Linux 正則表達式詳解（基礎 + 擴展 + 實操）

Linux 正則表達式詳解（基礎 + 擴展 + 實操）

正則表達式（Regular Expression，簡稱 RE）是 Linux 文本處理的核心工具，用于定義字符匹配模式，配合 grep、sed、awk 等工具可實現文本過濾、查找、替換等操作。本文將從概念、基礎正則、擴展正則、特殊字符組四個維度，結合實操案例完整講解

一、正則表達式概述

1. 核心概念

正則表達式是模式模板，Linux 工具通過該模板對數據流進行 “匹配篩選”：

  • 匹配的數據：被工具接受并進一步處理（如輸出、替換）
  • 不匹配的數據：被直接濾除

本質：通過 “普通字符 + 元字符” 的組合，描述字符串的排列規則，實現對文本的分割、匹配、查找、替換

2. 構成與作用

構成部分說明示例
普通字符無特殊含義的字符（字母、數字、標點）a、1、!、-
元字符具有特殊匹配規則的專用字符^、$、*、[ ]

核心作用：判斷字符串是否符合指定格式（如 “是否為手機號”“是否為郵箱”），或從文本中提取特定格式的內容（如 “提取所有 IP 地址”）

3. 可實現的核心目標

  1. 匹配驗證：判斷字符串是否符合正則模式（如 “驗證一行文本是否以 # 開頭”）
  2. 內容提取：從復雜文本中篩選出符合模式的部分（如 “從日志中提取所有錯誤代碼”）

二、基礎正則（Basic Regular Expression，BRE）

基礎正則是正則的 “核心子集”，支持 grep、sed（基礎模式）、awk 等工具，核心是掌握元字符的匹配規則

1. 基礎正則核心元字符表

元字符功能描述示例匹配效果
\轉義字符：將特殊字符還原為普通字符\$、\!、\n匹配 $、!、換行符
^匹配 “字符串開頭” 的位置^a、^#匹配以 a 開頭、以 # 開頭的行
$匹配 “字符串結尾” 的位置word$、3$匹配以 word 結尾、以 3 結尾的行
^$匹配 “空行”（開頭到結尾無任何字符）grep "^$" file.txt篩選文件中的所有空行
.匹配 “除換行符（\n）外的任意 1 個字符”lo.k、l..kloak（1 個字符）、look（2 個字符）
*匹配 “前面 1 個字符出現 0 次或多次”lo*klk（o 出現 0 次）、lok（o1 次）、look（o2 次）
[list]匹配 “list 列表中的任意 1 個字符”go[ola]d、[a-z0-9]gold/goal/god、任意小寫字母或數字
[^list]匹配 “非 list 列表中的任意 1 個字符”[^0-9]、[^a-z]非數字、非小寫字母
\{n\}匹配 “前面 1 個字符出現恰好 n 次”lo\{2\}k、[0-9]\{2\}look（o2 次）、任意 2 位數字
\{n,\}匹配 “前面 1 個字符出現至少 n 次”lo\{2,\}k、[0-9]\{3,\}look（o2 次）、loook（o3 次）、3 位及以上數字
\{n,m\}匹配 “前面 1 個字符出現n~m 次”lo\{2,3\}klook（o2 次）、loook（o3 次）

注意：基礎正則中，{n}/{n,}/{n,m} 必須加轉義符 \，否則會被當作普通字符處理

2. 基礎正則實操案例

以下案例基于測試文件 a.txt/b.txt/c.txt，先定義測試文件內容：

[root@syf ~]# vim a.txt
lk
lok
look
loook
looooook
loooooaaak
looooooook
abbbbcd
abbbbcd666
ooooloooook
oooooolk
aoblck
~ 

[root@syf ~]# vim b.txt
aaabd
cdd
cdc
cdd
~ 

[root@syf ~]# vim c.txt
lok
lo12k
lo1k
loAk
loBk
look
loak
lodk
abcd
1234
~
案例 1：* 匹配 “前面字符 0 次或多次”
# 匹配 "lo*k"：o出現0次（lk）、1次（lok）、多次（look等）
[root@syf ~]# grep "lo*k" a.txt
lk          # o出現0次
lok         # o出現1次
look        # o出現2次
loook       # o出現3次
looooook    # o出現5次
looooooook  # o出現7次
ooooloooook # 中間含多個o
oooooolk    # o出現6次# 匹配 "loo*k"：o至少出現1次（排除lk）
[root@syf ~]# grep "loo*k" a.txt
lok         # o出現1次
look        # o出現2次
loook       # o出現3次
looooook    # o出現5次
looooooook  # o出現7次
ooooloooook # 中間含多個o
案例 2：. 匹配 “任意 1 個字符”
# 匹配 "lo.*k"：o后接“任意字符（0次或多次）”+k（.*表示任意字符任意次）
[root@syf ~]# grep "lo.*k" a.txt
lok                 # o后接0個字符
look                # o后接1個o
loook               # o后接2個o
looooook            # o后接4個o
loooooaaak          # o后接3個o+2個a
looooooook          # o后接5個o
ooooloooook         # 前面有o，中間含多個o# 匹配 "lo.k"：o后接“恰好1個字符”+k
[root@syf ~]# grep "lo.k" a.txt
look                # o后接1個o（lo+o+k）# 匹配 "l..k"：l后接“恰好2個字符”+k
[root@syf ~]# grep "l..k" a.txt
look                # l后接2個o（l+oo+k）
案例 3：\{n\}/\{n,\}/\{n,m\} 匹配 “固定次數”
# 匹配 "lo\{2\}k"：o恰好出現2次
[root@syf ~]# grep "lo\{2\}k" a.txt
look                # o出現2次# 匹配 "lo\{3\}k"：o恰好出現3次
[root@syf ~]# grep "lo\{3\}k" a.txt
loook               # o出現3次# 匹配 "lo\{3,\}k"：o至少出現3次
[root@syf ~]# grep "lo\{3,\}k" a.txt
loook               # o出現3次
looooook            # o出現5次
looooooook          # o出現7次
ooooloooook         # 中間o出現5次# 匹配 "lo\{3,5\}k"：o出現3~5次
[root@syf ~]# grep "lo\{3,5\}k" a.txt
loook               # o出現3次
ooooloooook         # 中間o出現5次（符合3~5次）
案例 4：^/$/^$ 匹配 “開頭 / 結尾 / 空行”
# 匹配 "^c"：以c開頭的行
[root@syf ~]# grep "^c" b.txt
cdd
cdc
cdd# 匹配 "d$"：以d結尾的行
[root@syf ~]# grep "d$" b.txt
abd
cdd
cdd# 匹配 "^$"：空行（輸出為空行，對應b.txt中的空行）
[root@syf ~]# grep "^$" b.txt
（此處輸出1行空行）
案例 5：[list]/[^list] 匹配 “指定 / 非指定字符”
# 匹配 "lo[a-zA-Z0-9]k"：o后接1個“字母/數字”+k
[root@syf ~]# grep "lo[a-zA-Z0-9]k" c.txt
lo1k        # o后接數字1
loAk        # o后接大寫A
loBk        # o后接大寫B
look        # o后接小寫o
loak        # o后接小寫a
lodk        # o后接小寫d# 匹配 "lo[ABo]k"：o后接A/B/o中的任意1個
[root@syf ~]# grep "lo[ABo]k" c.txt
loAk        # A
loBk        # B
look        # o# 匹配 "lo[^a-zA-Z]k"：o后接“非字母”（即數字/符號）
[root@syf ~]# grep "lo[^a-zA-Z]k" c.txt
lo1k        # 非字母（數字1）# 匹配 "[^a-zA-Z]"：包含“非字母”的行（數字/符號）
[root@syf ~]# grep "[^a-zA-Z]" c.txt
lo12k       # 含數字1、2
lo1k        # 含數字1
1234        # 全是數字

三、擴展正則（Extended Regular Expression，ERE）

擴展正則是基礎正則的 “增強版”，新增了 +、?、()、| 等元字符，且 {n}/{n,}/{n,m} 無需轉義。支持工具：egrep（grep -E）、awk、sed -r（擴展模式）

1. 擴展正則核心元字符表

元字符功能描述示例匹配效果
+匹配 “前面 1 個字符出現 1 次或多次”（比*嚴格）lo+k匹配 lok（1 次）、look（2 次），不匹配 lk
?匹配 “前面 1 個字符出現 0 次或 1 次”（最多 1 次）lo?k僅匹配 lk（0 次）、lok（1 次）
()將括號內的字符視為 “1 個整體”（分組）l(oo)+k匹配 look（oo1 次）、looook（oo2 次）
``邏輯 “或”：匹配多個模式中的任意 1 個`l(ooab)k`匹配 look（oo）、labk（ab）
{n}同基礎正則 \{n\}，無需轉義lo{2}k匹配 look（o2 次）
{n,}同基礎正則 \{n,\}，無需轉義lo{3,}k匹配 loook（o3 次）及以上
{n,m}同基礎正則 \{n,m\}，無需轉義lo{3,5}k匹配 loook（o3 次）~looooook（o5 次）

2. 擴展正則實操案例（基于 a.txt）

案例 1：+ 匹配 “前面字符 1 次及以上”
# 匹配 "lo+k"：o至少1次（排除lk）
[root@syf ~]# egrep "lo+k" a.txt
lok         # o1次
look        # o2次
loook       # o3次
looooook    # o5次
looooooook  # o7次
ooooloooook # 中間o5次
案例 2：? 匹配 “前面字符 0 次或 1 次”
# 匹配 "lo?k"：o最多1次（僅lk、lok）
[root@syf ~]# egrep "lo?k" a.txt
lk          # o0次
lok         # o1次
oooooolk    # 前面o6次，最后o0次（符合lo?k）
案例 3：() 分組匹配 “整體重復”
# 匹配 "l(oo)+k"：將"oo"視為整體，至少重復1次
look        # "oo"重復1次（l+oo+k）
looooook    # "oo"重復2次（l+oo+oo+k）
looooooook  # "oo"重復3次（l+oo+oo+oo+k）
案例 4：| 邏輯 “或” 匹配多模式
# 先添加測試行 "labk" 到 a.txt
[root@syf ~]# echo "labk" >> a.txt# 匹配 "l(oo|ab)k"：匹配 "loo k" 或 "lab k"
[root@syf ~]# egrep "l(oo|ab)+k" a.txt
look        # 匹配 "oo"
looooook    # 匹配 "oo"（重復2次）
looooooook  # 匹配 "oo"（重復3次）
labk        # 匹配 "ab"
案例 5：{n}/{n,}/{n,m} 無需轉義
# 匹配 "lo{3}k"：o恰好3次（無需轉義{3}）
[root@syf ~]# egrep "lo{3}k" a.txt
loook       # o3次# 匹配 "lo{3,}k"：o至少3次
[root@syf ~]# egrep "lo{3,}k" a.txt
loook               # o3次
looooook            # o5次
looooooook          # o7次
ooooloooook         # 中間o5次# 匹配 "lo{3,5}k"：o3~5次
[root@syf ~]# egrep "lo{3,5}k" a.txt
loook               # o3次
ooooloooook         # 中間o5次

四、特殊字符組（字符類）

為簡化正則書寫，Linux 提供了預定義字符組（又稱 “字符類”），等價于基礎正則中的某些字符集合，更易記憶和跨平臺（避免不同編碼的字符范圍問題）

特殊字符組表

字符組等價寫法描述應用場景
[[:alpha:]][a-zA-Z]匹配任意字母（大寫 + 小寫）提取純字母內容
[[:alnum:]][a-zA-Z0-9]匹配任意字母或數字提取賬號、ID（僅字母數字）
[[:blank:]][ \t]匹配空格或 Tab 鍵查找含空格 / Tab 的行
[[:digit:]][0-9]匹配任意數字（0~9）提取手機號、IP 地址中的數字部分
[[:lower:]][a-z]匹配任意小寫字母轉換為大寫前的篩選
[[:upper:]][A-Z]匹配任意大寫字母轉換為小寫前的篩選
[[:print:]]-匹配任意可打印字符（含空格、標點）排除不可見字符（如控制字符）
[[:punct:]][!\"#$%&...]匹配任意標點符號提取含標點的句子
[[:space:]][ \t\n\r...]匹配任意空白字符（空格、Tab、換行等）查找含空白字符的行

實操示例

# 1. 匹配含數字的行（[[:digit:]] 等價于 [0-9]）
[root@syf ~]# grep "[[:digit:]]" c.txt
lo12k
lo1k
1234# 2. 匹配純字母的行（[[:alpha:]]+ 表示“字母出現1次及以上”）
[root@syf ~]# egrep "^[[:alpha:]]+$" c.txt
lok
loAk
loBk
look
loak
lodk
abcd# 3. 匹配含標點的行（[[:punct:]]）
[root@syf ~]# echo 'Hello,World!' > d.txt
[root@syf ~]# grep "[[:punct:]]" d.txt
Hello, World!  # 含逗號和感嘆號

核心知識點總結

  1. 基礎正則 vs 擴展正則：
    • 基礎正則：{n}/{n,}/{n,m} 需轉義（\{n\}），無 +/?/()/|
    • 擴展正則：{n} 無需轉義，支持 +/?/()/|，工具用 egrep/sed -r/awk
  2. 元字符優先級：
    • 分組 () > 次數 */+/?/{n} > 位置 ^/$ > 邏輯 |
  3. 特殊字符組：優先使用 [[:digit:]] 而非 [0-9]，跨平臺更穩定

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