[译]递归正则表达式（转载）

原文在此。rex译于2009年12月15～17日，翻译过程中使用的是google docs@prism@firefox@ubuntu 9.10，很爽的体验。感谢余晟老师在正则和翻译方面的悉心指导。

平时我们用到的正则表达式，其实没那么“规则”。多数编程语言所支持的扩展的正则表达式，其运算能力比起形式语言理论所定义的“规则”正则表达式要强得多。

rex注：在这里其实可以看到，如果将正则表达式译为正规表达式，一切就都通顺了：
平时我们用到的正规表达式，其实没那么“正规”。多数编程语言所支持的扩展的正规表达式，其运算能力比起正式语言理论所定义的“正规”正规表达式要强得多。

regular expression的日文是“正规表现”，在鸟哥书中，好像也将其称为正规表达式。via

例如，经常用到的捕获缓存，就是用来帮助我们临时存储任意正则表达式模式，以便重复使用。 又如，“环视断言”能让正则表达式引擎在做决定之前先偷偷看看环视一下。这些扩展让正则表达式非常强大，足以描述一些“上下文无关语法”。

Perl语言的正则表达式引擎特性异常丰富，其特征之一是懒惰正则子表达式（Lazy regular subexpressions），格式为(??{code})，其中的“code”可以是任意一段perl程序，该子表达式可能匹配时，这段程序就会执行。

我们可以利用这一特征来编写出非常有趣的东西，即将正则表达式自身嵌在它的“code”部分，由此生成递归的正则表达式(a recursive regular expression)！

一直以来，正则表达式无法匹配0ⁿ1ⁿ这种表达式，也就是由若干个0以及同等数量的1所组成的字符串。如果使用懒惰正则子表达式，这一经典问题就迎刃而解。

下面是匹配0ⁿ1ⁿ字串的perl正则表达式代码。

1	$regex = qr/0(??{$regex})?1/;

rex注：紫龙书第四章有云：“文法是比正则表达式表达能力更强的表示方法。每个可以使用正则表达式描述的构造，都可以使用文法来描述，但是反之不成立。换句话说，每个正则语言都是一个上下文无关语言，但是反之不成立。”书中交待的正则，也应该是指的常规正则表达式，而非现代语言中的扩展的正则表达式。一般使用正则表达式来构造小部件，而使用文法来组建语言框架。

此正则表达式匹配一个字符0，之后是正则表达式自身0或1次，之后是字符1。如果正则表达式自身部分不能匹配，那么它只能匹配01；如果自身部分可以匹配，则正则表达式匹配的是00($regex)?11，此时若不能匹配自身则结果是0011，若可以匹配就是000($regex)?111，……依次顺延。

下面是匹配0⁵⁰⁰⁰⁰1⁵⁰⁰⁰⁰的Perl程序：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

#!/usr/bin/perl                                                                                                                          $str = "0"x50000 . "1"x50000; $regex = qr/0(??{$regex})*1/; if ($str =~ /^$regex$/) {   print "yes, it matches"; } else {   print "no, it doesn't match"; }

现在来看题图所示的Yo Dawg正则表达式。你先猜猜它的作用？正确答案是，它匹配(foo(bar())baz)这样完全嵌套的括号表达式（fully parenthesized expression）或((()()())())这样的平衡括号表达式（balanced parentheses）。

1 2 3 4 5 6 7 8 9

$regex = qr/   \(                 # (1) match an open paren (                               #(1)，此处匹配开括号     (                # followed by                                                      #(2)，紧接着是       [^()]+       #   (3) one or more non-paren character            #(3)，1个或多个非括号字符     |               # OR                                                                    #(4)，或       (??{$regex})   #   (5) the regex itself                                   #(5)，正则式自身     )*              # (6) repeated zero or more times                     #(6)，重复0或多次   \)                 # (7) followed by a close paren )                         #(7)，紧接着是闭括号 /x;

rex注：关于Yo Dawg图片的含义，可以参考这里。基本上是全是“Yo dawg, I herd you like X, so we put a Y in your Y so you can Z while you Z”的结构的配图文字。

构造此正则表达式的思路是这样的。对于完全嵌套的括号表达式，它的开始字符是一个开括号。这是最简单的一步，我们直接写出（上面程序中的(1)）。同理，它的结束字符是闭括号，于是得到(7)。现在该动脑筋了，括号中间是什么呢？对，它可以是既不是开括号又不是闭括号的任意字符（第(3)点），也可以是另一个完全嵌套的表达式（即第(5)点）。所有的这些，既可以只匹配0次（第(3)点），以便构造最小的完全嵌套括号表达式()，也可以匹配多次来匹配较复杂的表达式。

去掉 /x 选项（即，不再使用多行风格的注释模式），可以简记为：

1	$regex = qr/\(([^()]+|(??{$regex}))*\)/;

但是切勿在正式产品中使用这一特性，它太诡异，不好把握。建议使用较稳定成熟的Text::Balanced 或 Regexp::Common模块。

rex注：对于(??{code})，perl官方的提示是：此正则表达式仅作测试使用，可能有更新而不作提示。代码执行时产生的副作用，因版本而异，运行结果或有不同，取决于正则引擎的后期优化。

最后提醒大家，在Perl 5.10中已经可以使用递归捕获缓存来替代懒惰代码子表达式了，运行结果相同。

下面是匹配0ⁿ1ⁿ的递归捕获缓存语法(?N)的实现：

1	my $rx = qr/(0(?1)*1)/;

(?1)*的含义是“匹配第一组0或多次”，这里的第一组是指整个正则表达式。

请自行动手，重写平衡括号的正则表达式，当作练习。

祝玩得开心