對正則表示式有基本瞭解的讀者，一定不會陌生『\d』、『[a-z]+』之類的表示式，前者匹配一個數字字元，後者匹配一個以上的小寫英文字母。但是如果你用過vi、grep、awk、sed之類Linux/Unix下的工具或許會發現，這些工具雖然支援正則表示式，語法卻很不一樣，照通常習慣的辦法寫的『\d』、『[a-z]+』之類的正則表示式，往往不是無法識別就是匹配錯誤。而且，這些工具自身之間也存在差異，同樣的結構，有時需要轉義有時不需要轉義。這，究竟是為什麼呢？

原因在於，Unix/Linux下的工具大多采用POSIX規範，同時，POSIX規範又可分為兩種流派（flavor）。所以，首先有必要了解一下POSIX規範。

POSIX規範

常見的正則表示式記法，其實都源於Perl，實際上，正則表示式從Perl衍生出一個顯赫的流派，叫做PCRE（Perl Compatible Regular Expression），『\d』、『\w』、『\s』之類的記法，就是這個流派的特徵。但是在PCRE之外，正則表示式還有其它流派，比如下面要介紹的POSIX規範的正則表示式。

POSIX的全稱是Portable Operating System Interface for uniX，它由一系列規範構成，定義了UNIX作業系統應當支援的功能，所以“POSIX規範的正則表示式”其實只是“關於正則表示式的POSIX規範”，它定義了BRE（Basic Regular Expression，基本型正則表示式）和ERE（Extended Regular Express，擴充套件型正則表示式）兩大流派。在相容POSIX的UNIX系統上，grep和egrep之類的工具都遵循POSIX規範，一些資料庫系統中的正則表示式也符合POSIX規範。

BRE

在Linux/Unix常用工具中，grep、vi、sed都屬於BRE這一派，它的語法看起來比較奇怪，元字元『(』、『)』、『{』、『}』必須轉義之後才具有特殊含義，所以正則表示式『(a)b』只能匹配字串 (a)b而不是字串ab；正則表示式『a{1,2}』只能匹配字串a{1,2}，正則表示式『a\{1,2\}』才能匹配字串a或者aa。

之所以這麼麻煩，是因為這些工具的誕生時間很早，正則表示式的許多功能卻是逐步發展演化出來的，之前這些元字元可能並沒有特殊的含義；為保證向後相容，就只能使用轉義。而且有些功能甚至根本就不支援，比如BRE就不支援『+』和『?』量詞，也不支援多選結構『(…|…)』和反向引用『\1』、『\2』…。

不過今天，純粹的BRE已經很少見了，畢竟大家已經認為正則表示式“理所應當”支援多選結構和反向引用等功能，沒有確實太不方便。所以雖然vi屬於BRE流派，但提供了這些功能。GNU也對BRE做了擴充套件，支援『+』、『?』、『|』，只是使用時必須寫成『\+』、『\?』、『\|』，而且也支援『\1』、『\2』之類反向引用。這樣，GNU的grep等工具雖然名義上屬於BRE流，但更確切的名稱是GNU BRE。

ERE

在Linux/Unix常用工具中，egrep、awk則屬於ERE這一派，。雖然BRE名為“基本”而ERE名為“擴充套件”，但ERE並不要求相容BRE的語法，而是自成一體。因此其中的元字元不用轉義（在元字元之前新增反斜線會取消其特殊含義），所以『(ab|cd)』就可以匹配字串ab或者cd，量詞『+』、『?』、『{n,m}』可以直接使用。ERE並沒有明確規定支援反向引用，但是不少工具都支援『\1』、『\2』之類的反向引用。

GNU出品的egrep等工具就屬於ERE流（更準確的名字是GNU ERE），但因為GNU已經對BRE做了不少擴充套件，所謂的GNU ERE其實只是個說法而已，它有的功能GNU BRE都有了，只是元字元不需要轉義而已。

下面的表格簡要說明了幾種POSIX流派的區別[1]（其實，現在的BRE和ERE在功能上並沒有什麼區別，主要的差異是在元字元的轉義上）。

幾種POSIX流派的說明

為了方便查閱，下面再用一張表格列出基本的正則功能在常用工具中的表示法，其中的工具GNU的版本為準。

常用Linux/Unix工具中的表示法

注：PCRE中常用\b來表示“單詞的起始或結束位置”，但Linux/Unix的工具中，通常用\<來匹配“單詞的起始位置”，用\>來匹配“單詞的結束位置”，sed中的\y可以同時匹配這兩個位置。

POSIX字元組

在某些文件中，你還會發現類似『[:digit:]』、『[:lower:]』之類的表示法，它們看起來不難理解（digit就是“數字”，lower就是“小寫”），但又很奇怪，這就是POSIX字元組。不僅在Linux/Unix的常見工具中，甚至一些變成語言中都出現了這些字元組，為避免困惑，這裡有必要簡要介紹它們。

在POSIX規範中，『[a-z]』、『[aeiou]』之類的記法仍然是合法的，其意義與PCRE中的字元組也沒有區別，只是這類記法的準確名稱是POSIX方括號表示式（bracket expression），它主要用在Unix/Linux系統中。POSIX方括號表示法與PCRE字元組的最主要差別在於：POSIX字元組中，反斜線\不是用來轉義的。所以POSIX方括號表示法『[\d]』只能匹配\和d兩個字元，而不是『[0-9]』對應的數字字元。

為了解決字元組中特殊意義字元的轉義問題，POSIX方括號表示法規定，如果要在字元組中表達字元]（而不是作為字元組的結束標記），應當讓它緊跟在字元組的開方括號之後，所以POSIX中，正則表示式『[]a]』能匹配的字元就是]和a；如果要在POSIX方括號表示法中表達字元-（而不是範圍表示法），必須將它緊挨在閉方括號]之前，所以『[a-]』能匹配的字元就是a和-。

POSIX規範也定義了POSIX字元組，它近似等價于于PCRE的字元組簡記法，用一個有直觀意義的名字來表示某一組字元，比如digit表示“數字字元”，alpha表示“字母字元”。

不過，POSIX中還有一個值得注意的概念：locale（通常翻譯為“語言環境”）。它是一組與語言和文化相關的設定，包括日期格式、貨幣幣值、字元編碼等等。POSIX字元組的意義會根據locale的變化而變化，下面的表格介紹了常見的POSIX字元組在ASCII語言環境與Unicode語言環境下的意義，供大家參考。

POSIX字元組

注1：標記*的字元組簡記法並不是POSIX規範中的，但使用很多，一般語言中都提供，文件中也會出現。

注2：對應的Unicode屬性請參考本系列文章已經刊發過的關於Unicode的部分。

POSIX字元組的使用有所不同。主要區別在於，PCRE字元組簡記法可以脫離方括號直接出現，而POSIX字元組必須出現在方括號內，所以同樣是匹配數字字元，單獨出現時，PCRE中可以直接寫『\d』，而POSIX字元組就必須寫成『[[:digit:]]』。

Linux/Unix下的工具中，一般都可以直接使用POSIX字元組，而PCRE的字元組簡記法『\w』、『\d』等則大多不支援，所以如果你看到『[[:space:]]』而不是『\s』，一定不要感到奇怪。

不過，在常用的程式語言中，Java、PHP、Ruby也支援使用POSIX字元組。其中Java和PHP中的POSIX字元組都是按照ASCII語言環境進行匹配；Ruby的情況則要複雜一點，Ruby 1.8按照ASCII語言環境進行匹配，而且不支援『[:word:]』和『[:alnum:]』，Ruby 1.9按照Unicode語言環境進行匹配，同時支援『[:word:]』和『[:alnum:]』。

說明：關於正則表示式的系列文章到此即告一段落，作者最近已經完成了一本關於正則表示式的書籍，其中更詳細也更全面地講解了正則表示式使用中的各種問題。該書暫定名《正則導引》，預計近期上市，有興趣的讀者敬請關注。

關於作者

餘晟，程式設計師，曾任抓蝦網高階顧問，現就職於盛大創新院，感興趣的方向包括搜尋和分散式演算法等。翻譯愛好者，譯有《精通正則表示式》（第三版）和《技術領導之路》，目前正在寫作《正則表示式傻瓜書》（暫定名），希望為國內開發同行貢獻一本實用的正則表示式教程。