C++ 中的正則表達式（Regular Expression）主要通過標準庫 <regex> 提供，能夠用于字符串匹配、查找、替換、驗證格式等。它在 C++11 中首次引入，并在 C++14 和 C++17 中逐步完善。

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一、頭文件和命名空間

#include <regex>
#include <string>
#include <iostream>using namespace std;

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二、主要類介紹

類名	功能描述
std::regex	用于存儲正則表達式模式
std::smatch	用于存儲匹配結果（string 匹配）
std::cmatch	用于存儲匹配結果（C字符串匹配）
std::regex_match	判斷整個字符串是否匹配正則模式
std::regex_search	判斷字符串中是否有匹配正則的部分
std::regex_replace	替換匹配的字符串內容

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三、常見正則表達式語法

正則語法	含義
.	匹配任意單個字符
*	匹配前面的字符 0 次或多次
+	匹配前面的字符 1 次或多次
?	匹配前面的字符 0 次或 1 次
^	匹配字符串開頭
$	匹配字符串結尾
[]	匹配方括號內任一字符
`	`	或運算符
()	子表達式分組
\d	數字
\w	單詞字符（字母/數字/下劃線）
\s	空白字符

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四、示例代碼

1. 使用 regex_match 完全匹配

string s = "abc123";
regex pattern("[a-z]+\\d+"); // 小寫字母 + 數字if (regex_match(s, pattern)) {cout << "完全匹配成功" << endl;
} else {cout << "匹配失敗" << endl;
}

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2. 使用 regex_search 局部匹配

string s = "hello 123 world";
regex pattern("\\d+"); // 匹配數字smatch result;
if (regex_search(s, result, pattern)) {cout << "找到數字：" << result.str() << endl;
}

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3. 使用 regex_replace 字符替換

string s = "abc123xyz456";
regex pattern("\\d+"); // 匹配數字string replaced = regex_replace(s, pattern, "#");
cout << replaced << endl; // 輸出：abc#xyz#

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4. 捕獲多個子匹配

string s = "Name: John, Age: 25";
regex pattern("Name: (\\w+), Age: (\\d+)");smatch match;
if (regex_search(s, match, pattern)) {cout << "姓名：" << match[1] << endl;cout << "年齡：" << match[2] << endl;
}

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5. 匹配郵箱格式示例

string email = "user123@example.com";
regex pattern("[\\w.-]+@[\\w.-]+\\.[a-zA-Z]{2,}");if (regex_match(email, pattern)) {cout << "郵箱格式合法" << endl;
} else {cout << "郵箱格式錯誤" << endl;
}

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五、匹配模式（flag）

正則對象可以設置模式：

regex pattern("abc", regex_constants::icase); // 忽略大小寫

常用標志位：

標志名	含義
regex_constants::icase	忽略大小寫
regex_constants::ECMAScript	默認模式，支持現代語法
regex_constants::basic	基本正則
regex_constants::extended	擴展正則（如 POSIX）

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六、性能提示

• regex 在 C++11 初期實現性能一般，現代編譯器已優化。
• 對于頻繁匹配，可復用 std::regex 對象，避免重復構造。
• 若性能要求極高，可考慮 RE2 等替代庫（Google）。

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七、綜合實戰示例

下面以為 日志過濾、文件名匹配 和 表單驗證 的完整 C++ 正則表達式示例，每個都附詳細解釋，幫助大家實際應用。

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1、日志過濾：提取指定格式的日志（如錯誤信息）

目標：從日志中提取 [ERROR] 級別的信息

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
#include <vector>using namespace std;int main() {vector<string> logs = {"[INFO] 2025-07-14 Connection established","[ERROR] 2025-07-14 Disk not found","[WARN] 2025-07-14 High memory usage","[ERROR] 2025-07-14 Timeout occurred"};regex error_pattern(R"(\[ERROR\]\s+(\d{4}-\d{2}-\d{2})\s+(.*))");for (const auto& log : logs) {smatch match;if (regex_match(log, match, error_pattern)) {cout << "日期: " << match[1] << ", 錯誤信息: " << match[2] << endl;}}return 0;
}

輸出：

日期: 2025-07-14, 錯誤信息: Disk not found
日期: 2025-07-14, 錯誤信息: Timeout occurred

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2、文件名匹配：匹配特定后綴的文件（如 .txt、.log）

#include <iostream>
#include <regex>
#include <vector>using namespace std;int main() {vector<string> filenames = {"report.txt", "data.csv", "log_2025.log", "notes.TXT", "script.cpp"};regex txt_log_pattern(R"((.*)\.(txt|log))", regex_constants::icase); // 忽略大小寫cout << "匹配的文件名:" << endl;for (const auto& name : filenames) {if (regex_match(name, txt_log_pattern)) {cout << "  " << name << endl;}}return 0;
}

輸出：

匹配的文件名:report.txtlog_2025.lognotes.TXT

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3、表單驗證：驗證郵箱、手機號、密碼強度

1. 郵箱驗證

string email = "test_user-123@example.co.uk";
regex email_pattern(R"([\w\.-]+@[\w\.-]+\.[a-zA-Z]{2,})");cout << (regex_match(email, email_pattern) ? "郵箱合法" : "郵箱非法") << endl;

2. 手機號驗證（中國大陸）

string phone = "13812345678";
regex phone_pattern(R"(1[3-9]\d{9})"); // 以1開頭 + 合法段位 + 9位數字cout << (regex_match(phone, phone_pattern) ? "手機號合法" : "手機號非法") << endl;

3. 密碼強度驗證（8~16位，包含字母和數字）

string password = "Abc12345";
regex pwd_pattern(R"((?=.*[A-Za-z])(?=.*\d)[A-Za-z\d]{8,16})");cout << (regex_match(password, pwd_pattern) ? "密碼合法" : "密碼不合法") << endl;

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4、總結與推薦實踐

場景	推薦正則
日志提取	^\[ERROR\].* 或帶時間戳的模式
文件篩選	`.*.(txt	log)$`
郵箱驗證	[\w\.-]+@[\w\.-]+\.[a-zA-Z]{2,}
手機號驗證	1[3-9]\d{9}
密碼驗證	(?=.*[A-Za-z])(?=.*\d).{8,16}

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