PHP и регулярные выражения: азы для новичков

В преддверии старта нового потока по курсу «Backend-разработчик на PHP», а также смежного с ним курса «Framework Laravel», хотим поделиться статьей, которую подготовил наш внештатный автор.

Внимание! данная статья не имеет отношения к программе курса и будет полезна только для новичков. Для получения более углубленных знаний приглашаем вас посетить бесплатный двухдневный онлайн интенсив по теме: «Создание Telegram-бота для заказа кофе в заведении и оплаты онлайн». Второй день интенсива будет проходить тут.

---

Всем привет! Всех с наступившим [20]{2,}0 годом. Сегодня я хочу затронуть тему, которая иногда является темой для шуток от «Да зачем тебе все это учить, если есть уже есть готовые решения» до «может тебе еще и весь Perl выучить?». Однако время идет, множество программистов начинают осваивать регулярные выражения, а на Хабре нет ни одной свежей (хоть регулярные выражения не слишком изменились за последнее время) статьи на этой тематику. Пришло время написать ещё одну!

Регулярные выражения в отрыве от их конкретной реализации

Регулярные выражения (обозначаемые в английском как RegEx или как regex) являются инструментальным средством, которое применяется для различных вариантов изучения и обработки текста: поиска, проверки, поиска и замены того или иного элемента, состоящего из букв или цифр (или любых других символов, в том числе специальных символов и символов пунктуации). Изначально регулярные выражения пришли в мир программирования из среды научных исследований, которые проводились в 50-е годы в области математики.

Спустя десятилетия принципы и идеи были перенесены в среду операционной системы UNIX (в частности вошли в утилиту grep) и были реализованы в языке программирования Perl, который на заре интернета широко использовался на бэкенде (и по сей день используется, но уже меньше) для такой задачи, как, например, валидация форм.

Если они вроде простые, тогда почему такие страшные на первый взгляд?

На самом деле любое выражение может быть «регулярным» и применяться для проверки или поиска каких-либо символов. Например, слова Pavel или [e-mail] тоже могут использоваться как регулярки, только, понятное дело, в довольно узком ключе. Для проверки работы регулярных выражений в среде PHP без запуска своего сервера или хостинга вы можете воспользоваться следующим онлайн сервисом (вот только на нем у меня не работала обработка русских символов). Для начала в качестве регулярного выражения мы используем просто Pavel.

Положим у нас есть следующий текст:

Pavel knows too much. Pavel using nginx and he’s not rambler.

Сейчас регулярные выражения нашли оба вхождения слова Pavel. Здорово, но звучит не очень полезно (разве что только вы зачем-то пытаетесь проанализировать что-то вроде количества упоминания слова сударь в Войне и Мире через Vim и Python, но тогда у меня к вам вопросов нет).

Вариативность выражения

Если ваше регулярное выражение вариативно (например, вам известна только некоторая его часть и нужно найти количество вхождений годов, начиная от 2000 и заканчивая 2099), то мы можем использовать следующее регулярное выражение: 20..

Текст: Молодые писатели пишут много чего. Например писатель 2002 года рождения очень отличается от 2008 и 2012

Здесь у нас с помощью регулярного выражения найдутся все годы, но пока в этом нет никакого смысла. Скорее всего нам не нужны годы дальше 2012 (хотя молодые писатели младше 8 лет могут обидеться, но не об этом сейчас). Стоит изучить наборы символов, но об этом попозже, потому как сейчас поговорим про другую важную часть регулярных выражений: экранирование метасимволов.

Представим, что нам нужно найти количество вхождений файлов с расширением .doc (допустим, мы экспортируем только определенные файлы загруженные в нашу базу данных). Но ведь точка обозначает просто любой символ? Так как же быть?
Тут к нам на помощь приходит экранирование метасимволов обратным слешем \. Теперь выражение \.doc будет достаточно успешно искать любой текстовое упоминание с расширением .doc:

Регулярное выражение: \.doc

Текст: kursach.doc , nepodozritelneyfail.exe, work.doc, shaprgalka.rtf doc

Как видите, мы успешно можем найти количество файлов с расширением .doc в списке. Однако мы не сможем вытащить полные имена файлов с помощью данного регулярного выражения, например, в массив. Пришло время взглянуть на наборы символов.

Совпадение с целым набором символов

В регулярных выражениях совпадения с набором обеспечивается с помощью метасимволов — квадратных скобочек [ ]. Любые два символа ASII могут быть указаны в качестве начала и конца диапазона. Для простой реализации, положим, мы хотим найти все пронумерованные файлы от 0 до 9 с расширением .jpg.

Регулярное выражение: [0-9]\.jpg

Текст: 1.jpg, 2.jpg, 3.jpg, photo.jpg, anime.jpg, 8.jpg, jkl.jpg

Стоит отметить, что имя файлов из более 1 цифры наше регулярное выражение не охватит. Про множественный выбор будет чуть ниже, а пока представим, что нам вдруг понадобилось добиться обратного результата. Добавим метасимвол ^ (у которого, самое противное, в регулярных выражениях есть аж две функции). Чтобы воспользоваться им как исключением, нужно добавить его именно внутрь нашего набора:

Регулярное выражение: [^0-9]\.jpg

Текст: 1.jpg, 2.jpg, 3.jpg, photo.jpg , anime.jpg , 8.jpg, jkl.jpg

Но без множественного выбора это конечно неполноценные выражения.

Полезные таблицы

Приведем таблицу метасимволов:

\	экранировать метасимвол как обычный символ
^	искать определенный символ именно в начале строки (но только если исключить его из набора [])
$	конец строки
|	альтернатива
()	группировка
\w	все буквенно и цифровые символы (многие руководства почему-то не договаривают про цифровые символы)
\W	тоже самое, только наоборот
\s	любой пробельный символ
\S	любой НЕ пробельный символ

Таблица пробельных метасимволов

[\b]	возврат на один символ
\f	перевод страницы
\n	перевод строки
\r	возрат каретки
\t	табуляция
\v	вертикальная табуляция

Множественный выбор: делаем простую валидацию

Вооружившись полученными знаниями, попробуем сделать регулярное выражение, которое находит, например, слова короче 3 букв (стандартная задача для антиспама). Если мы попробуем использовать следующее регулярное выражение — \w{1,3} (в котором метасимвол \w указывает на любой символ, а фигурные скобки обозначают количество символов от сколько до скольки, то у нас выделятся все символы подряд — нужно как-то обозначить начало и конец слов в тексте. Для этого нам потребуется метасимвол \b.

Регулярное выражение: \b\w{1,3}\b:

Текст: good word
not
egg

Неплохо! Теперь слова короче трех букв не смогут попадать в нашу базу данных. Посмотрим на валидацию почтового адреса:

Регулярное выражение: \w+@\w+\.\w+

Требования: в электронной почте в начале должен быть любой символ (цифры или буквы, ведь электронная почта, которая состоит только из цифр в начале, встречается довольно часто). Потом идет символ @, затем — сколько угодно символов, после чего экранированная точка (т.е. просто точка) и домен первого уровня.

Подробнее рассмотрим повторение символов

Теперь давайте поподробнее разберем, как можно в регулярных выражениях задать повторение символов. К примеру вы хотите найти любые комбинации цифр от 2-6 в тексте:

Регулярное выражение: [2-6]+

Текст: Here are come’s 89 different 234 digits 24 .

Давайте я приведу таблицу всех квантификаторов метасимволов:

*	символы повторяются 0 и до бесконечности
+	повторяются от 1 и до бесконечности
{n}	повторяются точно n раз
{n,}	от n и до бесконечности
{n1, n2}	от n1 и до n2 раз точно
?	0 или 1 символ, не больше

В применении квантификаторов нет ничего сложного. Кроме одного нюанса: жадные и ленивые квантификаторы. Приведем таблицу:

*	*?
+	+?
{n,}	{n,}?

Ленивые квантификаторы отличаются от жадных тем, что они выхватывают минимальное, а не максимальное количество символов. Представим, что есть у нас задача найти все теги заголовков h1-h6 и их контент, а весь остальной текст не должен быть затронут (я умышленно ввел несуществующий тэг h7, чтобы не мучаться с экранированием хабровских тэгов):

Регулярное выражение: <h[1-7]>.*?<\/h[1-7]>

Текст: <h7> hello </h7> lorem ipsum avada kedavra <h7> buy</h7>

Все сработало успешно, однако только благодаря ленивому квантификатору. В случае применения жадного квантификатора у нас выделился бы весь текст между тегами (полагаю, в иллюстрации это не нуждается).

Границы символьных строк

Границы символьных строк мы уже использовали выше. Приведем здесь более подробную таблицу:

\b	граница слова
\B	не граница слова
\A	начало строки
\Z	конец строки
\G	конец действия

Работа с подвыражениями

Подвыражения в регулярных выражениях делаются с помощью метасимвола группировки ().
Приведем пример регулярного выражения, которое универсально может находить различные вариации IP — адресов.

Регулярное выражение: (((25[0-5])|(2[0-4]\d)|(1\d{2})|(\d{1,2}))\.){3}(((25[0-5]|(2[0-4]\d)|(1\d{2})|(\d{1,2}))))

Текст: 255.255.255.255 просто адрес
191.198.174.192 wikipedia
87.240.190.67 vk
31.13.72.36 facebook

Здесь используется логический оператор | (или), который позволяет нам составить регулярное выражение, которое соответствует правилу, по которому составляются IP- адреса. В IP адресе должно быть от 1 и до 3 цифр, в котором число из трех чисел может начинаться с 1, с 2 (или тогда вторая цифра должна быть в пределах от 0 и до 4), или начинаться с 25, и тогда 3 цифра оказывается в пределах от 0 и до 5. Также между каждой комбинацией цифр должна стоять точка. Используя приведенные выше таблицы, постарайтесь сами расшифровать регулярное выражение сверху. Регулярные выражения в начале пугают своей длинной, но длинные не значит сложные.

Просмотр вперед

Для просмотра выражения на любую комбинацию определенных символов указывается шаблон по которому обнаруживается, но не возвращается, совпадение. По существу, просмотр вперед определяет подвыражение и поэтому он формируется соответствующим образом. Синтаксический шаблон для просмотра вперед состоит из подвыражения, перед которым стоит ?=, а после равно следует сопоставляемый текст.

Приведем конкретную задачу: есть пароль, который должен состоят не менее чем из 7 символов и должен обязательно включать как минимум одну заглавную букву и цифру. Здесь все будет несколько сложнее, потому как пользователь должен иметь возможность поставить заглавную букву как в начале, так и в середине предложения (и тоже самое должно повторяться с буквой).

Следовательно, нам потребуется просмотр выражения вперед. Кроме того, нам нужно разбить на группы знаки. И я хочу ограничить его размеры от 8 и до 22 знаков:

Регулярное выражение: /^(?=.*[a-z])(?=.*[A-Z])(?=.*\d)[a-zA-Z\d]{8,}$/

Текст: Qwerty123
Im789098
weakpassword

Особенности работы регулярных выражений именно в PHP

Для изучения работы регулярных выражений в PHP, изучите функции в официальной документации PCRE (Perl Compatible Regular Expressions) которая доступна на официальном сайте. Выражение должно быть заключено в разделители, например, в прямые слеши.

Разделителем могут выступать произвольные символы, кроме буквенно-цифровых, обратного слеша '\' и нулевого байта. Если символ разделителя встречается в шаблоне, его необходимо экранировать \. В качестве разделителей доступны комбинации, пришедшие из Perl: (), {}, [].

Какие функции используются в php? В пакете PCRE предоставляются следующие функции для поддержки регулярных выражений:

• preg_grep() — выполняет поиск и возвращает массив совпадений.
• preg_match() — выполняет поиск первого совпадения с помощью регулярных выражений
• preg_match_all() — выполняет глобальный поиск с помощью регулярных выражений
• preg_quote() — принимает шаблон и возвращает его экранированную версию
• preg_replace() — выполняет операцию поиска и замены
• preg_replace_callback() — тоже выполняет операцию поиска и замены, но используют callback – функцию для любой конкретной замены
• preg_split() — разбивает символьную строку на подстроки

Для организации совпадения без учета регистра букв служит модификатор i.
С помощью модификатора m можно активировать режим обработки многострочного текста.

Замещающие строки допускается вычислять в виде кода PHP. Для активизации данного режима служит модификатор e.

Во всех функциях preg_replace(), preg_replace_callback() и preg_split() поддерживается дополнительный аргумент, который вводит ограничения на максимальное количество замен или разбиений.

Обратные ссылки могут обозначаться с помощью знака $ (например $1), а в более ранних версиях вместо знака $ применяются знаки \\.
Метасимволы \E, \l, \L, \u и \U не используются (поэтому они и не были упомянуты в этой статье).

Наша статья была бы неполной без классов символов POSIX, которые также работают в PHP (и в общем вполне могут повысить читабельность ваших регулярок, но не все их спешат учить, потому как часто ломают логику выражения).

[[:alnum:]]	Любая буква английского алфавита или цифра
[[:alpha:]]	Любая буква ([a-zA-Z])
[[:blank:]]	Пробельный символ или символ с кодом 0 и 255
[[:digit:]]	Любая цифра ([0-9])
[[:lower:]]	Любая строчная буква английского алфавита ([a-z])
[[:upper:]]	Любая заглавная буква английского алфавита ([A-Z])
[[:punct:]]	Любой знак пунктуации
[[:space:]]	Любой пробельный символ
[[:xdigit:]]	Любая шестнадцатеричная цифра ([0-9a-fA-F])

Под конец приведу пример конкретной реализации регулярных выражений в PHP, используя упомянутые выше реализации. Также я добавил валидацию имени пользователя, чтобы он не смог вводить слишком короткие сочетания букв (ну, положим, это никнеймы, а не имена, имена бывают короче двух букв):

	$pattern_name = '/\w{3,}/';
	$pattern_mail = '/\w+@\w+\.\w+/';
	$pattern_password = '/^(?=.*[a-z])(?=.*[A-Z])(?=.*\d)[a-zA-Z\d]{8,}$/';
	
	if (preg_match($pattern_name, $name) &&
		preg_match($pattern_mail, $mail) &&
		preg_match($pattern_password, $_POST['password'])) {
 # тут происходит, к примеру, регистрация нового пользователя, отправка ему письма, и внесение в базу данных 
		}

Всем спасибо за внимание! Конечно, сегодня мы затронули только часть регулярных выражений и о них можно написать ещё несколько статей. К примеру, мы не поговорили о реализации поиска повторений одинаковых слов в тексте. Но я надеюсь, что полученных знаний хватит, чтобы осмысленно написать свою первую валидацию формы и уже потом перейти к более зубодробительным вещам.

По традиции, несколько полезных ссылок:

Шпаргалка от MIT по регулярным выражениям
Официальная часть документации php по регулярным выражениям.

На этом все. До встречи на интенсиве!
Второй день интенсива пройдет тут