Javascript 捕获组

模式的一部分可以用括号括起来 ​(...)​。这被称为“捕获组（capturing group）”。

这有两个影响：

1. 它允许将匹配的一部分作为结果数组中的单独项。
2. 如果我们将量词放在括号后，则它将括号视为一个整体。

示例

让我们看看在示例中的括号是如何工作的。

示例：gogogo

不带括号，模式 go+ 表示 g 字符，其后 o 重复一次或多次。例如 goooo 或 gooooooooo。

括号将字符组合，所以 (go)+ 匹配 go，gogo，gogogo等。

alert( 'Gogogo now!'.match(/(go)+/i) ); // "Gogogo"

示例：域名

让我们做些更复杂的事 —— 搜索域名的正则表达式。

例如：

mail.com
users.mail.com
smith.users.mail.com

正如我们所看到的，一个域名由重复的单词组成，每个单词后面有一个点，除了最后一个单词。

在正则表达式中是 (\w+\.)+\w+：

let regexp = /(\w+\.)+\w+/g;

alert( "site.com my.site.com".match(regexp) ); // site.com,my.site.com

搜索有效，但该模式无法匹配带有连字符的域名，例如 my-site.com，因为连字符不属于 \w 类。

我们可以通过用 [\w-] 替换 \w 来匹配除最后一个单词以外的每个单词：([\w-]+\.)+\w+。

示例：电子邮件

扩展一下上面这个示例。我们可以基于它为电子邮件创建一个正则表达式。

电子邮件的格式为：name@domain。名称可以是任何单词，允许使用连字符和点。在正则表达式中为 [-.\w]+。

模式：

let regexp = /[-.\w]+@([\w-]+\.)+[\w-]+/g;

alert("my@mail.com @ his@site.com.uk".match(regexp)); // my@mail.com, his@site.com.uk

该正则表达式并不完美的，但多数情况下都能正确匹配，并且有助于修复输入邮箱时的意外错误输入。唯一真正可靠的电子邮件检查只能通过发送电子邮件来完成。

匹配中的括号的内容

括号被从左到右编号。正则引擎会记住它们各自匹配的内容，并允许在结果中获取它。

方法 str.match(regexp)，如果 regexp 没有修饰符 g，将查找第一个匹配项，并将它作为数组返回：

1. 在索引 0 处：完整的匹配项。
2. 在索引 1 处：第一个括号的内容。
3. 在索引 2 处：第二个括号的内容。
4. ……等等……

例如，我们想找到 HTML 标签 <.*?> 并处理它们。将标签内容（尖括号内的内容）放在单独的变量中会很方便。

让我们将内部内容包装在括号中，像这样：<(.*?)>。

现在，我们在结果数组中得到了标签的整体 <h1> 及其内容 h1：

let str = '<h1>Hello, world!</h1>';

let tag = str.match(/<(.*?)>/);

alert( tag[0] ); // <h1>
alert( tag[1] ); // h1

嵌套组

括号可以嵌套。在这种情况下，编号也从左到右。

例如，在搜索标签 <span class="my"> 时，我们可能会对以下内容感兴趣：

1. 整个标签的内容：span class="my"。
2. 标签名称：span。
3. 标签特性：class="my"。

让我们为它们添加括号：<(([a-z]+)\s*([^>]*))>。

这是它们的编号方式（根据左括号从左到右）：

验证：

let str = '<span class="my">';

let regexp = /<(([a-z]+)\s*([^>]*))>/;

let result = str.match(regexp);
alert(result[0]); // <span class="my">
alert(result[1]); // span class="my"
alert(result[2]); // span
alert(result[3]); // class="my"

result 的索引 0 中始终保存的是正则表达式的完整匹配项。

然后是按左括号从左到右编号的组。第一组返回为 result[1]。它包含了整个标签内容。

然后是 result[2]，从第二个左括号开始分组 ([a-z]+) —— 标签名称，然后在 result[3] 中：([^>]*)。

字符串中每个组的内容：

可选组

即使组是可选的并且在匹配项中不存在（例如，具有量词 (...)?），也存在相应的 result 数组项，并且等于 undefined。

例如，让我们考虑正则表达式 a(z)?(c)?。它查找 "a"，后面是可选的 "z"，然后是可选的 "c"。

如果我们在单个字母的字符串上运行 a，则结果为：

let match = 'a'.match(/a(z)?(c)?/);

alert( match.length ); // 3
alert( match[0] ); // a（完整的匹配项）
alert( match[1] ); // undefined
alert( match[2] ); // undefined

数组的长度为 3，但所有组均为空。

对字符串 ac 的匹配会更复杂：

let match = 'ac'.match(/a(z)?(c)?/)

alert( match.length ); // 3
alert( match[0] ); // ac（完整的匹配项）
alert( match[1] ); // undefined, 因为没有 (z)? 的匹配项
alert( match[2] ); // c

数组长度依然是：3。但没有组 (z)? 的匹配项，所以结果是 ["ac", undefined, "c"]。

带有组搜索所有匹配项：matchAll

​matchAll​ 是一个新方法，可能需要使用 polyfill

旧的浏览器不支持 matchAll。

可能需要进行 polyfill，例如 https://github.com/ljharb/String.prototype.matchAll.

当我们搜索所有匹配项（修饰符 g）时，match 方法不会返回组的内容。

例如，让我们查找字符串中的所有标签：

let str = '<h1> <h2>';

let tags = str.match(/<(.*?)>/g);

alert( tags ); // <h1>,<h2>

结果是一个匹配数组，但没有每个匹配项的详细信息。但是实际上，我们通常需要在结果中获取捕获组的内容。

要获取它们，我们应该使用方法 str.matchAll(regexp) 进行搜索。

在使用 match 很长一段时间后，它才被作为“新的改进版本”被加入到 JavaScript 中。

就像 match 一样，它寻找匹配项，但有 3 个区别：

1. 它返回的不是数组，而是一个可迭代的对象。
2. 当存在修饰符 ​g​ 时，它将每个匹配项以包含组的数组的形式返回。
3. 如果没有匹配项，则返回的不是 ​null​，而是一个空的可迭代对象。

例如：

let results = '<h1> <h2>'.matchAll(/<(.*?)>/gi);

// results —— 不是数组，而是一个迭代对象
alert(results); // [object RegExp String Iterator]

alert(results[0]); // undefined (*)

results = Array.from(results); // 让我们将其转换为数组

alert(results[0]); // <h1>,h1（第一个标签）
alert(results[1]); // <h2>,h2（第二个标签）

我们可以看到，第一个区别非常重要，如 (*) 行所示。我们无法获得 results[0] 的匹配项，因为该对象并不是伪数组。我们可以使用 Array.from 把它变成一个真正的 Array。在 Iterable object（可迭代对象） 一文中有关于伪数组和可迭代对象的更多详细内容。

如果我们只需要遍历结果，则 Array.from 没有必要：

let results = '<h1> <h2>'.matchAll(/<(.*?)>/gi);

for(let result of results) {
  alert(result);
  // 第一个 alert：<h1>,h1
  // 第二个：<h2>,h2
}

……或使用解构：

let [tag1, tag2] = '<h1> <h2>'.matchAll(/<(.*?)>/gi);

matchAll 返回的每个匹配项，与不带修饰符 g 的 match 所返回的格式相同：具有额外 index（字符串中的匹配索引）属性和 input（源字符串）的数组：

let results = '<h1> <h2>'.matchAll(/<(.*?)>/gi);

let [tag1, tag2] = results;

alert( tag1[0] ); // <h1>
alert( tag1[1] ); // h1
alert( tag1.index ); // 0
alert( tag1.input ); // <h1> <h2>

为什么 ​matchAll​ 的结果是可迭代对象而不是数组？

为什么这个方法这样设计？原因很简单 —— 为了优化。

调用 matchAll 不会执行搜索。相反，它返回一个可迭代对象，最初没有结果。每次我们迭代它时才会执行搜索，例如在循环中。

因此，这将根据需要找出尽可能多的结果，而不是全部。

例如，文本中可能有 100 个匹配项，但在一个 for..of 循环中，我们找到了 5 个匹配项，然后觉得足够了并做出一个 break。这时引擎就不会花时间查找其他 95 个匹配。

命名组

用数字记录组很困难。对于简单的模式，它是可行的，但对于更复杂的模式，计算括号很不方便。我们有一个更好的选择：给括号命名。

在左括号后紧跟着放置 ?<name> 即可完成对括号的命名。

例如，让我们查找 “year-month-day” 格式的日期：

let dateRegexp = /(?<year>[0-9]{4})-(?<month>[0-9]{2})-(?<day>[0-9]{2})/;
let str = "2019-04-30";

let groups = str.match(dateRegexp).groups;

alert(groups.year); // 2019
alert(groups.month); // 04
alert(groups.day); // 30

正如你所看到的，匹配的组在 .groups 属性中。

要查找所有日期，我们可以添加修饰符 g。

我们还需要 matchAll 以获取完整的组匹配：

let dateRegexp = /(?<year>[0-9]{4})-(?<month>[0-9]{2})-(?<day>[0-9]{2})/g;

let str = "2019-10-30 2020-01-01";

let results = str.matchAll(dateRegexp);

for(let result of results) {
  let {year, month, day} = result.groups;

  alert(`${day}.${month}.${year}`);
  // 第一个 alert：30.10.2019
  // 第二个：01.01.2020
}

替换中的捕获组

让我们能够替换 str 中 regexp 的所有匹配项的方法 str.replace(regexp, replacement) 允许我们在 replacement 字符串中使用括号中的内容。这使用 $n 来完成，其中 n 是组号。

例如，

let str = "John Bull";
let regexp = /(\w+) (\w+)/;

alert( str.replace(regexp, '$2, $1') ); // Bull, John

对于命名的括号，引用为 $<name>。

例如，让我们将日期格式从 “year-month-day” 更改为 “day.month.year”：

let regexp = /(?<year>[0-9]{4})-(?<month>[0-9]{2})-(?<day>[0-9]{2})/g;

let str = "2019-10-30, 2020-01-01";

alert( str.replace(regexp, '{#content}lt;day>.{#content}lt;month>.{#content}lt;year>') );
// 30.10.2019, 01.01.2020

非捕获组 ?:

有时我们需要用括号才能正确应用量词，但我们不希望它们的内容出现在结果中。

可以通过在开头添加 ?: 来排除组。

例如，如果我们要查找 (go)+，但不希望括号内容（go）作为一个单独的数组项，则可以编写：(?:go)+。

在下面的示例中，我们仅将名称 John 作为匹配项的单独成员：

let str = "Gogogo John!";

// ?: 从捕获组中排除 'go'
let regexp = /(?:go)+ (\w+)/i;

let result = str.match(regexp);

alert( result[0] ); // Gogogo John（完整的匹配项）
alert( result[1] ); // John
alert( result.length ); // 2（在数组中没有其他数组项）

总结

括号将正则表达式中的一部分组合在一起，以便量词可以整体应用。

括号组从左到右编号，可以选择用 (?<name>...) 命名。

可以在结果中获得按组匹配的内容：

• 方法 ​str.match​ 仅当不带修饰符 ​g​ 时返回捕获组。
• 方法 ​str.matchAll​ 始终返回捕获组。

如果括号没有名称，则匹配数组按编号提供其内容。命名括号还可使用属性 groups。

我们还可以在 str.replace 的替换字符串中使用括号内容：通过数字 $n 或者名称 $<name>。

可以通过在组的开头添加 ?: 来排除编号。当我们需要对整个组应用量词，但不希望将其作为结果数组中的单独项时这很有用。我们也不能在替换字符串中引用这样的括号。

任务

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检查 MAC 地址

网络接口的 MAC 地址 由 6 个以冒号分隔的两位十六进制数字组成。

例如：'01:32:54:67:89:AB'。

编写一个检查字符串是否为 MAC 地址的正则表达式。

用例：

let regexp = /你的正则表达式/;

alert( regexp.test('01:32:54:67:89:AB') ); // true

alert( regexp.test('0132546789AB') ); // false (没有冒号分隔)

alert( regexp.test('01:32:54:67:89') ); // false (5 个数字，必须为 6 个)

alert( regexp.test('01:32:54:67:89:ZZ') ) // false (尾部为 ZZ)

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解决方案

一个两位的十六进制数可以用 [0-9a-f]{2}（假设已设定修饰符 i）进行匹配。

我们需要匹配数字 NN，然后再重复 5 次 :NN（匹配更多数字）；

所以正则表达式为：[0-9a-f]{2}(:[0-9a-f]{2}){5}

现在让我们验证一下此匹配规则可以捕获整个文本：从开头开始，在结尾结束。这是通过将模式包装在 ^...$ 中实现的。

最终：

let regexp = /^[0-9a-f]{2}(:[0-9a-f]{2}){5}$/i;

alert( regexp.test('01:32:54:67:89:AB') ); // true

alert( regexp.test('0132546789AB') ); // false (没有分号分隔)

alert( regexp.test('01:32:54:67:89') ); // false (5 个数字，必须为 6 个)

alert( regexp.test('01:32:54:67:89:ZZ') ) // false (尾部为 ZZ)

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找出形如 #abc 或 #abcdef 的颜色值

编写一个匹配 #abc 或 #abcdef 格式的颜色值的正则表达式。即：# 后跟着 3 个或 6 个十六进制的数字。

用例：

let regexp = /你的正则表达式/g;

let str = "color: #3f3; background-color: #AA00ef; and: #abcd";

alert( str.match(regexp) ); // #3f3 #AA00ef

P.S. 必须只匹配 3 位或 6 位十六进制数字的颜色值。不应该匹配 4 位数字的值，例如 #abcd。

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解决方案

查找 # 号后跟着 3 位十六进制数的颜色值 #abc 的正则表达式：/#[a-f0-9]{3}/i。

我们可以再添加 3 位可选的十六进制数字。这样刚好，不多不少。只匹配 # 号后跟着 3 位或 6 位十六进制数字的颜色值。

我们使用量词 {1,2} 来实现：所以正则表达式为 /#([a-f0-9]{3}){1,2}/i。

这里将模式 [a-f0-9]{3} 用括号括起来，以在其外面应用量词 {1,2}。

用例：

let regexp = /#([a-f0-9]{3}){1,2}/gi;

let str = "color: #3f3; background-color: #AA00ef; and: #abcd";

alert( str.match(regexp) ); // #3f3 #AA00ef #abc

这里存在一个小问题：上面的模式会匹配 #abcd 中的 #abc。为避免这一问题，我们可以在最后添加 \b。

let regexp = /#([a-f0-9]{3}){1,2}\b/gi;

let str = "color: #3f3; background-color: #AA00ef; and: #abcd";

alert( str.match(regexp) ); // #3f3 #AA00ef

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找出所有数字

编写一个正则表达式，找出所有十进制数字，包括整数、浮点数和负数。

用例：

let regexp = /你的正则表达式/g;

let str = "-1.5 0 2 -123.4.";

alert( str.match(regexp) ); // -1.5, 0, 2, -123.4

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解决方案

带有可选小数部分的正数：\d+(\.\d+)?。

让我们在开头加上可选的 -：

let regexp = /-?\d+(\.\d+)?/g;

let str = "-1.5 0 2 -123.4.";

alert( str.match(regexp) );   // -1.5, 0, 2, -123.4

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解析表达式

一个算术表达式由 2 个数字和一个它们之间的运算符组成，例如：

• 1 + 2
• 1.2 * 3.4
• -3 / -6
• -2 - 2

运算符为 "+"、"-"、"*" 或 "/" 中之一。

在开头、之间的部分或末尾可能有额外的空格。

创建一个函数 parse(expr)，它接受一个表达式作为参数，并返回一个包含 3 个元素的数组：

1. 第一个数字
2. 运算符
3. 第二个数字

用例：

let [a, op, b] = parse("1.2 * 3.4");

alert(a); // 1.2
alert(op); // *
alert(b); // 3.4

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解决方案

匹配数字的正则表达式：-?\d+(\.\d+)?。我们在上一题创建了这个表达式。

我们可以使用 [-+*/] 匹配运算符。连字符 - 在方括号中的最前面，因为在中间它表示字符范围，而我们只想让其表示字符 -。

在 JavaScript 正则表达式 /.../ 中，我们应该对 / 进行转义，稍后我们会对其进行处理。

我们需要一个数字、一个运算符以及另一个数字。其间可能会有空格。

完整的正则表达式为：-?\d+(\.\d+)?\s*[-+*/]\s*-?\d+(\.\d+)?。

它包含 3 个部分，以 \s* 分隔：

1. -?\d+(\.\d+)? —— 第一个数字，
2. [-+*/] —— 运算符，
3. -?\d+(\.\d+)? —— 第二个数字。

为了使这里的每一部分成为结果数组中的单独元素，所以我们把它们括在括号里：(-?\d+(\.\d+)?)\s*([-+*/])\s*(-?\d+(\.\d+)?)。

使用示例：

let regexp = /(-?\d+(\.\d+)?)\s*([-+*\/])\s*(-?\d+(\.\d+)?)/;

alert( "1.2 + 12".match(regexp) );

结果包括：

• result[0] == "1.2 + 12" (完整的匹配项)
• result[1] == "1.2" (第一组 (-?\d+(\.\d+)?) —— 第一个数字，包括小数部分)
• result[2] == ".2" (第二组 (\.\d+)? —— 第一个数字的小数部分)
• result[3] == "+" (第三组 ([-+*\/]) —— 运算符)
• result[4] == "12" (第四组 (-?\d+(\.\d+)?) —— 第二个数字)
• result[5] == undefined（第五组 (\.\d+)? —— 第二个数字的小数部分不存在，所以这里是 undefined）

我们只想要数字和运算符，不需要完全匹配的以及小数部分结果，所以让我们稍微“清理”一下结果。

我们可以使用数组的 shift 方法 result.shift() 来删去完全匹配的结果（数组的第一项）。

可以通过在开头添加 ?: 来排除包含小数部分（数字 2 和 4）(.\d+) 的组：(?:\.\d+)?。

最终的解决方案：

function parse(expr) {
  let regexp = /(-?\d+(?:\.\d+)?)\s*([-+*\/])\s*(-?\d+(?:\.\d+)?)/;

  let result = expr.match(regexp);

  if (!result) return [];
  result.shift();

  return result;
}

alert( parse("-1.23 * 3.45") );  // -1.23, *, 3.45