C++ 标准库 <regex>
C++ 标准库中的 <regex> 头文件提供了正则表达式的功能，允许开发者使用一种非常灵活的方式来搜索、替换或分割字符串。正则表达式是一种强大的文本处理工具，广泛应用于数据验证、文本分析和模式匹配等领域。
正则表达式是一种使用单个字符串来描述、匹配一系列符合某个句法规则的字符串的模式。在 C++ 中，正则表达式通过 <regex> 库实现。
在 C++11 的 <regex> 中使用正则表达式时，需要在字符串字面量中对反斜杠 \ 进行转义，也就是写成双反斜杠 \\。
为什么要双反斜杠？
C++ 编译器会先处理字符串字面量的转义字符，而正则表达式引擎是后处理的。
例如你写 \d+，编译器会把 \d 视为未知转义字符报错或变成 d，正确写法 \\d+，编译器先把 \\ 转为 \，正则引擎再读到 \d。
C++11 也支持 原始字符串（raw string），可以避免双反斜杠，非常适合写复杂正则：regex re(R"(\d+)"); // 原始字符串，不需要写 \\d
- R"(...)" 里面内容不会做转义处理
- 建议在写多层 \ 的复杂正则时使用
基本语法
正则表达式的基本组成
- 字符类：如
[abc]表示匹配 a、b 或 c 中的任意一个字符。 - 量词：如
*（零次或多次）、+（一次或多次）、?（零次或一次）。 - 边界匹配：如
^（行的开始）、$（行的结束）。 - 分组：使用圆括号
()来创建一个分组。
C++ <regex> 库的主要类和函数
std::regex：表示一个正则表达式对象。std::regex_match：检查整个字符串是否与正则表达式匹配。std::regex_search：在字符串中搜索与正则表达式匹配的部分。std::regex_replace：替换字符串中与正则表达式匹配的部分。std::sregex_iterator：迭代器，用于遍历所有匹配项。
实例
1. 整体匹配：regex_match
实例
#include <iostream>
#include <regex>
using namespace std;
int main() {
regex re("\\d+"); // 匹配数字
string s = "12345";
if (regex_match(s, re))
cout << "匹配成功\n";
else
cout << "匹配失败\n";
}
#include <regex>
using namespace std;
int main() {
regex re("\\d+"); // 匹配数字
string s = "12345";
if (regex_match(s, re))
cout << "匹配成功\n";
else
cout << "匹配失败\n";
}
输出结果：
匹配成功
2. 检查字符串是否匹配正则表达式
实例
#include <iostream>
#include <string>
#include <regex>
using namespace std;
int main() {
string text = "Hello, World!";
regex pattern("^[a-zA-Z]+, [a-zA-Z]+!$");
if (regex_match(text, pattern)) {
cout << "The string matches the pattern." << endl;
} else {
cout << "The string does not match the pattern." << endl;
}
return 0;
}
#include <string>
#include <regex>
using namespace std;
int main() {
string text = "Hello, World!";
regex pattern("^[a-zA-Z]+, [a-zA-Z]+!$");
if (regex_match(text, pattern)) {
cout << "The string matches the pattern." << endl;
} else {
cout << "The string does not match the pattern." << endl;
}
return 0;
}
输出结果：
The string matches the pattern.
3. 在字符串中搜索匹配项
实例
#include <iostream>
#include <string>
#include <regex>
using namespace std;
int main() {
string text = "123-456-7890 and 987-654-3210";
regex pattern("\\d{3}-\\d{3}-\\d{4}");
smatch matches;
while (regex_search(text, matches, pattern)) {
cout << "Found: " << matches[0] << endl;
text = matches.suffix().str(); // 继续查找剩余部分
}
return 0;
}
#include <string>
#include <regex>
using namespace std;
int main() {
string text = "123-456-7890 and 987-654-3210";
regex pattern("\\d{3}-\\d{3}-\\d{4}");
smatch matches;
while (regex_search(text, matches, pattern)) {
cout << "Found: " << matches[0] << endl;
text = matches.suffix().str(); // 继续查找剩余部分
}
return 0;
}
输出结果：
Found: 123-456-7890 Found: 987-654-3210
4. 替换字符串中的匹配项
实例
#include <iostream>
#include <string>
#include <regex>
using namespace std;
int main() {
string text = "Hello, World!";
regex pattern("World");
string replacement = "Universe";
string result = regex_replace(text, pattern, replacement);
cout << "Original: " << text << endl;
cout << "Modified: " << result << endl;
return 0;
}
#include <string>
#include <regex>
using namespace std;
int main() {
string text = "Hello, World!";
regex pattern("World");
string replacement = "Universe";
string result = regex_replace(text, pattern, replacement);
cout << "Original: " << text << endl;
cout << "Modified: " << result << endl;
return 0;
}
输出结果：
Original: Hello, World! Modified: Hello, Universe!
更多内容
常用类与类型
| 名称 | 说明 |
|---|---|
std::regex |
编译正则表达式对象 |
std::smatch |
std::string 匹配结果 |
std::cmatch |
C 字符串匹配结果 (const char*) |
std::sregex_iterator |
用于 std::string 的匹配迭代器 |
std::cregex_iterator |
用于 C 字符串的匹配迭代器 |
std::syntax_option_type |
正则语法选项 |
std::match_flag_type |
匹配控制标志 |
常用函数
| 函数名 | 用途 | 返回值 | 示例 |
|---|---|---|---|
regex_match(s, re) |
检查整串是否匹配 | bool |
regex_match("123", re) |
regex_search(s, m, re) |
查找第一个匹配 | bool |
regex_search(s, m, re) |
regex_replace(s, re, fmt) |
替换匹配项 | string |
regex_replace(s, re, "#") |
smatch 匹配结果对象
| 成员 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
m.str() |
返回整个匹配到的内容 | cout << m.str() |
m[i] |
返回第 i 个捕获组 | m[1].str() |
m.position() |
匹配起始位置 | m.position(0) |
m.size() |
捕获组数量 | m.size() |
m.empty() |
是否匹配为空 | m.empty() |
常用正则语法
| 符号 | 含义 | 示例 | ||
|---|---|---|---|---|
. |
任意字符 | a.c 匹配 abc |
||
\d |
数字 | \d+ |
||
\w |
字母数字下划线 | \w+ |
||
\s |
空白字符 | \s+ |
||
^ |
开头 | ^abc |
||
$ |
结尾 | xyz$ |
||
+ |
1 次或多次 | a+ |
||
* |
0 次或多次 | a* |
||
? |
0 次或 1 次 | a? |
||
{n,m} |
n~m 次 | \d{2,4} |
||
() |
捕获分组 | (ab)+ |
||
[] |
字符集 | [A-Z] |
||
| ` | ` | 或 | `cat | dog` |
在 C++ 源码字符串中要写 \\d 而不是 \d，因为 \ 需要转义。
典型使用示例
实例
#include <iostream>
#include <regex>
using namespace std;
int main() {
regex re("\\d+");
string s = "abc123def456";
// 查找第一个匹配
smatch m;
if (regex_search(s, m, re))
cout << "第一个匹配: " << m.str() << endl;
// 遍历所有匹配
for (sregex_iterator it(s.begin(), s.end(), re), end_it; it != end_it; ++it)
cout << "匹配到: " << it->str() << endl;
// 替换
string result = regex_replace(s, re, "#");
cout << result << endl;
}
#include <regex>
using namespace std;
int main() {
regex re("\\d+");
string s = "abc123def456";
// 查找第一个匹配
smatch m;
if (regex_search(s, m, re))
cout << "第一个匹配: " << m.str() << endl;
// 遍历所有匹配
for (sregex_iterator it(s.begin(), s.end(), re), end_it; it != end_it; ++it)
cout << "匹配到: " << it->str() << endl;
// 替换
string result = regex_replace(s, re, "#");
cout << result << endl;
}