匹配 [ 和 ]之间出现的任意字符，例如：a[bcd] 可以匹配“ad，ac”或“cabba”

且支持使用char1-char2这种省略写法，例如：[0-9]* 可以匹配“1234567890”，[a-c]* 可以匹配“cabba”

[^list] 同上，^取反的作用，匹配所有没有出现在 [ 和 ] 之间的其他字符

另外其他风格的正则表达式中有诸如 \d \w \s 等速记符号（shorthand）表示一些常用字符集，BER和ERE均不支持这种写法，取而代之的是POSIX标准中定义的字符集：

POSIX正则语法表

POSIX	Description	ASCII	Shorthand
[:alnum:]	数字和字母	[a-zA-Z0-9]	
[:alpha:]	字母	[a-zA-Z]	
[:ascii:]	ASCII字符	[\x00-\x7F]	
[:blank:]	空格和 Tab	[ \t]	\h
[:cntrl:]	控制字符	[\x00-\x1F\x7F]	
[:digit:]	数字	[0-9]	\d
[:graph:]	可视字符	[\x21-\x7E]	
[:lower:]	小写字母	[a-z]	\l
[:print:]	可打印字符	[\x20-\x7E]	
[:punct:]	标点符号	[!"#$%&'()*+, -./:;<=>?@[ ]^_‘{\	}~]	
[:space:]	所有空白字符	[ \t\r\n\v\f]	\s
[:upper:]	大写字母	[A-Z]	\u
[:word:]	单词	[A-Za-z0-9_]	\w
[:xdigit:]	十六进制数	[A-Fa-f0-9]

注意：[ 和 ] 也是该字符集名称的一部分，即在使用中和 [0-9] 等价的是 [[:digit:]] 而不是 [:digit:]

ERE语法

ERE和BRE的最显著的区别是ERE中所有元字符（metacharacters）均不需要使用 \ 进行转义，即用 {m,n} 替代 \{m,n\} , (regexp) 替代 \(regexp\) （当然分组向后引用依旧是 \1 ~ \9）。

此外ERE还在BRE基础上增加了以下语法：

? 前面的字符或模式重复0或1次

+ 前面的字符或模式重复1次及以上

|，regexp1|regexp2匹配regexp1或regexp2

GNU扩展的BRE

实际上现代Linux发行版中使用的 grep sed awk 等工具均由GNU提供，GNU在实现对BRE进行了扩展，增加了 \?  \+  \| 使得BRE和ERE的区别仅剩元字符是否需要转义

个人认为，BRE现在存在的主要意义还是向下兼容，避免修改已经投入使用的正则表达式

总结grep

egrep被淘汰，使用grep -E
可以使用grep -o参数，查找每次匹配的结果
正则需要在练习中理解器含义，无法死记硬背
后面结合sed，awk发挥更多正则作用

正则记忆表