正则表达式的高级用法

正则表达式是前端开发中不可或缺的强大工具，尤其在表单验证、文本处理和字符串操作等方面发挥着重要作用。本文将深入探讨JavaScript中正则表达式的高级用法，帮助开发者掌握更高效的模式匹配技巧。

1. 捕获组与非捕获组

1.1 基础捕获组

捕获组使用圆括号()定义，可以提取匹配的子字符串：

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const text = "John Doe, 30 years old";
const pattern = /(\w+)\s(\w+),\s(\d+)/;
const match = text.match(pattern);

console.log(match[0]); // "John Doe, 30"
console.log(match[1]); // "John"
console.log(match[2]); // "Doe"
console.log(match[3]); // "30"

1.2 命名捕获组（ES2018）

使用?<name>语法为捕获组命名，提高代码可读性：

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const pattern = /(?<firstName>\w+)\s(?<lastName>\w+),\s(?<age>\d+)/;
const match = text.match(pattern);

console.log(match.groups.firstName); // "John"
console.log(match.groups.lastName);  // "Doe"
console.log(match.groups.age);       // "30"

1.3 非捕获组

使用(?:)语法创建不存储匹配结果的组，提高性能：

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// 匹配日期但不捕获分隔符
const datePattern = /(\d{4})(?:-|\/)(\d{2})(?:-|\/)(\d{2})/;
const dateMatch = "2023-10-05".match(datePattern);

console.log(dateMatch[1]); // "2023"
console.log(dateMatch[2]); // "10"
console.log(dateMatch[3]); // "05"

2. 前瞻和后顾断言

2.1 正向先行断言（Positive Lookahead）

匹配后面跟着特定模式的位置：

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// 匹配后面跟着px的数字
const pxPattern = /\d+(?=px)/g;
const cssText = "10px 20em 30px 40rem";
const pxMatches = cssText.match(pxPattern);

console.log(pxMatches); // ["10", "30"]

2.2 负向先行断言（Negative Lookahead）

匹配后面不跟着特定模式的位置：

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// 匹配后面不跟着px的数字
const notPxPattern = /\d+(?!px)/g;
const notPxMatches = cssText.match(notPxPattern);

console.log(notPxMatches); // ["2", "0", "4", "0"]

2.3 正向后行断言（Positive Lookbehind）（ES2018）

匹配前面是特定模式的位置：

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// 匹配前面是$的数字
const pricePattern = /(?<=\$)\d+/g;
const priceText = "Apple: $10, Orange: $20";
const prices = priceText.match(pricePattern);

console.log(prices); // ["10", "20"]

2.4 负向后行断言（Negative Lookbehind）（ES2018）

匹配前面不是特定模式的位置：

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// 匹配前面不是$的数字
const notPricePattern = /(?<!\$)\d+/g;
const notPrices = priceText.match(notPricePattern);

console.log(notPrices); // ["0", "0"]

3. 反向引用

反向引用允许在正则表达式中引用先前捕获的组：

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// 匹配重复的单词
const duplicateWordPattern = /\b(\w+)\s+\1\b/gi;
const textWithDuplicates = "This is is a test test sentence";

console.log(textWithDuplicates.match(duplicateWordPattern)); 
// ["is is", "test test"]

// 使用命名捕获组的反向引用
const namedBackrefPattern = /\b(?<word>\w+)\s+\k<word>\b/gi;

4. 贪婪匹配与惰性匹配

4.1 贪婪匹配（默认行为）

匹配尽可能多的字符：

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const greedyPattern = /<.*>/;
const htmlTag = "<div>content</div>";
const greedyMatch = htmlTag.match(greedyPattern);

console.log(greedyMatch[0]); // "<div>content</div>"

4.2 惰性匹配

使用?使量词变为惰性，匹配尽可能少的字符：

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const lazyPattern = /<.*?>/;
const lazyMatch = htmlTag.match(lazyPattern);

console.log(lazyMatch[0]); // "<div>"

5. Unicode属性转义（ES2018）

使用\p{}语法匹配Unicode字符属性：

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// 匹配所有字母字符（包括Unicode）
const unicodeLetters = /\p{L}+/gu;
const multilingualText = "Hello 你好 Привет";
const letters = multilingualText.match(unicodeLetters);

console.log(letters); // ["Hello", "你好", "Привет"]

// 匹配所有表情符号
const emojiPattern = /\p{Emoji}/gu;
const textWithEmoji = "I ❤️ JavaScript! 🎉";
const emojis = textWithEmoji.match(emojiPattern);

console.log(emojis); // ["❤", "🎉"]

6. 递归匹配（通过平衡组模拟）

JavaScript不支持真正的递归正则，但可以模拟简单嵌套结构：

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// 匹配嵌套的括号（最多3层）
const nestedParens = /\(([^()]|\(([^()]|\([^()]*\))*\))*\)/;
const testString = "((a(b)c)d)";
console.log(testString.match(nestedParens)[0]); // "((a(b)c)d)"

7. 高级替换技巧

7.1 使用函数进行替换

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const text = "price: 10, quantity: 5";
const doubledNumbers = text.replace(/\d+/g, match => match * 2);

console.log(doubledNumbers); // "price: 20, quantity: 10"

7.2 使用捕获组进行复杂替换

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const nameText = "Doe, John";
const swappedName = nameText.replace(/(\w+),\s(\w+)/, "$2 $1");

console.log(swappedName); // "John Doe"

7.3 使用命名捕获组替换

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const dateText = "2023-10-05";
const formattedDate = dateText.replace(
  /(?<year>\d{4})-(?<month>\d{2})-(?<day>\d{2})/,
  "$<day>/$<month>/$<year>"
);

console.log(formattedDate); // "05/10/2023"

8. 性能优化技巧

8.1 预编译正则表达式

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// 避免在循环中重复创建正则表达式
const pattern = /\d+/g; // 预编译

for (let i = 0; i < 1000; i++) {
  pattern.test(someText);
}

8.2 使用具体字符类代替通配符

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// 不佳：使用通配符
const slowPattern = /.*abc.*/;

// 优化：使用具体字符类
const fastPattern = /[^]*abc[^]*/;

8.3 避免灾难性回溯

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// 容易导致灾难性回溯的模式
const catastrophicPattern = /(a+)+b/;

// 优化版本
const optimizedPattern = /a+b/;

9. 实用高级模式示例

9.1 邮箱验证（RFC 5322兼容）

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const emailPattern = /^[a-zA-Z0-9.!#$%&'*+/=?^_`{|}~-]+@[a-zA-Z0-9](?:[a-zA-Z0-9-]{0,61}[a-zA-Z0-9])?(?:\.[a-zA-Z0-9](?:[a-zA-Z0-9-]{0,61}[a-zA-Z0-9])?)*$/;

9.2 密码强度验证

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// 至少8个字符，包含大小写字母、数字和特殊字符
const strongPasswordPattern = /^(?=.*[a-z])(?=.*[A-Z])(?=.*\d)(?=.*[@$!%*?&])[A-Za-z\d@$!%*?&]{8,}$/;

9.3 URL解析

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const urlPattern = /^(?<protocol>https?):\/\/(?<domain>[^/?#]+)(?<path>\/[^?#]*)?(?<query>\?[^#]*)?(?<fragment>#.*)?$/;
const urlMatch = "https://example.com/path?query=value#fragment".match(urlPattern);

console.log(urlMatch.groups);
// {protocol: "https", domain: "example.com", path: "/path", query: "?query=value", fragment: "#fragment"}

总结

正则表达式是JavaScript中极其强大的工具，掌握其高级用法可以显著提高开发效率和代码质量。从捕获组到断言，从Unicode支持到性能优化，这些高级特性为处理复杂的文本模式匹配提供了强有力的支持。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的功能，并注意平衡功能的复杂性和性能表现。

通过深入理解和熟练运用这些高级技巧，开发者能够编写出更加精确、高效和可维护的正则表达式，从而提升前端开发的专业水平。