用过Perl的朋友应该都它提供了规则表达式功能，所以使得用perl 进行文本处理非常方便。本人最近试用了一下GNU C 的规则表达式功能，发现使用起来也很简单，只是觉得支持的不够强大，不能够进行文本的替换，只能进行文本的查找，至少目前我是没有发现基于规则表达式的文本替换功能。
下面我就简单的介绍一下GNU C 的规则表达式使用方法，有理解不对的地方，还请朋友们多指正。
在GNU C 中要使用规则表达式，需要用到以下几个函数。（定义在/usr/include/regex.h文件中）
* int regcomp (regex_t *compiled, const char *pattern, int cflags)
* int regexec (regex_t *compiled, char *string, size_t nmatch, regmatch_t matchptr [], int eflags)
* void regfree (regex_t *compiled)
* size_t regerror (int errcode, regex_t *compiled, char *buffer, size_t length)
下面我就介绍分别一下这几个函数和它用到的一些数据类型。
1.int regcomp (regex_t *compiled, const char *pattern, int cflags)
这个函数把指定的规则表达式pattern编译成一种特定的数据格式compiled，这样可以使匹配更有效。函数regexec 会使用这个数据在目标文本串中进行模式匹配。执行成功返回０。
regex_t 是一个结构体数据类型，用来存放编译后的规则表达式，它的成员re_nsub 用来存储规则表达式中的子规则表达式的个数，子规则表达式就是用圆括号包起来的部分表达式。
pattern 是指向我们写好的规则表达式的指针。
cflags 有如下4个值或者是它们或运算(|)后的值:
REG_EXTENDED 以功能更加强大的扩展规则表达式的方式进行匹配。
REG_ICASE 匹配字母时忽略大小写。
REG_NOSUB 不用存储匹配后的结果。
REG_NEWLINE 识别换行符，这样'$'就可以从行尾开始匹配，'^'就可以从行的开头开始匹配。
2. int regexec (regex_t *compiled, char *string, size_t nmatch, regmatch_t matchptr [], int eflags)
当我们编译好规则表达式后，就可以用regexec 匹配我们的目标文本串了，如果在编译规则表达式的时候没有指定cflags的参数为REG_NEWLINE，则默认情况下是忽略换行符的，也就是把整个文本串当作一个字符串处理。执行成功返回０。
regmatch_t 是一个结构体数据类型，成员rm_so 存放匹配文本串在目标串中的开始位置，rm_eo 存放结束位置。通常我们以数组的形式定义一组这样的结构。因为往往我们的规则表达式中还包含子规则表达式。数组0单元存放主规则表达式位置，后边的单元依次存放子规则表达式位置。
compiled 是已经用regcomp函数编译好的规则表达式。
string 是目标文本串。
nmatch 是regmatch_t结构体数组的长度。
matchptr regmatch_t类型的结构体数组，存放匹配文本串的位置信息。
eflags 有两个值
REG_NOTBOL 按我的理解是如果指定了这个值，那么'^'就不会从我们的目标串开始匹配。总之我到现在还不是很明白这个参数的意义， 原文如下：
If this bit is set, then the beginning-of-line operator doesn't match the beginning of the string (presumably because it's not the beginning of a line).If not set, then the beginning-of-line operator does match the beginning of the string.
REG_NOTEOL 和上边那个作用差不多，不过这个指定结束end of line。
3. void regfree (regex_t *compiled)
当我们使用完编译好的规则表达式后，或者要重新编译其他规则表达式的时候，我们可以用这个函数清空compiled指向的regex_t结构体的内容，请记住，如果是重新编译的话，一定要先清空regex_t结构体。
4. size_t regerror (int errcode, regex_t *compiled, char *buffer, size_t length)
当执行regcomp 或者regexec 产生错误的时候，就可以调用这个函数而返回一个包含错误信息的字符串。
errcode 是由regcomp 和 regexec 函数返回的错误代号。
compiled 是已经用regcomp函数编译好的规则表达式，这个值可以为NULL。
buffer 指向用来存放错误信息的字符串的内存空间。
length 指明buffer的长度，如果这个错误信息的长度大于这个值，则regerror 函数会自动截断超出的字符串，但他仍然会返回完整的字符串的长度。所以我们可以用如下的方法先得到错误字符串的长度。
size_t length = regerror (errcode, compiled, NULL, 0);
好了，下面来实战一下，这样你就会理解的更清楚了。
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/* regex_test.c
* regular expression test in GNU C
*
* tested on redhat6.1
* gcc regex_test.c -o regex_test
*/
#include
#include
#include
#include
#include
#define SUBSLEN 10
#define EBUFLEN 128 /* error buffer length */
#define BUFLEN 1024 /* matched buffer length */
int
main (int argc, char **argv)
{
FILE *fp;
size_t len; /* store error message length */
regex_t re; /* store compilned regular expression */
regmatch_t subs[SUBSLEN]; /* store matched string position */
char matched[BUFLEN]; /* store matched strings */
char errbuf[EBUFLEN]; /* store error message */
int err, i;
char string[] = "AAAAabaaababAbAbCdCd123123 11(123){12}";
char pattern[] = "(\\([0-9]+\\))(\\{[0-9]+\\}{1})$";
printf ("String : %s\n", string);
printf ("Pattern: \"%s\"\n", pattern);
/* compile regular expression */
err = regcomp (&re, pattern, REG_EXTENDED);
if (err)
{
len = regerror (err, &re, errbuf, sizeof (errbuf));
fprintf (stderr, "error: regcomp: %s\n", errbuf);
exit (1);
}
printf ("Total has subexpression: %d\n", re.re_nsub);
/* execute pattern match */
err = regexec (&re, string, (size_t)SUBSLEN, subs, 0);
if (err == REG_NOMATCH)
{
fprintf (stderr, "Sorry, no match ...\n");
regfree (&re);
exit (0);
}
else if (err)
{
len = regerror (err, &re, errbuf, sizeof (errbuf));
fprintf (stderr, "error: regexec: %s\n", errbuf);
exit (1);
}
/* if no REG_NOMATCH and no error, then pattern matched */
printf ("\nOK, has matched ...\n\n");
for (i = 0; i <= re.re_nsub; i++)
{
if (i == 0)
{
printf ("begin: %d, end: %d, ",
subs[i].rm_so, subs[i].rm_eo);
}
else
{
printf ("subexpression %d begin: %d, end: %d, ",
i, subs[i].rm_so, subs[i].rm_eo);
}
len = subs[i].rm_eo - subs[i].rm_so;
memcpy (matched, string + subs[i].rm_so, len);
matched[len] = '\0';
printf ("match: %s\n", matched);
}
regfree(&re);
exit(0);
}
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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
#include
#include
#include
/* 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(®, pattern, cflags);
if (z != 0){
regerror(z, ®, 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(®, lbuf, nmatch, pm, 0);
if (z == REG_NOMATCH) continue;
else if (z != 0) {
regerror(z, ®, ebuf, sizeof(ebuf));
fprintf(stderr, "%s: regcomp('%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(®);
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
$0='regex'
0027: regex_t reg;
$0='regex'
0054: z = regexec(?, 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。
