C++11之正则表达式使用指南--[正则表达式介绍]|[regex的常用函数等介绍]

介绍之前，我们先来一个非常简单的使用例子，先见一见

#include<iostream>
#include<string>
#include<regex>

int main()
{
    std::string str = "/number/1234";
    std::regex e("/numbers/(\\d+)");
    std::smatch matches;

    bool ret = std::regex_match(str,matches,e);
    if(ret)
    for(auto &s:matches)
    {
        std::cout<<s<<std::endl;
    }
    return 0;
}

我们本文分为两部分：1.正则表达式的基本语法 2.C++种regex的使用

建议：我们的基础语法不用死记，大家记住常用的就行了

一.正则表达式的基础语法

1）锚点（边界匹配）

锚点不匹配具体字符，而是匹配字符串的位置，用于限定匹配发生的位置。

语法	含义	例子说明
^(常用)	匹配字符串开头	^Hello → 仅匹配以 Hello 开头的字符串
$（常用）	匹配字符串结尾	World$ → 仅匹配以 World 结尾的字符串
\b	匹配单词边界（单词字符与非单词字符之间）	\bcat\b → 匹配独立单词 cat，不匹配 category
\B	匹配非单词边界	\Bcat\B → 匹配 category 中的 cat，不匹配独立的 cat

示例：

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string text = "I have a cat and a category";
    regex pattern(R"(\bcat\b)"); // 匹配独立的 "cat"
    
    // 搜索所有匹配（用 sregex_iterator）
    sregex_iterator it(text.begin(), text.end(), pattern);
    sregex_iterator end;
    
    for (; it != end; ++it) {
        cout << "匹配到: " << it->str() << endl;
    }
    // 输出：匹配到: cat（仅匹配独立单词，不匹配 category 中的 cat）
    return 0;
}

2）字符类匹配

定义一个字符集合，匹配集合中的任意一个字符。

1. 基础形式（基本都常用）

语法	含义	例子
[abc]	匹配 a、b 或 c 中的任意一个	gr[ae]y → 匹配 gray 或 grey
[a-z]	匹配 a 到 z 之间的任意小写字母	[a-z]+ → 匹配连续小写字母
[A-Z]	匹配 A 到 Z 之间的任意大写字母	[A-Z]{2} → 匹配连续两个大写字母
[0-9]	匹配 0 到 9 之间的任意数字	[0-9]{3} → 匹配连续 3 个数字
[a-zA-Z0-9]	匹配任意字母或数字	[a-zA-Z0-9]+ → 匹配连续的字母 / 数字

2. 排除型字符类（常用）

语法	含义	例子
[^abc]	匹配除 a、b、c 外的任意字符	[^0-9] → 匹配任意非数字字符
[^a-z]	匹配除小写字母外的任意字符	[^a-zA-Z] → 匹配任意非字母字符

3. 预定义字符类（前面几个我经常用）

注意：这里由于是\d在我们c++进行编写的时候，为了/的完整性我们要//d才能表现出/d，这里我们可以用c++11的原始字符串语法，也就是R"()"，比如cout<< R"(\d)"

简写	含义	等价写法
\d	匹配任意数字	[0-9]
\w	匹配任意 "单词字符"（字母、数字、下划线）	[a-zA-Z0-9_]
\s	匹配任意 "空白字符"（空格、制表符 \t、换行符 \n 等）	[ \t\n\r\f\v]
\D	匹配任意非数字字符	[^0-9]
\W	匹配任意非单词字符	[^a-zA-Z0-9_]
\S	匹配任意非空白字符	[^ \t\n\r\f\v]

3）量词

控制前面的字符 / 字符类 / 分组重复出现的次数。

1.基础量词

语法	含义	例子说明
{n}	精确重复 n 次	\d{4} → 匹配连续 4 个数字（如 2026）
{n,}	至少重复 n 次	\d{2,} → 匹配连续 2 个或更多数字
{n,m}	重复 n 到 m 次（含 n 和 m）	\d{2,4} → 匹配连续 2-4 个数字
+	至少重复 1 次（等价 {1,}）	\d+ → 匹配 1 个或多个连续数字
*	重复 0 次或多次（等价 {0,}）	\d* → 匹配 0 个或多个数字（允许空）
?	重复 0 次或 1 次（等价 {0,1}，表示 "可选"）	colou?r → 匹配 color 或 colour

2. 贪婪 vs 非贪婪匹配

量词默认是贪婪的 （尽可能多匹配）；在量词后加 ? 可变为非贪婪的（尽可能少匹配）。

贪婪模式	非贪婪模式	区别（以字符串 "a123b456b" 为例）
a.*b	a.*?b	贪婪：匹配 a123b456b（从第一个 a 到最后一个 b）非贪婪：匹配 a123b（从第一个 a 到第一个 b）

4）分组与捕获（捕获对象到smatch）

1. 捕获分组

匹配并捕获分组内容，可通过 smatch[n] 在 C++ 中提取。

例如：提取日期中的年、月、日

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string date = "2026-03-27";
    regex pattern(R"((\d{4})-(\d{2})-(\d{2}))"); // 3个捕获分组：年、月、日
    smatch result;
    
    if (regex_match(date, result, pattern)) {
        cout << "完整匹配: " << result[0] << endl; // 2026-03-27（第0组是完整匹配）
        cout << "年: " << result[1] << endl;         // 2026（第1组）
        cout << "月: " << result[2] << endl;         // 03（第2组）
        cout << "日: " << result[3] << endl;         // 27（第3组）
    }  
    return 0;
}

5）选择分支

用 | 表示 "或" 关系，匹配 | 左边或右边的正则表达式，其实简单来说，就是匹配任意一个

例如：

(GET|HEAD|POST|PUT|DELETE) //捕获任意一个

6）转义字符

如果需要匹配正则中的特殊字符 （如 . ``* ``? ``+ ``( ``) ``[ ``] ``{ } ``^ ``$ ``\ ``| 等），需在前面加 \ 进行转义。

但是这里之前介绍过我们可以用c++11的R"()"----原始字符串的语法，从而不用考虑是否是特殊字符

7）补充：任意字符 .

. 匹配除换行符 \n 外的任意一个字符。

• 例子：a.c → 匹配 abc、a1c、a!c 等（a 和 c 之间有任意一个字符）；
• 若需匹配包括换行符在内的任意字符，可用 [\s\S]（空白 + 非空白，覆盖所有字符）。

8）语法优先级总结（从高到低）

1. 转义字符：\
2. 括号：()、(?:)、[]
3. 量词：*、+、?、{n}、{n,}、{n,m}
4. 锚点：^、$
5. 选择分支：|

9）C++ 正则使用的核心建议

• 优先用原始字符串 R"()" ：避免手动转义 \，代码更清晰；
• 复用 std::regex 对象：正则编译开销大，避免在循环中重复构造；
• 异常处理 ：正则语法错误会抛 std::regex_error，建议用 try-catch 包裹；

二、C++<regex>介绍

C++ 从 C++11 开始通过标准库 <regex> 提供正则表达式支持，涵盖匹配、搜索、替换和分组捕获等功能。

我们可以平常工作用来匹配对应字符等等，其实竞赛感觉也可以用，因为我记得之前pta的题经常有这种非常恶心的匹配，替换的题目

1、主要类：

类名	用途说明
std::regex	正则表达式对象，用于存储编译后的正则模式。
std::smatch	匹配结果容器（针对 std::string），存储子匹配（分组）信息。

2、核心函数详解

1）. std::regex_match：全字符串匹配

函数原型：

bool regex_match(const std::string& s, const std::regex& re);
bool regex_match(const std::string& s, std::smatch& m, const std::regex& re);

参数：

• s：待匹配的字符串。
• re：std::regex 对象（编译后的正则表达式）。
• m（可选）：std::smatch 对象，用于存储匹配结果和分组信息。

返回值 ：bool，表示是否完全匹配。

2）. std::regex_search：子串搜索匹配

在字符串中搜索第一个匹配的子串（无需全匹配）。

函数原型：

bool regex_search(const std::string& s, const std::regex& re);
bool regex_search(const std::string& s, std::smatch& m, const std::regex& re);

参数 ：同 regex_match。

返回值 ：bool，表示是否找到匹配。

3）. std::regex_replace：替换匹配内容

将字符串中所有匹配的子串替换为指定格式。

函数原型：

std::string regex_replace(const std::string& s, const std::regex& re, const std::string& fmt);

参数：

• s：原字符串。
• re：std::regex 对象。
• fmt：替换格式字符串，支持 $1、$2 等引用分组内容。

返回值：替换后的新字符串。

3、常见使用场景代码示例

场景：输入验证（如手机号、邮箱）

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    // 验证手机号（1开头，第二位3-9，共11位）
    string phone = "13812345678";
    regex phone_pattern(R"(^1[3-9]\d{9}$)");
    if (regex_match(phone, phone_pattern)) {
        cout << "手机号格式正确" << endl;
    } else {
        cout << "手机号格式错误" << endl;
    }

    // 验证邮箱（简单示例，非严格RFC标准）
    string email = "test@example.com";
    regex email_pattern(R"(^[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\.[a-zA-Z]{2,}$)");
    if (regex_match(email, email_pattern)) {
        cout << "邮箱格式正确" << endl;
    }

    return 0;
}