Linux 正则表达式详解（基础 + 扩展 + 实操）

Linux 正则表达式详解（基础 + 扩展 + 实操）

正则表达式（Regular Expression，简称 RE）是 Linux 文本处理的核心工具，用于定义字符匹配模式，配合 grep、sed、awk 等工具可实现文本过滤、查找、替换等操作。本文将从概念、基础正则、扩展正则、特殊字符组四个维度，结合实操案例完整讲解

一、正则表达式概述

1. 核心概念

正则表达式是模式模板，Linux 工具通过该模板对数据流进行 “匹配筛选”：

  • 匹配的数据：被工具接受并进一步处理（如输出、替换）
  • 不匹配的数据：被直接滤除

本质：通过 “普通字符 + 元字符” 的组合，描述字符串的排列规则，实现对文本的分割、匹配、查找、替换

2. 构成与作用

构成部分说明示例
普通字符无特殊含义的字符（字母、数字、标点）a、1、!、-
元字符具有特殊匹配规则的专用字符^、$、*、[ ]

核心作用：判断字符串是否符合指定格式（如 “是否为手机号”“是否为邮箱”），或从文本中提取特定格式的内容（如 “提取所有 IP 地址”）

3. 可实现的核心目标

  1. 匹配验证：判断字符串是否符合正则模式（如 “验证一行文本是否以 # 开头”）
  2. 内容提取：从复杂文本中筛选出符合模式的部分（如 “从日志中提取所有错误代码”）

二、基础正则（Basic Regular Expression，BRE）

基础正则是正则的 “核心子集”，支持 grep、sed（基础模式）、awk 等工具，核心是掌握元字符的匹配规则

1. 基础正则核心元字符表

元字符功能描述示例匹配效果
\转义字符：将特殊字符还原为普通字符\$、\!、\n匹配 $、!、换行符
^匹配 “字符串开头” 的位置^a、^#匹配以 a 开头、以 # 开头的行
$匹配 “字符串结尾” 的位置word$、3$匹配以 word 结尾、以 3 结尾的行
^$匹配 “空行”（开头到结尾无任何字符）grep "^$" file.txt筛选文件中的所有空行
.匹配 “除换行符（\n）外的任意 1 个字符”lo.k、l..kloak（1 个字符）、look（2 个字符）
*匹配 “前面 1 个字符出现 0 次或多次”lo*klk（o 出现 0 次）、lok（o1 次）、look（o2 次）
[list]匹配 “list 列表中的任意 1 个字符”go[ola]d、[a-z0-9]gold/goal/god、任意小写字母或数字
[^list]匹配 “非 list 列表中的任意 1 个字符”[^0-9]、[^a-z]非数字、非小写字母
\{n\}匹配 “前面 1 个字符出现恰好 n 次”lo\{2\}k、[0-9]\{2\}look（o2 次）、任意 2 位数字
\{n,\}匹配 “前面 1 个字符出现至少 n 次”lo\{2,\}k、[0-9]\{3,\}look（o2 次）、loook（o3 次）、3 位及以上数字
\{n,m\}匹配 “前面 1 个字符出现n~m 次”lo\{2,3\}klook（o2 次）、loook（o3 次）

注意：基础正则中，{n}/{n,}/{n,m} 必须加转义符 \，否则会被当作普通字符处理

2. 基础正则实操案例

以下案例基于测试文件 a.txt/b.txt/c.txt，先定义测试文件内容：

[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出现0次（lk）、1次（lok）、多次（look等）
[root@syf ~]# grep "lo*k" a.txt
lk          # o出现0次
lok         # o出现1次
look        # o出现2次
loook       # o出现3次
looooook    # o出现5次
looooooook  # o出现7次
ooooloooook # 中间含多个o
oooooolk    # o出现6次# 匹配 "loo*k"：o至少出现1次（排除lk）
[root@syf ~]# grep "loo*k" a.txt
lok         # o出现1次
look        # o出现2次
loook       # o出现3次
looooook    # o出现5次
looooooook  # o出现7次
ooooloooook # 中间含多个o
案例 2：. 匹配 “任意 1 个字符”
# 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个字符
look                # o后接1个o
loook               # o后接2个o
looooook            # o后接4个o
loooooaaak          # o后接3个o+2个a
looooooook          # o后接5个o
ooooloooook         # 前面有o，中间含多个o# 匹配 "lo.k"：o后接“恰好1个字符”+k
[root@syf ~]# grep "lo.k" a.txt
look                # o后接1个o（lo+o+k）# 匹配 "l..k"：l后接“恰好2个字符”+k
[root@syf ~]# grep "l..k" a.txt
look                # l后接2个o（l+oo+k）
案例 3：\{n\}/\{n,\}/\{n,m\} 匹配 “固定次数”
# 匹配 "lo\{2\}k"：o恰好出现2次
[root@syf ~]# grep "lo\{2\}k" a.txt
look                # o出现2次# 匹配 "lo\{3\}k"：o恰好出现3次
[root@syf ~]# grep "lo\{3\}k" a.txt
loook               # o出现3次# 匹配 "lo\{3,\}k"：o至少出现3次
[root@syf ~]# grep "lo\{3,\}k" a.txt
loook               # o出现3次
looooook            # o出现5次
looooooook          # o出现7次
ooooloooook         # 中间o出现5次# 匹配 "lo\{3,5\}k"：o出现3~5次
[root@syf ~]# grep "lo\{3,5\}k" a.txt
loook               # o出现3次
ooooloooook         # 中间o出现5次（符合3~5次）
案例 4：^/$/^$ 匹配 “开头 / 结尾 / 空行”
# 匹配 "^c"：以c开头的行
[root@syf ~]# grep "^c" b.txt
cdd
cdc
cdd# 匹配 "d$"：以d结尾的行
[root@syf ~]# grep "d$" b.txt
abd
cdd
cdd# 匹配 "^$"：空行（输出为空行，对应b.txt中的空行）
[root@syf ~]# grep "^$" b.txt
（此处输出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个“字母/数字”+k
[root@syf ~]# grep "lo[a-zA-Z0-9]k" c.txt
lo1k        # o后接数字1
loAk        # o后接大写A
loBk        # o后接大写B
look        # o后接小写o
loak        # o后接小写a
lodk        # o后接小写d# 匹配 "lo[ABo]k"：o后接A/B/o中的任意1个
[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”（即数字/符号）
[root@syf ~]# grep "lo[^a-zA-Z]k" c.txt
lo1k        # 非字母（数字1）# 匹配 "[^a-zA-Z]"：包含“非字母”的行（数字/符号）
[root@syf ~]# grep "[^a-zA-Z]" c.txt
lo12k       # 含数字1、2
lo1k        # 含数字1
1234        # 全是数字

三、扩展正则（Extended Regular Expression，ERE）

扩展正则是基础正则的 “增强版”，新增了 +、?、()、| 等元字符，且 {n}/{n,}/{n,m} 无需转义。支持工具：egrep（grep -E）、awk、sed -r（扩展模式）

1. 扩展正则核心元字符表

元字符功能描述示例匹配效果
+匹配 “前面 1 个字符出现 1 次或多次”（比*严格）lo+k匹配 lok（1 次）、look（2 次），不匹配 lk
?匹配 “前面 1 个字符出现 0 次或 1 次”（最多 1 次）lo?k仅匹配 lk（0 次）、lok（1 次）
()将括号内的字符视为 “1 个整体”（分组）l(oo)+k匹配 look（oo1 次）、looook（oo2 次）
``逻辑 “或”：匹配多个模式中的任意 1 个`l(ooab)k`匹配 look（oo）、labk（ab）
{n}同基础正则 \{n\}，无需转义lo{2}k匹配 look（o2 次）
{n,}同基础正则 \{n,\}，无需转义lo{3,}k匹配 loook（o3 次）及以上
{n,m}同基础正则 \{n,m\}，无需转义lo{3,5}k匹配 loook（o3 次）~looooook（o5 次）

2. 扩展正则实操案例（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 # 中间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（仅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：() 分组匹配 “整体重复”
# 匹配 "l(oo)+k"：将"oo"视为整体，至少重复1次
look        # "oo"重复1次（l+oo+k）
looooook    # "oo"重复2次（l+oo+oo+k）
looooooook  # "oo"重复3次（l+oo+oo+oo+k）
案例 4：| 逻辑 “或” 匹配多模式
# 先添加测试行 "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"（重复2次）
looooooook  # 匹配 "oo"（重复3次）
labk        # 匹配 "ab"
案例 5：{n}/{n,}/{n,m} 无需转义
# 匹配 "lo{3}k"：o恰好3次（无需转义{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         # 中间o5次# 匹配 "lo{3,5}k"：o3~5次
[root@syf ~]# egrep "lo{3,5}k" a.txt
loook               # o3次
ooooloooook         # 中间o5次

四、特殊字符组（字符类）

为简化正则书写，Linux 提供了预定义字符组（又称 “字符类”），等价于基础正则中的某些字符集合，更易记忆和跨平台（避免不同编码的字符范围问题）

特殊字符组表

字符组等价写法描述应用场景
[[:alpha:]][a-zA-Z]匹配任意字母（大写 + 小写）提取纯字母内容
[[:alnum:]][a-zA-Z0-9]匹配任意字母或数字提取账号、ID（仅字母数字）
[[:blank:]][ \t]匹配空格或 Tab 键查找含空格 / Tab 的行
[[:digit:]][0-9]匹配任意数字（0~9）提取手机号、IP 地址中的数字部分
[[:lower:]][a-z]匹配任意小写字母转换为大写前的筛选
[[:upper:]][A-Z]匹配任意大写字母转换为小写前的筛选
[[:print:]]-匹配任意可打印字符（含空格、标点）排除不可见字符（如控制字符）
[[:punct:]][!\"#$%&...]匹配任意标点符号提取含标点的句子
[[:space:]][ \t\n\r...]匹配任意空白字符（空格、Tab、换行等）查找含空白字符的行

实操示例

# 1. 匹配含数字的行（[[:digit:]] 等价于 [0-9]）
[root@syf ~]# grep "[[:digit:]]" c.txt
lo12k
lo1k
1234# 2. 匹配纯字母的行（[[:alpha:]]+ 表示“字母出现1次及以上”）
[root@syf ~]# egrep "^[[:alpha:]]+$" c.txt
lok
loAk
loBk
look
loak
lodk
abcd# 3. 匹配含标点的行（[[:punct:]]）
[root@syf ~]# echo 'Hello,World!' > d.txt
[root@syf ~]# grep "[[:punct:]]" d.txt
Hello, World!  # 含逗号和感叹号

核心知识点总结

  1. 基础正则 vs 扩展正则：
    • 基础正则：{n}/{n,}/{n,m} 需转义（\{n\}），无 +/?/()/|
    • 扩展正则：{n} 无需转义，支持 +/?/()/|，工具用 egrep/sed -r/awk
  2. 元字符优先级：
    • 分组 () > 次数 */+/?/{n} > 位置 ^/$ > 逻辑 |
  3. 特殊字符组：优先使用 [[:digit:]] 而非 [0-9]，跨平台更稳定

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