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如何在C语言中巧用正则表达式

如果用户熟悉Linux下的sed、awk、grep或vi,那么对正则表达式这一概念肯定不会陌生。由于它可以极大地简化处理字符串时的复杂度,因此现在已经在许多Linux实用工具中得到了应用。千万不要以为正则表达式只是Perl、Python、Bash等脚本语言的专利,作为C语言程序员,用户同样可以在自己的程序中运用正则表达式。 

标准的C和C++都不支持正则表达式,但有一些函数库可以辅助C/C++程序员完成这一功能,其中最著名的当数Philip Hazel的Perl-Compatible Regular Expression库,许多Linux发行版本都带有这个函数库。 

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regcomp()函数对它进行编译,将其转化为regex_t结构: 

int regcomp(regex_t *preg, const char *regex, int cflags); 

参数regex是一个字符串,它代表将要被编译的正则表达式;参数preg指向一个声明为regex_t的数据结构,用来保存编译结果;参数cflags决定了正则表达式该如何被处理的细节。 

如果函数regcomp()执行成功,并且编译结果被正确填充到preg中后,函数将返回0,任何其它的返回结果都代表有某种错误产生。 

匹配正则表达式 

一旦用regcomp()函数成功地编译了正则表达式,接下来就可以调用regexec()函数完成模式匹配: 

int regexec(const  regex_t  *preg,  const  char *string, size_t nmatch,regmatch_t pmatch[], int eflags); 

typedef 
struct 
  regoff_t rm_so; 
  regoff_t rm_eo; 
}
 regmatch_t; 
参数preg指向编译后的正则表达式,参数string是将要进行匹配的字符串,而参数nmatch和pmatch则用于把匹配结果返回给调用程序,最后一个参数eflags决定了匹配的细节。 

在调用函数regexec()进行模式匹配的过程中,可能在字符串string中会有多处与给定的正则表达式相匹配,参数pmatch就是用来保存这些匹配位置的,而参数nmatch则告诉函数regexec()最多可以把多少个匹配结果填充到pmatch数组中。当regexec()函数成功返回时,从string+pmatch[0].rm_so到string+pmatch[0].rm_eo是第一个匹配的字符串,而从string+pmatch[1].rm_so到string+pmatch[1].rm_eo,则是第二个匹配的字符串,依此类推。 

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regfree()将其释放,以免产生内存泄漏。 
void regfree(regex_t *preg); 

函数regfree()不会返回任何结果,它仅接收一个指向regex_t数据类型的指针,这是之前调用regcomp()函数所得到的编译结果。 

如果在程序中针对同一个regex_t结构调用了多次regcomp()函数,POSIX标准并没有规定是否每次都必须调用regfree()函数进行释放,但建议每次调用regcomp()函数对正则表达式进行编译后都调用一次regfree()函数,以尽早释放占用的存储空间。 

报告错误信息 

如果调用函数regcomp()或regexec()得到的是一个非0的返回值,则表明在对正则表达式的处理过程中出现了某种错误,此时可以通过调用函数regerror()得到详细的错误信息。 

size_t regerror(int errcode, const regex_t *preg, char *errbuf, size_t errbuf_size); 

参数errcode是来自函数regcomp()或regexec()的错误代码,而参数preg则是由函数regcomp()得到的编译结果,其目的是把格式化消息所必须的上下文提供给regerror()函数。在执行函数regerror()时,将按照参数errbuf_size指明的最大字节数,在errbuf缓冲区中填入格式化后的错误信息,同时返回错误信息的长度。 

应用正则表达式 

最后给出一个具体的实例,介绍如何在C语言程序中处理正则表达式。 

#include <stdio.h>
#include 
<sys/types.h>
#include 
<regex.h>

/* 取子串的函数 */ 
static char* substr(const char*str, unsigned start, unsigned end) 

  unsigned n 
= end - start; 
  
static char stbuf[256]; 
  strncpy(stbuf, str 
+ start, n); 
  stbuf[n] 
= 0
  
return stbuf; 
}
 
/* 主程序 */ 
int main(int argc, char** argv) 

  
char * pattern; 
  
int x, z, lno = 0, cflags = 0
  
char ebuf[128], lbuf[256]; 
  regex_t reg; 
  regmatch_t pm[
10]; 
  
const size_t nmatch = 10
  
/* 编译正则表达式*/ 
  pattern 
= argv[1]; 
  z 
= regcomp(&reg, pattern, cflags); 
  
if (z != 0)
    regerror(z, 
&reg, ebuf, sizeof(ebuf)); 
    fprintf(stderr, 
"%s: pattern '%s' \n", ebuf, pattern); 
    
return 1
  }
 
  
/*  逐行处理输入的数据 */ 
  
while(fgets(lbuf, sizeof(lbuf), stdin)) 
    
++lno; 
    
if ((z = strlen(lbuf)) >0 && lbuf[z-1== '\n'
      lbuf[z 
- 1= 0
    
/* 对每一行应用正则表达式进行匹配 */ 
    z 
= regexec(&reg, lbuf, nmatch, pm, 0); 
    
if (z == REG_NOMATCH) continue
    
else if (z != 0
      regerror(z, 
&reg, ebuf, sizeof(ebuf)); 
      fprintf(stderr, 
"%s: regcom('%s')\n", ebuf, lbuf); 
      
return 2
    }
 
    
/* 输出处理结果 */ 
    
for (x = 0; x < nmatch && pm[x].rm_so != -1++ x) 
      
if (!x) printf("%04d: %s\n", lno, lbuf); 
      printf(
"  $%d='%s'\n", x, substr(lbuf, pm[x].rm_so, pm[x].rm_eo)); 
    }
 
  }
 
  
/* 释放正则表达式  */ 
  regfree(
&reg); 
  
return 0
}
 

上述程序负责从命令行获取正则表达式,然后将其运用于从标准输入得到的每行数据,并打印出匹配结果。执行下面的命令可以编译并执行该程序: 

#  gcc regexp.c -o regexp 
#  ./regexp  'regex[a-z]*' < regexp.c 

0003: #include <regex.h>; 
  $0='regex' 
0027:   regex_t reg; 
  $
0='regex' 
0054:     z = regexec(&reg, lbuf, nmatch, pm, 0); 
  $
0='regexec' 

小结 

对那些需要进行复杂数据处理的程序来说,正则表达式无疑是一个非常有用的工具。本文重点在于阐述如何在C语言中利用正则表达式来简化字符串处理,以便在数据处理方面能够获得与Perl语言类似的灵活性。

posted on 2006-09-22 16:05 编程之道 阅读(166) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: C/C++


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