C语言正则匹配IP实例详解

  在实际开发中，作一些字符串的匹配时，使用正则表达式来过滤匹配，代码更加简洁、匹配更加精准。为此，想到引入一个问题来总结记录一下 Linux C 中正则表达式的使用方法。

一、问题描述

  要求用户输入一串类似 IP地址 的字符串，该程序通过调用C库提供的正则表达式接口来实现判断用户输入的 IP 是否合法。

二、匹配 IP地址正则表达式

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

注意：此表达式只匹配正确的 IP格式，标准IP为 [0-255].[0-255].[0-255].[255]，不判断用户输入的IP值大小，即用户输入 999.999.999.999 时，正则匹配为正确的 IP格式，实际 ip值的大小可通过在程序中判断是否为 【0-255】。

三、正则函数接口

C正则函数声明头文件为： <sys/types.h> 和 <regex.h>

• 首先声明一个 regex_t preg; 结构体变量，用来存放编译后的正则表达式，定义在 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);		//保存已编译模式的存储空间
  	unsigned long int __REPB_PREFIX(allocated);	//*buffer指向空间的字节数
  	unsigned long int __REPB_PREFIX(used); 		// 实际buffer使用的字节数
  	reg_syntax_t __REPB_PREFIX(syntax);			// 被编译正则的语法设置
  	char *__REPB_PREFIX(fastmap);				//指向快速映射的指针
  __RE_TRANSLATE_TYPE __REPB_PREFIX(translate);	//转换模式类型
  	size_t re_nsub;		// 用来存储正则表达式中的子正则表达式的个数
  	unsigned __REPB_PREFIX(can_be_null) : 1;	// 如果此模式与空字符串不匹配，则为0，否则为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 : 编译生成正则表达式，

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

  参数介绍：
    preg：之前定义的 regex_t 结构体变量地址，用来存储编译后的正则表达式
    regex：写好的正则表达式
    cflags：表示要编译的正则类型
      REG_EXTENDED 以功能更加强大的扩展正则表达式的方式进行匹配
      REG_ICASE 匹配字母时忽略大小写
      REG_NOSUB 不用存储匹配后的结果
      REG_NEWLINE 识别换行符，’^’ 行首和行尾 ‘$’
• regexec：判断一个字符串是否与之前 regcomp 生成的正则匹配，匹配成功返回 0，失败返回 REG_NOMATCH

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

  参数介绍：
    string：待匹配的字符串
    nmatch：regmatch_t 结构体数组的长度
    pmatch[]：regmatch_t 结构体数组，存放匹配字符串的位置信息
    eflag：有REG_NOTBOL 和 REG_NOTEOL
• regfree：当使用完编译好的正则表达式后，或者要重新编译其他正则表达式的时候，用这个函数清空compiled指向的regex_t结构体的内容，如果需要重新编译，一定要清空regex_t结构体

  void regfree(regex_t *preg);

• regerror：当执行regcomp 或者regexec 产生错误的时候，就可以调用这个函数而返回一个包含错误信息的字符串。

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

  参数介绍：
    errcode：是由regcomp 和 regexec 函数返回的错误代号
    errbuf：指向存放错误信息的字符串的内存空间
    errbuf_size：errbuf 的长度

四、C代码实现

#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}$";
	// 编译正则表达式
	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、执行结果

上面程序能够匹配出用户输入的 ip 是否是数字，并且是否满足标准IP格式，具体数字大小可以另行判断