在 C++ 中，正則表達式（regex）是一種用于匹配字符串模式的強大工具。正則表達式不僅能幫助你查找符合特定模式的字符，還能捕獲匹配的子字符串（即分組捕獲）。這篇文章將介紹 C++ 正則表達式中的分組捕獲機制，并提供多個示例代碼來幫助你快速入門。

一、基本概念：正則表達式分組捕獲

正則表達式分組捕獲是一種能夠將匹配的部分提取出來的技術。在 C++ 中，正則表達式分組捕獲通常通過小括號 () 來實現。每個分組會捕獲匹配到的子字符串，并且可以在代碼中通過相應的索引訪問它們。

分組的基本語法

• ()：用于定義捕獲分組。你可以在正則表達式中使用多個分組，C++ 中從 1 開始對分組編號。

示例：簡單分組捕獲

假設我們需要從一個日期字符串中提取年月日，可以使用正則表達式中的分組捕獲來實現。

二、C++ 正則表達式庫：<regex>

在 C++ 中使用正則表達式時，需要包含頭文件 <regex>。基本的正則表達式操作包括：

• std::regex：正則表達式對象。
• std::smatch：保存匹配結果的對象。
• std::regex_search：查找匹配。
• std::regex_match：完全匹配整個字符串。
• std::regex_replace：替換匹配的字符串。

三、示例代碼：日期分組捕獲

我們可以編寫一個示例程序，從一個字符串中提取出日期的年、月和日。

示例 1：提取日期（YYYY-MM-DD）

假設我們有一個日期字符串 2023-02-25，并希望通過正則表達式捕獲出年、月、日。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>int main() {std::string input = "2023-02-25";// 正則表達式：捕獲年、月和日std::regex pattern(R"((\d{4})-(\d{2})-(\d{2}))");std::smatch matches;// 如果匹配成功if (std::regex_match(input, matches, pattern)) {// 輸出捕獲的各個分組std::cout << "Year: " << matches[1] << std::endl;std::cout << "Month: " << matches[2] << std::endl;std::cout << "Day: " << matches[3] << std::endl;} else {std::cout << "No match found." << std::endl;}return 0;
}

代碼解析：

1. 正則表達式

   R"((\d{4})-(\d{2})-(\d{2}))"
   

   ：

   • (\d{4}) 捕獲4位數字（即年份）。
   • (\d{2}) 捕獲2位數字（即月份和日期）。

2. matches[1]、matches[2]、matches[3] 分別存儲匹配到的年份、月份和日期。

輸出：

Year: 2023
Month: 02
Day: 25

四、捕獲多個匹配

有時我們需要從文本中查找多個匹配項。std::regex_search 可以用于查找匹配，但它只會找到第一個匹配項。如果你想捕獲所有匹配項，可以使用 std::regex_iterator。

示例 2：提取所有匹配的日期

假設我們有一段文本，其中包含多個日期，我們希望提取所有日期。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
#include <iterator>int main() {std::string input = "The event will be held on 2023-02-25, followed by another on 2024-03-01.";// 正則表達式：捕獲日期std::regex pattern(R"((\d{4})-(\d{2})-(\d{2}))");std::smatch matches;// 使用 regex_iterator 查找所有匹配auto begin = std::sregex_iterator(input.begin(), input.end(), pattern);auto end = std::sregex_iterator();for (auto it = begin; it != end; ++it) {std::cout << "Found date: " << it->str() << std::endl;}return 0;
}

輸出：

Found date: 2023-02-25
Found date: 2024-03-01

使用 std::regex_search 來查找日期的所有匹配

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>int main() {std::string input = "The event will be held on 2023-02-25, followed by another on 2024-03-01.";// 正則表達式：捕獲日期std::regex pattern(R"((\d{4})-(\d{2})-(\d{2}))");std::smatch matches;// 使用 cbegin 和 cend 來獲取常量迭代器auto begin = input.cbegin();while (std::regex_search(begin, input.cend(), matches, pattern)) {// 輸出匹配到的日期std::cout << "Found date: " << matches[0] << std::endl;// 更新搜索起始位置，繼續從上一個匹配位置之后開始搜索begin = matches[0].second;}return 0;
}

輸出：

Found date: 2023-02-25
Found date: 2024-03-01

五、捕獲和替換（regex_replace）

正則表達式不僅可以用于查找和捕獲，還可以用于替換匹配的內容。通過 std::regex_replace，你可以將捕獲到的內容替換成新的內容。

示例 3：替換日期格式

假設我們希望將日期格式從 YYYY-MM-DD 更改為 DD/MM/YYYY。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>int main() {std::string input = "The event will be held on 2023-02-25, and another on 2024-03-01.";// 正則表達式：捕獲日期std::regex pattern(R"((\d{4})-(\d{2})-(\d{2}))");// 使用 regex_replace 將日期格式替換為 DD/MM/YYYYstd::string output = std::regex_replace(input, pattern, R"($3/$2/$1)");std::cout << "Updated text: " << output << std::endl;return 0;
}

輸出：

Updated text: The event will be held on 25/02/2023, and another on 01/03/2024.

六、進階應用：捕獲多個分組

當正則表達式中有多個分組時，你可以通過 matches[n] 訪問每個分組的捕獲結果。

示例 4：捕獲多個分組（例如，提取姓名和年齡）

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>int main() {std::string input = "John Doe, Age: 30; Jane Smith, Age: 25";// 正則表達式：捕獲姓名和年齡std::regex pattern(R"((\w+ \w+), Age: (\d+))");std::smatch matches;// 查找匹配auto begin = std::sregex_iterator(input.begin(), input.end(), pattern);auto end = std::sregex_iterator();for (auto it = begin; it != end; ++it) {std::cout << "Name: " << it->str(1) << ", Age: " << it->str(2) << std::endl;}return 0;
}

輸出：

Name: John Doe, Age: 30
Name: Jane Smith, Age: 25

七、總結

正則表達式的分組捕獲是一個非常強大的工具，它能夠讓你輕松提取和操作字符串中的特定部分。C++ 中的 <regex> 庫提供了靈活的接口，允許你使用正則表達式進行模式匹配、捕獲分組、查找多個匹配項以及進行替換操作。通過本文的示例代碼，希望你能掌握 C++ 中正則表達式分組捕獲的基礎應用，并能在實際項目中靈活使用正則表達式來處理文本數據。