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正则表达式（Regular Expression，简称 regex 或 regexp）是一种强大的文本处理工具，广泛应用于字符串匹配、搜索、替换等操作。Perl 语言以其强大的正则表达式支持而闻名，几乎成为了正则表达式的代名词。本文将详细介绍如何在 Perl 中使用正则表达式，涵盖基础语法、常用操作、高级技巧以及实际应用场景。
正则表达式是一种用于描述字符串模式的语法规则。通过正则表达式，我们可以定义一种模式，然后使用该模式来匹配、搜索或替换字符串中的特定部分。正则表达式广泛应用于文本处理、数据验证、日志分析等领域。
正则表达式由普通字符和特殊字符（元字符）组成。普通字符表示它们自身，而元字符则具有特殊的含义。以下是一些常见的元字符：
.：匹配任意单个字符（除了换行符）。^：匹配字符串的开头。$：匹配字符串的结尾。*：匹配前面的字符零次或多次。+：匹配前面的字符一次或多次。?：匹配前面的字符零次或一次。[]：定义一个字符类，匹配其中的任意一个字符。()：定义一个捕获组，用于捕获匹配的子字符串。|：表示“或”操作，匹配左边或右边的模式。Perl 提供了丰富的正则表达式功能，主要通过 =~ 和 !~ 操作符来进行匹配和替换操作。
在 Perl 中，使用 =~ 操作符来进行正则表达式匹配。以下是一个简单的例子：
my $str = "Hello, World!";
if ($str =~ /World/) {
print "Match found!\n";
} else {
print "No match.\n";
}
在这个例子中，正则表达式 /World/ 用于匹配字符串 $str 中的 “World”。如果匹配成功，则输出 “Match found!“。
Perl 中的替换操作使用 s/// 语法。以下是一个简单的例子：
my $str = "Hello, World!";
$str =~ s/World/Perl/;
print "$str\n"; # 输出 "Hello, Perl!"
在这个例子中，正则表达式 s/World/Perl/ 将字符串 $str 中的 “World” 替换为 “Perl”。
捕获组用于提取匹配的子字符串。在 Perl 中，使用 () 来定义捕获组，并通过 $1, $2, $3 等变量来访问捕获的内容。以下是一个例子：
my $str = "Date: 2023-10-05";
if ($str =~ /Date: (\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/) {
print "Year: $1, Month: $2, Day: $3\n";
}
在这个例子中，正则表达式 /(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})/ 匹配日期格式，并将年、月、日分别捕获到 $1, $2, $3 中。
Perl 正则表达式支持多种修饰符，用于改变匹配行为。以下是一些常见的修饰符：
i：忽略大小写。g：全局匹配，匹配所有符合条件的内容。m：多行模式，使 ^ 和 $ 匹配每行的开头和结尾。s：单行模式，使 . 匹配包括换行符在内的所有字符。以下是一个使用修饰符的例子：
my $str = "Hello, world!";
if ($str =~ /WORLD/i) {
print "Match found!\n";
}
在这个例子中，修饰符 i 使得匹配忽略大小写，因此 “WORLD” 可以匹配 “world”。
字符类用于匹配一组字符中的任意一个。以下是一些常见的字符类：
[abc]：匹配 “a”, “b”, 或 “c”。[^abc]：匹配除了 “a”, “b”, “c” 之外的任意字符。[a-z]：匹配任意小写字母。[A-Z]：匹配任意大写字母。[0-9]：匹配任意数字。以下是一个使用字符类的例子：
my $str = "The quick brown fox jumps over the lazy dog.";
if ($str =~ /[aeiou]/g) {
print "Vowel found!\n";
}
在这个例子中，正则表达式 /[aeiou]/g 匹配字符串中的所有元音字母。
量词用于指定前面的字符或组的匹配次数。以下是一些常见的量词：
*：匹配零次或多次。+：匹配一次或多次。?：匹配零次或一次。{n}：匹配恰好 n 次。{n,}：匹配至少 n 次。{n,m}：匹配至少 n 次，至多 m 次。以下是一个使用量词的例子：
my $str = "aaaabbbbcccc";
if ($str =~ /a{2,4}/) {
print "Match found!\n";
}
在这个例子中，正则表达式 /a{2,4}/ 匹配 2 到 4 个连续的 “a”。
边界匹配用于匹配字符串的边界。以下是一些常见的边界匹配符：
^：匹配字符串的开头。$：匹配字符串的结尾。\b：匹配单词边界。\B：匹配非单词边界。以下是一个使用边界匹配的例子：
my $str = "The cat in the hat.";
if ($str =~ /\bcat\b/) {
print "Match found!\n";
}
在这个例子中，正则表达式 /\bcat\b/ 匹配单词 “cat”。
默认情况下，正则表达式是贪婪的，即尽可能多地匹配字符。可以通过在量词后添加 ? 来实现非贪婪匹配。以下是一个例子：
my $str = "<div>content</div><div>more content</div>";
if ($str =~ /<div>(.*?)<\/div>/) {
print "Match found: $1\n";
}
在这个例子中，正则表达式 /.*?/ 是非贪婪的，匹配第一个 </div> 之前的内容。
零宽断言用于匹配某个位置，而不消耗字符。以下是一些常见的零宽断言：
(?=...)：正向肯定预查，匹配后面是 ... 的位置。(?!...)：正向否定预查，匹配后面不是 ... 的位置。(?<=...)：反向肯定预查，匹配前面是 ... 的位置。(?<!...)：反向否定预查，匹配前面不是 ... 的位置。以下是一个使用零宽断言的例子：
my $str = "123abc456";
if ($str =~ /\d+(?=abc)/) {
print "Match found: $&\n";
}
在这个例子中，正则表达式 /\d+(?=abc)/ 匹配后面是 “abc” 的数字。
命名捕获组允许为捕获组指定名称，便于后续引用。以下是一个例子：
my $str = "Date: 2023-10-05";
if ($str =~ /Date: (?<year>\d{4})-(?<month>\d{2})-(?<day>\d{2})/) {
print "Year: $+{year}, Month: $+{month}, Day: $+{day}\n";
}
在这个例子中，正则表达式 /(?<year>\d{4})-(?<month>\d{2})-(?<day>\d{2})/ 使用命名捕获组来捕获年、月、日。
Perl 正则表达式支持条件判断，允许根据前面的匹配结果来决定后续的匹配行为。以下是一个例子：
my $str = "abc123";
if ($str =~ /(?(?=\d)\d{3}|\w{3})/) {
print "Match found: $&\n";
}
在这个例子中，正则表达式 /(?(?=\d)\d{3}|\w{3})/ 根据前面的匹配结果来决定是匹配 3 个数字还是 3 个字母。
正则表达式常用于数据验证，例如验证电子邮件地址、电话号码等。以下是一个验证电子邮件地址的例子：
my $email = "example@example.com";
if ($email =~ /^[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\.[a-zA-Z]{2,}$/) {
print "Valid email address.\n";
} else {
print "Invalid email address.\n";
}
正则表达式可以用于从日志文件中提取有用的信息。以下是一个从日志中提取 IP 地址的例子：
my $log = "192.168.1.1 - - [10/Oct/2023:13:55:36 +0000] \"GET / HTTP/1.1\" 200 1024";
if ($log =~ /(\d{1,3}\.\d{1,3}\.\d{1,3}\.\d{1,3})/) {
print "IP address: $1\n";
}
正则表达式可以用于文本处理，例如替换文本中的特定内容。以下是一个替换文本中所有数字的例子：
my $text = "The price is 123 dollars.";
$text =~ s/\d+/XXX/g;
print "$text\n"; # 输出 "The price is XXX dollars."
Perl 的正则表达式功能强大且灵活，能够处理各种复杂的文本处理任务。通过掌握正则表达式的基础语法、常用技巧以及高级功能，你可以在 Perl 中高效地进行字符串匹配、搜索、替换等操作。无论是数据验证、日志分析还是文本处理，正则表达式都是不可或缺的工具。希望本文能够帮助你更好地理解和使用 Perl 中的正则表达式。
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