今天我来和你聊聊转义。转义对我们来说都不算陌生,编程的时候,使用到字符串时,双引号里面如果再出现双引号,我们就可以通过转义来解决。就像下面这样:

str = "How do you spell the word \"regex\"?"

虽然转义在日常工作中比较常见,但正则中什么时候需要转义,什么时候不用转义,在真正使用的时候可能会遇到这些麻烦。所以我们很有必要来系统了解一下正则中的转义。

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)。

我们这节课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."

下面是一些常见的转义字符以及它们的含义。

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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。

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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]。

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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。

下面我给出使用 Python3 来测试的情况,你可以看一下。

>>> import re
>>> re.findall('\\|d', 'a*b+c?\d123d\')  # 字符串没转义"反斜杠"
  File "<input>", line 1
      re.findall('\\|d', 'a*b+c?\d123d\')
                                       ^
SyntaxError: EOL while scanning string literal
>>> re.findall('\\|d', 'a*b+c?\\d123d\\')
[]

看到这里,你内心是不是有很多问号?为什么转义了还不行呢?我们来把正则表达式部分精简一下,看看两个反斜杠在正则中是什么意思。

>>> import re
>>> re.findall('\\', 'a*b+c?\\d123d\\')
Traceback (most recent call last):
 省去部分信息
re.error: bad escape (end of pattern) at position 0

我们发现,正则部分写的两个反斜杠,Python3 处理的时候会报错,认为是转义字符,即认为是单个反斜杠,如果你再进一步测试在正则中写单个反斜杠,你会发现直接报语法错误,你可以自行尝试。

那如何在正则中正确表示“反斜杠”呢?答案是写四个反斜杠。

>>> import re
>>> re.findall('\\\\', 'a*b+c?\\d123d\\')
['\\', '\\']

你可以想一下,为什么不是三个呢?后面的文本部分,也得要用四个反斜杠表示才是正确的么?到这里,你是不是发现,转义其实没那么简单。

我来给你详细解释一下这里面的过程,在程序使用过程中,从输入的字符串到正则表达式,其实有两步转换过程,分别是字符串转义和正则转义。

在正则中正确表示“反斜杠”具体的过程是这样子:我们输入的字符串,四个反斜杠 \,经过第一步字符串转义,它代表的含义是两个反斜杠 \;这两个反斜杠再经过第二步正则转义,它就可以代表单个反斜杠 \了。

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你可以用这个过程,推导一下两个和三个反斜杠的转换过程,这样你就会明白上面报错的原因了。

那在真正使用的时候,有没有更简单的方法呢?答案是有的,我们尽量使用原生字符串,在 Python 中,可以在正则前面加上小写字母 r 来表示。

>>> import re
>>> re.findall(r'\\', 'a*b+c?\\d123d\\')
['\\', '\\']

这样看起来就简单很多,因为少了上面说的第一次转换。

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('\+', '+')
['+']

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。

括号的转义示例,你可以参考这里:https://regex101.com/r/kJfvd6/1

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。

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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。

字符组中需要转义的有三种情况

  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']
  1. 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', '-']
  1. 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']

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

下面我来给你简单总结一下字符组中的转义情况,我们提到了三种必须转义的情况,其它情况不转义也能正常工作,但在实际操作过程中,如果遇到在中括号中使用这三个字符原本的意思,你可以都进行转义,剩下其它的元字符都不需要转义。

总结

好了,今天的内容讲完了,我来带你总结回顾一下。

正则中转义有些情况下会比较复杂,从录入的字符串文本,到最终的正则表达式,经过了字符串转义和正则转义两个步骤。元字符的转义一般在前面加反斜杠就行,方括号和花括号的转义一般转义开括号就可以,但圆括号两个都需要转义,我们可以借助编程语言中的转义函数来实现转义。另外我们也讲了字符组中三种需要转义的情况,详细的可以参考下面的脑图。

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思考题

通过今天的学习,不知道你对转义掌握的怎么样了呢?再来一个例子加深一下你的理解吧,文本部分是反斜杠,n,换行,反斜杠四个部分组成。正则部分分别是 1 到 4 个反斜杠和字母 n,我用 Python3 写了对应的示例,相应的查找过程是这样子的。

>>> import re
>>> re.findall('\n', '\\n\n\\')
['\n']  # 找到了换行符
>>> re.findall('\\n', '\\n\n\\')
['\n']  # 找到了换行符
>>> re.findall('\\\n', '\\n\n\\')
['\n']  # 找到了换行符
>>> re.findall('\\\\n', '\\n\n\\')
['\\n'] # 找到了反斜杠和字母n

例子虽然看上去简单,不过你能不能解释出这四个示例中的转义过程呢?

最后修改日期: 2022年6月18日

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