【正则表达式】2、深入了解与应用

1、关于分组与引用

假设我们现在要去查找 15 位或 18 位数字。根据前面学习的知识，使用量词可以表示出现次数，使用管道符号可以表示多个选择，你应该很快就能写出\d{15}|\d{18}。但经过测试，你会发现，这个正则并不能很好地完成任务，因为 18 位数字也会匹配上前 15 位，具体如下图所示。

为了解决这个问题，你灵机一动，很快就想到了办法，就是把 15 和 18 调换顺序，即写成 \d{18}|\d{15}。你发现，这回符合要求了。

为什么会出现这种情况呢？因为在大多数正则实现中，多分支选择都是左边的优先。类似地，你可以使用 “北京市|北京” 来查找 “北京” 和 “北京市”。另外我们前面学习过，问号可以表示出现 0 次或 1 次，你发现可以使用“北京市?” 来实现来查找 “北京” 和 “北京市”。

同样，针对 15 或 18 位数字这个问题，可以看成是 15 位数字，后面 3 位数据有或者没有，你应该很快写出了 \d{15}\d{3}? 。但这样写对不对呢？我们来看一下。

示例一：

\d{15}\d{3}? 由于 \d{3} 表示三次，加问号非贪婪还是 3 次

示例二：

\d{15}(\d{3})? 在 \d{3} 整体后加问号，表示后面三位有或无

这时候，必须使用括号将来把表示“三个数字”的\d{3}这一部分括起来，也就是表示成\d{15}(\d{3})?这样。现在就比较清楚了：括号在正则中的功能就是用于分组。简单来理解就是，由多个元字符组成某个部分，应该被看成一个整体的时候，可以用括号括起来表示一个整体，这是括号的一个重要功能。其实用括号括起来还有另外一个作用，那就是“复用”，我接下来会给你讲讲这个作用。

1.1、分组与编号

括号在正则中可以用于分组，被括号括起来的部分“子表达式”会被保存成一个子组。那分组和编号的规则是怎样的呢？其实很简单，用一句话来说就是，第几个括号就是第几个分组。这么说可能不好理解，我们来举一个例子看一下。

这里有个时间格式 2020-05-10 20:23:05。假设我们想要使用正则提取出里面的日期和时间。

我们可以写出如图所示的正则，将日期和时间都括号括起来。这个正则中一共有两个分组，日期是第 1 个，时间是第 2 个。

1.2、不保存子组

在括号里面的会保存成子组，但有些情况下，你可能只想用括号将某些部分看成一个整体，后续不用再用它，类似这种情况，在实际使用时，是没必要保存子组的。这时我们可以在括号里面使用 ?: 不保存子组。

如果正则中出现了括号，那么我们就认为，这个子表达式在后续可能会再次被引用，所以不保存子组可以提高正则的性能。除此之外呢，这么做还有一些好处，由于子组变少了，正则性能会更好，在子组计数时也更不容易出错。

那到底啥是不保存子组呢？我们可以理解成，括号只用于归组，把某个部分当成“单个元素”，不分配编号，后面不会再进行这部分的引用。

1.3、括号嵌套

前面讲完了子组和编号，但有些情况会比较复杂，比如在括号嵌套的情况里，我们要看某个括号里面的内容是第几个分组怎么办？不要担心，其实方法很简单，我们只需要数左括号（开括号）是第几个，就可以确定是第几个子组。

在阿里云简单日志系统中，我们可以使用正则来匹配一行日志的行首。假设时间格式是 2020-05-10 20:23:05 。

日期分组编号是 1，时间分组编号是 5，年月日对应的分组编号分别是 2，3，4，时分秒的分组编号分别是 6，7，8。

1.4、命名分组

前面我们讲了分组编号，但由于编号得数在第几个位置，后续如果发现正则有问题，改动了括号的个数，还可能导致编号发生变化，因此一些编程语言提供了命名分组（named grouping），这样和数字相比更容易辨识，不容易出错。命名分组的格式为(?P<分组名>正则)。

这里拿上一个例子做示例说明如下：

(?<year>\d{4})-(?<month>\d{2})-(?<day>\d{2})

需要注意的是，刚刚提到的方式命名分组和前面一样，给这个分组分配一个编号，不过你可以使用名称，不用编号，实际上命名分组的编号已经分配好了。不过命名分组并不是所有语言都支持的，在使用时，你需要查阅所用语言正则说明文档，如果支持，那你才可以使用。

1.5、分组引用

在知道了分组引用的编号（number）后，大部分情况下，我们就可以使用 “反斜扛 + 编号”，即 \number 的方式来进行引用，而 JavaScript 中是通过$编号来引用，如$1。

1.5.1、在查找中的使用

前面介绍了子组和引用的基本知识，现在我们来看下在正则查找时如何使用分组引用。比如我们要找重复出现的单词，我们使用正则可以很方便地使“前面出现的单词再次出现”，具体要怎么操作呢？我们可以使用 \w+ 来表示一个单词，针对刚刚的问题，我们就可以很容易写出 (\w+) \1 这个正则表达式了。

如下示例：

1.5.2、在替换中使用

和查找类似，我们可以使用反向引用，在得到的结果中，去拼出来我们想要的结果。还是使用刚刚日期时间的例子，我们可以很方便地将它替换成， 2020 年 05 月 10 日这样的格式。

完整例子如下所示，这里需要注意使用替换引用时的 PCRE 版本。如果版本是 >= 7.3的，则替换引用无法使用。

2、匹配模式

所谓匹配模式，指的是正则中一些改变元字符匹配行为的方式，比如匹配时不区分英文字母大小写。常见的匹配模式有 4 种，分别是不区分大小写模式、点号通配模式、多行模式和注释模式。

2.1、不区分大小写模式（Case-Insensitive）

下面我来举个例子说明一下。在进行文本匹配时，我们要关心单词本身的意义。比如要查找单词 cat，我们并不需要关心单词是 CAT、Cat，还是 cat。根据之前我们学到的知识，你可能会把正则写成这样：[Cc][Aa][Tt]，这样写虽然可以达到目的，但不够直观，如果单词比较长，写起来容易出错，阅读起来也比较困难。

我们前面说了，不区分大小写是匹配模式的一种。当我们把模式修饰符放在整个正则前面时，就表示整个正则表达式都是不区分大小写的。模式修饰符是通过 (? 模式标识) 的方式来表示的。我们只需要把模式修饰符放在对应的正则前，就可以使用指定的模式了。在不区分大小写模式中，由于不分大小写的英文是 Case-Insensitive，那么对应的模式标识就是 I 的小写字母 i，所以不区分大小写的 cat 就可以写成 (?i)cat。

我们也可以用它来尝试匹配两个连续出现的 cat，如下图所示，你会发现，即便是第一个 cat 和第二个 cat 大小写不一致，也可以匹配上。

如果我们想要前面匹配上的结果，和第二次重复时的大小写一致，那该怎么做呢？我们只需要用括号把修饰符和正则 cat 部分括起来，加括号相当于作用范围的限定，让不区分大小写只作用于这个括号里的内容。

需要注意的是，这里正则写成了 ((?i)cat) \1，而不是 ((?i)(cat)) \1。也就是说，我们给修饰符和 cat 整体加了个括号，而原来 cat 部分的括号去掉了。如果 cat 保留原来的括号，即 ((?i)(cat)) \1，这样正则中就会有两个子组，虽然结果也是对的，但这其实没必要。

到这里，我们再进阶一下。如果用正则匹配，实现部分区分大小写，另一部分不区分大小写，这该如何操作呢？就比如说我现在想要，the cat 中的 the 不区分大小写，cat 区分大小写。通过上面的学习，你应该能很快写出相应的正则，也就是 ((?i)the) cat。实现的效果如下：

有一点需要你注意一下，上面讲到的通过修饰符指定匹配模式的方式，在大部分编程语言中都是可以直接使用的，但在 JS 中我们需要使用 /regex/i 来指定匹配模式。在编程语言中通常会提供一些预定义的常量，来进行匹配模式的指定。比如 Python 中可以使用 re.IGNORECASE 或 re.I ，来传入正则函数中来表示不区分大小写。我下面给出了你一个示例，你可以看一下。


>>> import re
>>> re.findall(r"cat", "CAT Cat cat", re.IGNORECASE)
['CAT', 'Cat', 'cat']

到这里我简单总结一下不区分大小写模式的要点：

不区分大小写模式的指定方式，使用模式修饰符 (?i)；
修饰符如果在括号内，作用范围是这个括号内的正则，而不是整个正则；
使用编程语言时可以使用预定义好的常量来指定匹配模式。

2.2、点号通配模式（Dot All）

（.）它可以匹配上任何符号，但不能匹配换行。当我们需要匹配真正的“任意”符号的时候，可以使用 [\s\S] 或 [\d\D] 或 [\w\W] 等。

但是这么写不够简洁自然，所以正则中提供了一种模式，让英文的点（.）可以匹配上包括换行的任何字符。这个模式就是点号通配模式，有很多地方把它称作单行匹配模式，但这么说容易造成误解，毕竟它与多行匹配模式没有联系，因此在本文中我们统一用更容易理解的“点号通配模式”。

单行的英文表示是 Single Line，单行模式对应的修饰符是 (?s)，我还是选择用 the cat 来给你举一个点号通配模式的例子。如下图所示：

需要注意的是，JavasScript 不支持此模式，那么我们就可以使用前面说的[\s\S]等方式替代。在 Ruby 中则是用 Multiline，来表示点号通配模式（单行匹配模式），我猜测设计者的意图是把点（.）号理解成“能匹配多行”。

2.3、多行匹配模式（Multiline）

讲完了点号通配模式，我们再来看看多行匹配模式。通常情况下，^ 匹配整个字符串的开头，$ 匹配整个字符串的结尾。多行匹配模式改变的就是和的匹配行为。如下示例：

多行模式的作用在于，使 ^ 和 $ 能匹配上每行的开头或结尾，我们可以使用模式修饰符号 (?m) 来指定这个模式。

值得一提的是，正则中还有 \A 和 \z（Python 中是 \Z）这两个元字符容易混淆，\A 仅匹配整个字符串的开始，\z 仅匹配整个字符串的结束，在多行匹配模式下，它们的匹配行为不会改变，如果只想匹配整个字符串，而不是匹配每一行，用这个更严谨一些。

2.4、注释模式（Comment）

在实际工作中，正则可能会很复杂，这就导致编写、阅读和维护正则都会很困难。我们在写代码的时候，通常会在一些关键的地方加上注释，让代码更易于理解。很多语言也支持在正则中添加注释，让正则更容易阅读和维护，这就是正则的注释模式。正则中注释模式是使用 (?#comment) 来表示。

比如我们可以把单词重复出现一次的正则 (\w+) \1 写成下面这样，这样的话，就算不是很懂正则的人也可以通过注释看懂正则的意思。

在很多编程语言中也提供了 x 模式来书写正则，也可以起到注释的作用。我用 Python3 给你举了一个例子，你可以参考一下。

import re
regex = r'''(?mx)  # 使用多行模式和x模式
^          # 开头
(\d{4})    # 年
(\d{2})    # 月
$          # 结尾
'''
re.findall(regex, '202006\n202007')
# 输出结果 [('2020', '06'), ('2020', '07')]

需要注意的是在 x 模式下，所有的换行和空格都会被忽略。为了换行和空格的正确使用，我们可以通过把空格放入字符组中，或将空格转义来解决换行和空格的忽略问题。我下面给了你一个示例，你可以看看。

regex = r'''(?mx)
^          # 开头
(\d{4})    # 年
[ ]        # 空格
(\d{2})    # 月
$          # 结尾
'''
re.findall(regex, '2020 06\n2020 07')
# 输出结果 [('2020', '06'), ('2020', '07')]

3、正则断言使用

什么是断言呢？简单来说，断言是指对匹配到的文本位置有要求。这么说你可能还是没理解，我通过一些例子来给你讲解。你应该知道 \d{11} 能匹配上 11 位数字，但这 11 位数字可能是 18 位身份证号中的一部分。再比如，去查找一个单词，我们要查找 tom，但其它的单词，比如 tomorrow 中也包含了 tom。

也就是说，在有些情况下，我们对要匹配的文本的位置也有一定的要求。为了解决这个问题，正则中提供了一些结构，只用于匹配位置，而不是文本内容本身，这种结构就是断言。常见的断言有三种：单词边界、行的开始或结束以及环视。

3.1、单词边界（Word Boundary）

比如我们想要把下面文本中的 tom 替换成 jerry。注意一下，在文本中出现了 tomorrow 这个单词，tomorrow 也是以 tom 开头的。

tom asked me if I would go fishing with him tomorrow.

中文翻译：Tom 问我明天能否和他一同去钓鱼。

利用前面学到的知识，我们如果直接替换，会出现下面这种结果。


替换前：tom asked me if I would go fishing with him tomorrow.
替换后：jerry asked me if I would go fishing with him jerryorrow.

这显然是错误的，因为明天这个英语单词里面的 tom 也被替换了。

那正则是如何解决这个问题的呢？单词的组成一般可以用元字符 \w+ 来表示，\w 包括了大小写字母、下划线和数字（即 [A-Za-z0-9_]）。那如果我们能找出单词的边界，也就是当出现了\w 表示的范围以外的字符，比如引号、空格、标点、换行等这些符号，我们就可以在正则中使用\b 来表示单词的边界。 \b 中的 b 可以理解为是边界（Boundary）这个单词的首字母。

根据刚刚学到的内容，在准确匹配单词时，我们使用 \b\w+\b 就可以实现了。下面我们以 Python3 语言为例子，为你实现上面提到的 “tom 替换成 jerry”：

>>> import re
>>> test_str = "tom asked me if I would go fishing with him tomorrow."
>>> re.sub('\btom\b', 'jerry', test_str)
'tom asked me if I would go fishing with him tomorrow.'

比如在 notepad++ 中的示例：

3.2、行的开始或结束

和单词的边界类似，在正则中还有文本每行的开始和结束，如果我们要求匹配的内容要出现在一行文本开头或结尾，就可以使用 ^ 和 $ 来进行位置界定。

我们先说一下行的结尾是如何判断的。你应该知道换行符号。在计算机中，回车（\r）和换行（\n）其实是两个概念，并且在不同的平台上，换行的表示也是不一样的。我在这里列出了 Windows、Linux、macOS 平台上换行的表示方式。

3.3、日志起始行判断

最常见的例子就是日志收集，我们在收集日志的时候，通常可以指定日志行的开始规则，比如以时间开头，那些不是以时间开头的可能就是打印的堆栈信息。我来给你一个以日期开头，下面每一行都属于同一篇日志的例子。


[2020-05-24 12:13:10] "/home/tu/demo.py"
Traceback (most recent call last):
  File "demo.py", line 1, in <module>
    1/0
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

在这种情况下，我们就通过日期时间开头来判断哪一行是日志的第一行，在日期时间后面的日志都属于同一条日志。除非我们看见下一个日期时间的出现，才是下一条日志的开始。

3.4、输入数据校验

在 Web 服务中，我们常常需要对输入的内容进行校验，比如要求输入 6 位数字，我们可以使用 \d{6} 来校验。但你需要注意到，如果用户输入的是 6 位以上的数字呢？在这种情况下，如果不去要求用户录入的 6 位数字必须是行的开头或结尾，就算验证通过了，结果也可能不对。比如下面的示例，在不加行开始和结束符号时，用户输入了 7 位数字，也是能校验通过的：

>>> import re
>>> re.search('\d{6}', "1234567") is not None
True    <-- 能匹配上 (包含6位数字)
>>> re.search('^\d{6}', "1234567") is not None
True    <-- 能匹配上 (以6位数字开头)
>>> re.search('\d{6}$', "1234567") is not None
True    <-- 能匹配上 (以6位数字结尾)
>>> re.search('^\d{6}$', "1234567") is not None
False   <-- 不能匹配上 (只能是6位数字)
>>> re.search('^\d{6}$', "123456") is not None
True    <-- 能匹配上 (只能是6位数字)

在前面的匹配模式章节中，我们学习过，在多行模式下，^ 和 $ 符号可以匹配每一行的开头或结尾。大部分实现默认不是多行匹配模式，但也有例外，比如 Ruby 中默认是多行模式。所以对于校验输入数据来说，一种更严谨的做法是，使用 \A 和 \z （Python 中使用 \Z）来匹配整个文本的开头或结尾。

解决这个问题还有一种做法，我们可以在使用正则校验前，先判断一下字符串的长度，如果不满足长度要求，那就不需要再用正则去判断了。相当于你用正则解决主要的问题，而不是所有问题，这也是前面说的使用正则要克制。

3.5、环视（ Look Around）

在正则中我们有时候也需要瞻前顾后，找准定位。环视就是要求匹配部分的前面或后面要满足（或不满足）某种规则，有些地方也称环视为零宽断言。

那具体什么时候我们会用到环视呢？我来举个例子。邮政编码的规则是第一位是 1-9，一共有 6 位数字组成。现在要求你写出一个正则，提取文本中的邮政编码。根据规则，我们很容易就可以写出邮编的组成 [1-9]\d{5}。我们可以使用下面的文本进行测试：

012300  不满足第一位是 1-9
130400  满足要求
465441  满足要求
4654000 长度过长
138001380002 长度过长

我们发现，7 位数的前 6 位也能匹配上，12 位数匹配上了两次，这显然是不符合要求的。

也就是说，除了文本本身组成符合这 6 位数的规则外，这 6 位数左边或右边都不能是数字。正则是通过环视来解决这个问题的。解决这个问题的正则有四种。我给你总结了一个表。

你可能觉得名称比较难记住，没关系，我给你一个小口诀，你只要记住了它的功能和写法就行。这个小口诀你可以在心里默念几遍：左尖括号代表看左边，没有尖括号是看右边，感叹号是非的意思。

因此，针对刚刚邮编的问题，就可以写成左边不是数字，右边也不是数字的 6 位数的正则。即 (?<!\d)[1-9]\d{5}(?!\d)。这样就能够符合要求了。如下示例：

3.6、单词边界用环视表示

学习到这里，你可以思考一下，表示单词边界的 \b 如果用环视的方式来写，应该是怎么写呢？

这个问题其实比较简单，单词可以用 \w+ 来表示，单词的边界其实就是那些不能组成单词的字符，即左边和右边都不能是组成单词的字符。比如下面这句话：

the little cat is in the hat

the 左侧是行首，右侧是空格，hat 右侧是行尾，左侧是空格，其它单词左右都是空格。所有单词左右都不是 \w。(?<!\w) 表示左边不能是单词组成字符，(?!\w) 右边不能是单词组成字符，即 \b\w+\b 也可以写成 (?<!\w)\w+(?!\w)。

另外，根据前面学到的知识，非\w 也可以用\W 来表示。那单词的正则可以写成 (?<=\W)\w+(?=\W)。

4、正则中转义的注意事项

4.1、转义字符

首先我们说一下什么是转义字符（Escape Character）。它在维基百科中是这么解释的：

在计算机科学与远程通信中，当转义字符放在字符序列中，它将对它后续的几个字符进行替代并解释。通常，判定某字符是否为转义字符由上下文确定。转义字符即标志着转义序列开始的那个字符。

这么说可能有点不好理解，我再来给你通俗地解释一下。转义序列通常有两种功能。第一种功能是编码无法用字母表直接表示的特殊数据。第二种功能是用于表示无法直接键盘录入的字符（如回车符）。

我们这说的就是第二种情况，转义字符自身和后面的字符看成一个整体，用来表示某种含义。最常见的例子是，C 语言中用反斜线字符“\”作为转义字符，来表示那些不可打印的 ASCII 控制符。另外，在 URI 协议中，请求串中的一些符号有特殊含义，也需要转义，转义字符用的是百分号“%”。之所以把这个字符称为转义字符，是因为它后面的字符，不是原来的意思了。

在日常工作中经常会遇到转义字符，比如我们在 shell 中删除文件，如果文件名中有 * 号，我们就需要转义，此时我们能看出，使用了转义字符后，* 号就能放进文件名里了。


rm access_log*    # 删除当前目录下 access_log 开头的文件
rm access_log\*   # 删除当前目录下名字叫 access_log* 的文件

再比如我们在双引号中又出现了双引号，这时候就需要转义了，转义之后才能正常表示双引号，否则会报语法错误。比如下面的示例，引号中的 Hello World! 也是含有引号的。

print "tom said \"Hello World!\" to the crowd."

4.2、字符串转义和正则转义

说完了转义字符，我们再来看一下正则中的转义。正则中也是使用反斜杠进行转义的。一般来说，正则中 \d 代表的是单个数字，但如果我们想表示成反斜杠和字母 d，这时候就需要进行转义，写成 \d，这个就表示反斜杠后面紧跟着一个字母 d。

刚刚的反斜杠和 d 是连续出现的两个字符，如果你想表示成反斜杠或 d，可以用管道符号或中括号来实现，比如 \|d 或 [\d]。

需要注意的是，如果你想用代码来测试这个，在程序中表示普通字符串的时候，我们如果要表示反斜杠，通常需要写成两个反斜杠，因为只写一个会被理解成“转义符号”，而不是反斜杠本身。

4.3、正则中元字符的转义

在前面的内容中，我们讲了很多元字符，相信你一定都还记得。如果现在我们要查找比如星号（*）、加号（+）、问号（?）本身，而不是元字符的功能，这时候就需要对其进行转义，直接在前面加上反斜杠就可以了。这个转义就比较简单了，下面是一个示例。


>>> import re
>>> re.findall('\+', '+')
['+']

4.4、括号的转义

在正则中方括号 [] 和花括号 {} 只需转义开括号，但圆括号 () 两个都要转义。我在下面给了你一个比较详细的例子。

>>> import re
>>> re.findall('\(\)\[]\{}', '()[]{}')
['()[]{}']
>>> re.findall('\(\)\[\]\{\}', '()[]{}')  # 方括号和花括号都转义也可以
['()[]{}']

在正则中，圆括号通常用于分组，或者将某个部分看成一个整体，如果只转义开括号或闭括号，正则会认为少了另外一半，所以会报错。

4.5、使用函数消除元字符特殊含义

我们也可以使用编程语言自带的转义函数来实现转义。下面我给出了一个在 Python 里转义的例子，你可以看一下。


>>> import re
>>> re.escape('\d')  # 反斜杠和字母d转义
'\\\\d'
>>> re.findall(re.escape('\d'), '\d')
['\\d']
>>> re.escape('[+]')  # 中括号和加号
'\\[\\+\\]'
>>> re.findall(re.escape('[+]'), '[+]')
['[+]']

这个转义函数可以将整个文本转义，一般用于转义用户输入的内容，即把这些内容看成普通字符串去匹配，但你还是得好好注意一下，如果使用普通字符串查找能满足要求，就不要使用正则，因为它简单不容易出问题。下面是一些其他编程语言对应的转义函数，供你参考。

4.6、字符组中的转义

讲完了元字符的转义，我们现在来看看字符组中的转义。书写正则的时候，在字符组中，如果有过多的转义会导致代码可读性差。在字符组里只有三种情况需要转义，下面我来给你讲讲具体是哪三种情况。

4.6.1、脱字符在中括号中，且在第一个位置需要转义


>>> import re
>>> re.findall(r'[^ab]', '^ab')  # 转义前代表"非"
['^']
>>> re.findall(r'[\^ab]', '^ab')  # 转义后代表普通字符
['^', 'a', 'b']

4.6.2、中划线在中括号中，且不在首尾位置

>>> import re
>>> re.findall(r'[a-c]', 'abc-')  # 中划线在中间，代表"范围"
['a', 'b', 'c']
>>> re.findall(r'[a\-c]', 'abc-')  # 中划线在中间，转义后的
['a', 'c', '-']
>>> re.findall(r'[-ac]', 'abc-')  # 在开头，不需要转义
['a', 'c', '-']
>>> re.findall(r'[ac-]', 'abc-')  # 在结尾，不需要转义
['a', 'c', '-']

4.6.3、右括号在中括号中，且不在首位


>>> import re
>>> re.findall(r'[]ab]', ']ab')  # 右括号不转义，在首位
[']', 'a', 'b']
>>> re.findall(r'[a]b]', ']ab')  # 右括号不转义，不在首位
[]  # 匹配不上，因为含义是 a后面跟上b]
>>> re.findall(r'[a\]b]', ']ab')  # 转义后代表普通字符
[']', 'a', 'b']

4.7、字符组中其它的元字符

一般来说如果我们要想将元字符（.+?() 之类）表示成它字面上本来的意思，是需要对其进行转义的，但如果它们出现在字符组中括号里，可以不转义。这种情况，一般都是单个长度的元字符，比如点号（.）、星号（）、加号（+）、问号（?）、左右圆括号等。它们都不再具有特殊含义，而是代表字符本身。但如果在中括号中出现 \d 或 \w 等符号时，他们还是元字符本身的含义。

>>> import re
>>> re.findall(r'[.*+?()]', '[.*+?()]')  # 单个长度的元字符 
['.', '*', '+', '?', '(', ')']
>>> re.findall(r'[\d]', 'd12\\')  # \w，\d等在中括号中还是元字符的功能
['1', '2']  # 匹配上了数字，而不是反斜杠\和字母d

5、关于正则表达式的流派与特性

5.1、POSIX 流派

这里我们先简要介绍一下 POSIX 流派。POSIX 规范定义了正则表达式的两种标准：

BRE 标准（Basic Regular Expression 基本正则表达式）；
ERE 标准（Extended Regular Expression 扩展正则表达式）。

5.1.1、BRE 标准和 ERE 标准

早期 BRE 与 ERE 标准的区别主要在于，BRE 标准不支持量词问号和加号，也不支持多选分支结构管道符。BRE 标准在使用花括号，圆括号时要转义才能表示特殊含义。BRE 标准用起来这么不爽，于是有了 ERE 标准，在使用花括号，圆括号时不需要转义了，还支持了问号、加号和多选分支。

我们现在使用的 Linux 发行版，大多都集成了 GNU 套件。GNU 在实现 POSIX 标准时，做了一定的扩展，主要有以下三点扩展。

GNU BRE 支持了 +、?，但转义了才表示特殊含义，即需要用\+、\?表示。
GNU BRE 支持管道符多选分支结构，同样需要转义，即用 \|表示。
GNU ERE 也支持使用反引用，和 BRE 一样，使用 \1、\2…\9 表示。

BRE 标准和 ERE 标准的详细区别，我给了你一个参考图，你可以看一下，浅黄色背景是 BRE 和 ERE 不同的地方，三处天蓝色字体是 GNU 扩展。

总之，GNU BRE 和 GNU ERE 它们的功能特性并没有太大区别，区别是在于部分语法层面上，主要是一些字符要不要转义。

5.1.2、POSIX 字符组

POSIX 流派还有一个特殊的地方，就是有自己的字符组，叫 POSIX 字符组。这个类似于我们之前学习的 \d 表示数字，\s 表示空白符等，POSIX 中也定义了一系列的字符组。具体的清单和解释如下所示：

5.2、PCRE 流派

除了 POSIX 标准外，还有一个 Perl 分支，也就是我们现在熟知的 PCRE。随着 Perl 语言的发展，Perl 语言中的正则表达式功能越来越强悍，为了把 Perl 语言中正则的功能移植到其他语言中，PCRE 就诞生了。

目前大部分常用编程语言都是源于 PCRE 标准，这个流派显著特征是有\d、\w、\s 这类字符组简记方式。

不过，虽然 PCRE 流派是从 Perl 语言中衍生出来的，但与 Perl 语言中的正则表达式在语法上还是有一些细微差异，比如 PHP 的 preg 正则表达式 (Perl Regular Expression) 与 Perl 正则表达式的差异

PCRE 流派的兼容问题

虽然 PCRE 流派是与 Perl 正则表达式相兼容的流派，但这种兼容在各种语言和工具中还存在程度上的差别，这包括了直接兼容与间接兼容两种情况。

而且，即便是直接兼容，也并非完全兼容，还是存在部分不兼容的情况。原因也很简单，Perl 语言中的正则表达式在不断改进和升级之中，其他语言和工具不可能完全做到实时跟进与更新。

直接兼容，PCRE 流派中与 Perl 正则表达式直接兼容的语言或工具。比如 Perl、PHP preg、PCRE 库等，一般称之为 Perl 系。
间接兼容，比如 Java 系（包括 Java、Groovy、Scala 等）、Python 系（包括 Python2 和 Python3）、JavaScript 系（包括原生 JavaScript 和扩展库 XRegExp）、.Net 系（包括 C#、VB.Net 等）等。

5.3、在 Linux 中使用正则

在遵循 POSIX 规范的 UNIX/LINUX 系统上，按照 BRE 标准实现的有 grep、sed 和 vi/vim 等，而按照 ERE 标准实现的有 egrep、awk 等。在 UNIX/LINUX 系统里 PCRE 流派与 POSIX 流派的对比：

刚刚我们能提到了工具对应的实现标准，其实有一些工具实现同时兼容多种正则标准，比如前面我们讲到的 grep 和 sed。如果在使用时加上 -E 选项，就是使用 ERE 标准；如果加上 -P 选项，就是使用 PCRE 标准。

#使用 ERE 标准
grep -E '[[:digit:]]+' access.log

#使用 PCRE 标准
grep -P '\d+' access.log

在使用具体命令时，如何知道属于哪个流派呢？你不用担心太多了记不住。在 Linux 系统中有个 man 命令可以帮助我们。比如，我在 macOS 上执行 man grep ，可以看到选项 -G 是指定使用 BRE 标准（默认），-E 是 ERE 标准，-P 是 PCRE 标准。所以，在使用具体工具时，你通过这个方法查一下命令的说明就好了。

在 grep 中使用 \d+ 查找不到结果，是因为 grep 属于 BRE 流派，不支持 \d 来表示数字，加号也要转义才能表示量词的一到多次，所以无法找出数字那一行。如果你一定要用 BRE 流派，可以通过使用POSIX 字符组和转义加号来实现。而 egrep 属于 ERE 流派，也不支持 \d，\d 相当于字母 d，所以找到了字母那一行。