Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

Страуструп Бьерн

• Если мы хотим учитывать верхний и нижний регистры, то должны явно конвертировать строки (обычно в нижний регистр) или добавить дополнительную инструкцию

if

.

• Мы должны как-то (как?) описать контекст, в котором выполняется поиск. Это значит, что мы должны работать с отдельными символами, а не со строками, т.е. потерять многие преимущества, предоставляемые потоками

iostream

(см. раздел 7.8.2).

Если хотите, попробуйте написать код в этом стиле, но нам очевидно, что в этом случае вы запутаетесь в сети инструкций

if

, предназначенных для обработки особых ситуаций. Даже в этом простом примере мы стоим перед выбором (например, учитывать

ли пяти- и девятизначные почтовые индексы). Во многих других примерах нам необходимо работать с восклицательными знаками (например, любым количеством цифр, за которыми следует знак восклицания, такими как

123!

и

123456!

). В конце концов, нельзя забывать о префиксах и суффиксах. Как мы уже указывали (см. разделы 11.1 и 11.2), предпочтения пользователей по отношению к разным форматам не ограничиваются стремлением программистов к систематичности и простоте. Просто подумайте о разнообразных способах записи одной только даты.

2007–06–05

June 5, 2007

jun 5, 2007

5 June 2007

6/5/2007

5/6/07

...

В этот момент, если не раньше, опытный программист воскликнет: “Должен быть более хороший способ!” (чем нагромождение ординарного кода) и станет его искать. Простейшим и наиболее широко распространенным решением этой задачи является использование так называемых регулярных выражений (regular expressions).

Регулярные выражения являются основой большинства методов обработки текстов и команды

grep

в системе Unix (см. упр. 8), а также важной частью языков программирования, интенсивно применяющихся для решения этих задач (таких как AWK, Perl и PHP).

Регулярные выражения, которые мы будем использовать, реализованы в библиотеке, которая станет частью следующего стандарта языка С++ (C++0x). Они сопоставимы с регулярными выражениями из языка Perl. Этой теме посвящено много книг, учебников и справочников, например, рабочий отчет комитета по стандартизации языка C++ (в сети веб он известен под названием WG21), документация Джона Мэддокса (John Maddock)

boost::regex

и учебники по языку Perl. Здесь мы изложим фундаментальные понятия, а также основные и наиболее полезные способы использования регулярных выражений.

ПОПРОБУЙТЕ

В последних двух абзацах “неосторожно” упомянуты несколько имен и аббревиатур без каких-либо объяснений. Поищите в веб информацию о них.

23.6. Идея регулярных выражений

Основная идея регулярного выражения заключается в том, что оно определяет шаблон (pattern), который мы ищем в тексте. Посмотрим, как мы могли бы точно описать шаблон простого почтового кода, такого как TX77845. Результат первой попытки выглядит следующим образом:

wwddddd

где символ w означает любую букву, а символ d — любую цифру. Мы используем символ w (от слова “word”), поскольку символ l (от слова “letter”) слишком легко перепутать с цифрой 1. Эти обозначения вполне подходят для нашего простого примера, но что произойдет, если мы попробуем применить их для описания формата почтового кода, состоящего из девяти цифр (например, TX77845–5629). Что вы скажете о таком решении?

wwddddd–dddd

Они выглядят вполне логичными, но как понять, что символ d означает “любая цифра”, а знак – означает “всего лишь” дефис? Нам необходимо как-то указать, что символы w и d являются специальными: они представляют классы символов, а не самих себя (символ w означает “a или b или c или ...”, а символ d означает “1 или 2, или 3, или ...”). Все это слишком сложно. Добавим к букве, обозначающей имя класса символов, обратную косую черту, как это сделано в языке С++ (например, символ \n означает переход на новую строку). В этом случае получим такую строку:

\w\w\d\d\d\d\d–\d\d\d\d

Выглядит довольно некрасиво, но, по крайней мере, мы устранили неоднозначность, а обратные косые черты ясно обозначают то, что за ними следует “нечто необычное”. Здесь повторяющиеся символы просто перечислены один за другим. Это не только утомительно, но и провоцирует ошибки. Вы можете быстро сосчитать, что перед обратной косой чертой до дефиса действительно стоят пять цифр, а после — четыре? Мы смогли, но просто сказать 5 и 4 мало, чтобы в этом убедиться, поэтому придется их пересчитать. После каждого символа можно было бы поставить счетчик, указывающий количество его повторений.

\w2\d5–\d4

Однако на самом деле нам нужна какая-то синтаксическая конструкция, чтобы показать, что числа 2, 5 и 4 в этом шаблоне являются значениями счетчиков, не просто цифрами 2, 5 и 4. Выделим значения счетчиков фигурными скобками.

\w{2}\d{5}–\d{4}

Теперь символ { является таким же специальным символом, как и обратная косая черта, \, но этого избежать невозможно, и мы должны просто учитывать этот факт.

Итак, все бы ничего, но мы забыли о двух обстоятельствах: последние четыре цифры в почтовом коде ZIP являются необязательными. Иногда допустимыми являются оба варианта: TX77845 и TX77845–5629. Этот факт можно выразить двумя основными способами:

\w{2}\d{5} или \w{2}\d{5}–\d{4}

и

\w{2}\d{5} и необязательно –\d{4}

Точнее говоря, сначала мы должны выразить идею группирования (или частичного шаблона), чтобы говорить о том, что строки \w{2}\d{5} и –\d{4} являются частями строки \w{2}\d{5}–\d{4}. Обычно группирование выражается с помощью круглых скобок.

(\w{2}\d{5})(–\d{4})

Теперь мы должны разбить шаблон на два частичных шаблона (sub-patterns), т.е. указать, что именно мы хотим с ними делать. Как обычно, введение новой возможности достигается за счет использования нового специального символа: теперь символ ( является специальным, как и символы \ и {. Обычно символ | используется для обозначения операции “или” (альтернативы), а символ ? — для обозначения чего-то условного (необязательного). Итак, можем написать следующее: