C語言正則匹配IP實例詳解

  在實際開發中，作一些字符串的匹配時，使用正則表達式來過濾匹配，代碼更加簡潔、匹配更加精準。爲此，想到引入一個問題來總結記錄一下 Linux C 中正則表達式的使用方法。

一、問題描述

  要求用戶輸入一串類似 IP地址 的字符串，該程序通過調用C庫提供的正則表達式接口來實現判斷用戶輸入的 IP 是否合法。

二、匹配 IP地址正則表達式

^[0-9]{1,3}[.][0-9]{1,3}[.][0-9]{1,3}[.][0-9]{1,3}$

注意：此表達式只匹配正確的 IP格式，標準IP爲 [0-255].[0-255].[0-255].[255]，不判斷用戶輸入的IP值大小，即用戶輸入 999.999.999.999 時，正則匹配爲正確的 IP格式，實際 ip值的大小可通過在程序中判斷是否爲 【0-255】。

三、正則函數接口

C正則函數聲明頭文件爲： <sys/types.h> 和 <regex.h>

• 首先聲明一個 regex_t preg; 結構體變量，用來存放編譯後的正則表達式，定義在 regex.h

  #ifdef __USE_GNU
  # define __REPB_PREFIX(name) name
  #else
  # define __REPB_PREFIX(name) __##name
  #endif
  struct re_pattern_buffer
  {
  	unsigned char *__REPB_PREFIX(buffer);		//保存已編譯模式的存儲空間
  	unsigned long int __REPB_PREFIX(allocated);	//*buffer指向空間的字節數
  	unsigned long int __REPB_PREFIX(used); 		// 實際buffer使用的字節數
  	reg_syntax_t __REPB_PREFIX(syntax);			// 被編譯正則的語法設置
  	char *__REPB_PREFIX(fastmap);				//指向快速映射的指針
  __RE_TRANSLATE_TYPE __REPB_PREFIX(translate);	//轉換模式類型
  	size_t re_nsub;		// 用來存儲正則表達式中的子正則表達式的個數
  	unsigned __REPB_PREFIX(can_be_null) : 1;	// 如果此模式與空字符串不匹配，則爲0，否則爲1
  /* If REGS_UNALLOCATED, allocate space in the `regs' structure
     for `max (RE_NREGS, re_nsub + 1)' groups.
     If REGS_REALLOCATE, reallocate space if necessary.
     If REGS_FIXED, use what's there.  */
    	#ifdef __USE_GNU
    	# define REGS_UNALLOCATED 0
    	# define REGS_REALLOCATE 1
    	# define REGS_FIXED 2
    	#endif
  	unsigned __REPB_PREFIX(regs_allocated) : 2;
     /* Set to zero when `regex_compile' compiles a pattern; set to one
    	  by `re_compile_fastmap' if it updates the fastmap.  */
  	unsigned __REPB_PREFIX(fastmap_accurate) : 1;
     /* If set, `re_match_2' does not return information about subexpressions.  */
  	unsigned __REPB_PREFIX(no_sub) : 1;
     /* If set, a beginning-of-line anchor doesn't match at the beginning of the string.  */
  	unsigned __REPB_PREFIX(not_bol) : 1;
  	/* Similarly for an end-of-line anchor.  */
  	unsigned __REPB_PREFIX(not_eol) : 1;
  	/* If true, an anchor at a newline matches.  */
  	unsigned __REPB_PREFIX(newline_anchor) : 1;
  }

• regcomp : 編譯生成正則表達式，

  int regcomp(regex_t *preg, const char *regex, int cflags)

  參數介紹：
    preg：之前定義的 regex_t 結構體變量地址，用來存儲編譯後的正則表達式
    regex：寫好的正則表達式
    cflags：表示要編譯的正則類型
      REG_EXTENDED 以功能更加強大的擴展正則表達式的方式進行匹配
      REG_ICASE 匹配字母時忽略大小寫
      REG_NOSUB 不用存儲匹配後的結果
      REG_NEWLINE 識別換行符，’^’ 行首和行尾 ‘$’
• regexec：判斷一個字符串是否與之前 regcomp 生成的正則匹配，匹配成功返回 0，失敗返回 REG_NOMATCH

  int regexec(const regex_t *preg, const char *string, size_t nmatch, \
  			regmatch_t pmatch[], int eflags); 

  參數介紹：
    string：待匹配的字符串
    nmatch：regmatch_t 結構體數組的長度
    pmatch[]：regmatch_t 結構體數組，存放匹配字符串的位置信息
    eflag：有REG_NOTBOL 和 REG_NOTEOL
• regfree：當使用完編譯好的正則表達式後，或者要重新編譯其他正則表達式的時候，用這個函數清空compiled指向的regex_t結構體的內容，如果需要重新編譯，一定要清空regex_t結構體

  void regfree(regex_t *preg);

• regerror：當執行regcomp 或者regexec 產生錯誤的時候，就可以調用這個函數而返回一個包含錯誤信息的字符串。

  size_t regerror(int errcode, const regex_t *preg, char *errbuf, \
  				size_t errbuf_size);

  參數介紹：
    errcode：是由regcomp 和 regexec 函數返回的錯誤代號
    errbuf：指向存放錯誤信息的字符串的內存空間
    errbuf_size：errbuf 的長度

四、C代碼實現

#include <stdio.h> 
#include <string.h>
#include <regex.h>
#include <sys/types.h>
#define ERROR_SIZE 256
char errbuf[ERROR_SIZE] = {0};

static void check_Ip_Format(regex_t *ipreg, const char *ip_str)
{
	regmatch_t pmatch[1];
	const size_t nmatch = 1;
	int status = regexec(ipreg, ip_str, nmatch, pmatch, 0);
	if(status == 0) {
		printf("Match Successful!\n");
	}
	else if(status == REG_NOMATCH) {
		regerror(status, ipreg, errbuf, ERROR_SIZE);	
		printf("%s\n", errbuf);
		memset(errbuf, 0, ERROR_SIZE);
	}
	return;	
}
int main()
{
	// 999.999.999.999
	char ip_str[20] = {0};
	char *ip_format = "^[0-9]{1,3}[.][0-9]{1,3}[.][0-9]{1,3}[.][0-9]{1,3}$";
	// 編譯正則表達式
	regex_t ipreg;
	int reg = regcomp(&ipreg, ip_format, REG_EXTENDED);
	if(reg != 0) {
		regerror(reg, &ipreg, errbuf, ERROR_SIZE);	
		printf("%s\n", errbuf);
		memset(errbuf, 0, ERROR_SIZE);
		return 0;
	}
	while(1) {
		memset(ip_str, 0, 16);
		printf("Please input IP adderss: ");
		scanf("%s", ip_str);
		if(strstr(ip_str, "end")) {
			printf("Stop!!!\n");
			break;
		}
		check_Ip_Format(&ipreg, ip_str);
	}
	regfree(&ipreg);
	return 0;
}

五、執行結果

上面程序能夠匹配出用戶輸入的 ip 是否是數字，並且是否滿足標準IP格式，具體數字大小可以另行判斷