正则-反向引用

1.1     什么是捕获组

捕获组就是把正则表达式中子表达式匹配的内容，保存到内存中以数字编号或显式命名的组里，方便后面引用。当然，这种引用既可以是在正则表达式内部，也可以是在正则表达式外部。

捕获组有两种形式，一种是普通捕获组，另一种是命名捕获组，通常所说的捕获组指的是普通捕获组。语法如下：

普通捕获组：(Expression)

命名捕获组：(?<name>Expression)

普通捕获组在大多数支持正则表达式的语言或工具中都是支持的，而命名捕获组目前只有.NET、PHP、Python等部分语言支持，据说Java会在7.0中提供对这一特性的支持。上面给出的命名捕获组的语法是.NET中的语法，另外在.NET中使用(?’name’Expression)与使用(?<name>Expression)是等价的。在PHP和Python中命名捕获组语法为：(?P<name>Expression)。

另外需要说明的一点是，除(Expression)和(?<name>Expression)语法外，其它的(?...)语法都不是捕获组。

1.2     捕获组编号规则

编号规则指的是以数字为捕获组进行编号的规则，在普通捕获组或命名捕获组单独出现的正则表达式中，编号规则比较清晰，在普通捕获组与命名捕获组混合出现的正则表达式中，捕获组的编号规则稍显复杂。

在展开讨论之前，需要说明的是，编号为0的捕获组，指的是正则表达式整体，这一规则在支持捕获组的语言中，基本上都是适用的。下面对其它编号规则逐一展开讨论。

1.2.1  普通捕获组编号规则

如果没有显式为捕获组命名，即没有使用命名捕获组，那么需要按数字顺序来访问所有捕获组。在只有普通捕获组的情况下，捕获组的编号是按照“(”出现的顺序，从左到右，从1开始进行编号的 。

正则表达式：(\d{4})-(\d{2}-(\d\d))

  

上面的正则表达式可以用来匹配格式为yyyy-MM-dd的日期，为了在下表中得以区分，月和日分别采用了\d{2}和\d\d这两种写法。

用以上正则表达式匹配字符串：2008-12-31，匹配结果为：

编号

命名

捕获组

匹配内容

0

(\d{4})-(\d{2}-(\d\d))

2008-12-31

1

(\d{4})

2008

2

 

(\d{2}-(\d\d))

12-31

3

 

(\d\d)

31

1       概述

捕获组捕获到的内容，不仅可以在正则表达式外部通过程序进行引用，也可以在正则表达式内部进行引用，这种引用方式就是反向引用。要了解反向引用，首先要了解捕获组，关于捕获组，参考 正则基础之——捕获组（capture group）。

反向引用的作用通常是用来查找或限定重复、查找或限定指定标识配对出现等等。

对于普通捕获组和命名捕获组的引用，语法如下：

普通捕获组反向引用：\k<number>，通常简写为\number

命名捕获组反向引用：\k<name>或者\k'name'

普通捕获组反向引用中number是十进制的数字，即捕获组的编号；命名捕获组反向引用中的name为命名捕获组的组名。

2       反向引用匹配原理

捕获组(Expression)在匹配成功时，会将子表达式匹配到的内容，保存到内存中一个以数字编号的组里，可以简单的认为是对一个局部变量进行了赋值，这时就可以通过反向引用方式，引用这个局部变量的值。一个捕获组(Expression)在匹配成功之前，它的内容可以是不确定的，一旦匹配成功，它的内容就确定了，反向引用的内容也就是确定的了。

反向引用必然要与捕获组一同使用的，如果没有捕获组，而使用了反向引用的语法，不同语言的处理方式不一致，有的语言会抛异常，有的语言会当作普通的转义处理。

2.1     从一个简单例子说起

源字符串：abcdebbcde

正则表达式：([ab])\1

对于正则表达式“([ab])\1”，捕获组中的子表达式“[ab]”虽然可以匹配“a”或者“b”，但是捕获组一旦匹配成功，反向引用的内容也就确定了。如果捕获组匹配到“a”，那么反向引用也就只能匹配“a”，同理，如果捕获组匹配到的是“b”，那么反向引用也就只能匹配“b”。由于后面反向引用“\1”的限制，要求必须是两个相同的字符，在这里也就是“aa”或者“bb”才能匹配成功。

考察一下这个正则表达式的匹配过程，在位置0处，由“([ab])”匹配“a”成功，将捕获的内容保存在编号为1的组中，然后把控制权交给“\1”，由于此时捕获组已记录了捕获内容为“a”，“\1”也就确定只有匹配到“a”才能匹配成功，这里显然不满足，“\1”匹配失败，由于没有可供回溯的状态，整个表达式在位置0处匹配失败。

正则引擎向前传动，在位置5之前，“([ab])”一直匹配失败。传动到位置5处时，，“([ab])”匹配到“b”，匹配成功，将捕获的内容保存在编号为1的组中，然后把控制权交给“\1”，由于此时捕获组已记录了捕获内容为“b”，“\1”也就确定只有匹配到“b”才能匹配成功，满足条件，“\1”匹配成功，整个表达式匹配成功，匹配结果为“bb”，匹配开始位置为5，结束位置为7。

扩展一下，正则表达式“([a-z])\1{2}”也就表达连续三个相同的小写字母。