小议正则表达式效率 贪婪、非贪婪与回溯


先扫盲一下什么是正则表达式的贪婪,什么是非贪婪?或者说什么是匹配优先量词,什么是忽略优先量词?
好吧,我也不知道概念是什么,来举个例子吧。
某同学想过滤之间的内容,那是这么写正则以及程序的。

复制代码 代码如下:

$str = preg_replace('%<script>.+?</script>%i','',$str);//非贪婪

看起来,好像没什么问题,其实则不然。若
复制代码 代码如下:

$str = '<script<script>alert(document.cookie)</script>>alert(document.cookie)</script>';

那么经过上面的程序处理,其结果为
复制代码 代码如下:

$str = '<script<script>alert(document.cookie)</script>>alert(document.cookie)</script>';
$str = preg_replace('%<script>.+?</script>%i','',$str);//非贪婪
print_r($str);
//$str 输出为 <script>alert(document.cookie)</script>

仍然达不到他想要的效果。上面的就是非贪婪,也有的叫惰性。其标志非贪婪的标识为量数元字符后面加? ,比如 +?、*?、??(比较特殊,以后的BLOG中,我会写到)等。即标识非贪婪,如果不写?就是贪婪。比如
复制代码 代码如下:

$str = '<script<script>alert(document.cookie)</script>>alert(document.cookie)</script>';
$str = preg_replace('%<script>.+</script>%i','',$str);//非贪婪
print_r($str);
//$str 输出为 <script 只有这些了,好像还是不太合适,哈,您知道如何重写那个正则吗?

以上为贪婪,非贪婪的区别介绍。下面,聊下贪婪、非贪婪引起的回溯问题。先看个小例子。
正则表达式为\w*(\d+),字符串为cfc456n,那么,这个正则匹配的$1是多少??

如果您回答是 456,那么,恭喜你,回答错了,其结果不是456,而是6,您知道为什么吗?

CFC4N来解释一下,当正则引擎用正则\w*(\d+)去匹配字符串cfc456n时,会先用\w*去匹配字符串cfc456n,首先,\w*会匹配字符串cfc456n的所有字符,然后再交给\d+去匹配剩下的字符串,而剩下的没了,这时,\w*规则会不情愿的吐出一个字符,给\d+去匹配,同时,在吐出字符之前,记录一个点,这个点,就是用于回溯的点,然后\d+去匹配n,发现并不能匹配成功,会再次要求\w*再吐出一个字符,\w*会先再次记录一个回溯的点,再吐出一个字符。这时,\w* 匹配的结果只有cfc45了,已经吐出6n了,\d+再去匹配6,发现匹配成功,则会通知引擎,匹配成功了,就直接显示出来了。所以,(\d+)的结果是6,而不是456。

当上面的正则表达式改为 \w*?(\d+)(注意,此处为非贪婪),字符串仍然为cfc456n,那么,这时候,正则匹配的$1是多少??
甲同学回答:结果是 456。
嗯,是的,正确,是456,CFC4N弱弱的问下,为什么是456 呢?
我在来解释一下 为什么是456
正则表达式有条规则,是量词优先匹配,所以\w*?会先去匹配字符串cfc456,由于\w*?是非贪婪,正则引擎会用表达式\w+?每次仅匹配一个字符串,然后再将控制权交给后面的\d+去匹配下一个字符,同时,记录一个点,用于在匹配不成功的时候,返回这里,再次匹配,也就是回溯点。由于\w后面是量词是*,*表示0到无数次,所以,首先是0次,也就是\w*?匹配个空,记录回溯点,将控制权交给\d+,\d+去匹配cfc456n的第一个字符c,然后,匹配失败,于是乎,接着讲控制权交给\w*?去匹配cfc456n的c,\w*?匹配c成功,由于是非贪婪,所以,他每次只匹配一个字符,记录回溯点,然后再将控制权交给\d+匹配f,接着,\d+匹配f再失败,再把控制权给\w*?,\w*?再匹配c,记录回溯点(这时\w*?匹配结果是cfc了),再把控制权给\d+,\d+去匹配4,匹配成功,然后,由于量词是+,就是1到无数次,所以,接着往后匹配,再匹配5,成功,再接着,再匹配6,成功,再接着,继续匹配操作,下一个字符是n,匹配失败,这时,\d+会吧控制权交出去。由于\d+后面已经没有正则表达式了,所以,整个正则表达式宣告匹配完成,其结果就是 cfc456, 其中第一组结果是456。亲爱的同学,您明白刚刚的题目的结果,为什么是456了吗?

好了,您是否从上面的例子了解了贪婪,非贪婪的匹配原理了?那您是否明白您在什么时候需要使用贪婪,非贪婪去处理您的字符串了?
鸟哥的文章里讲到针对
表达式、程序为
复制代码 代码如下:

$reg = "/<script>.*?<\/script>/is";
$str = "<script>********</script>"; //长度大于100014
$ret = preg_repalce($reg, "", $str); //返回NULL

其原因就是回溯太多了,直到造成耗尽栈空间爆栈。

再来看个例子。
字符串
复制代码 代码如下:

$str = '<script>123456</script>';

正则表达式为
复制代码 代码如下:

$strRegex1 = '%<script>.+<\/script>%';
$strRegex2 = '%<script>.+?<\/script>%';
$strRegex3 = '%<script>(?:(?!<\/script>).)+<\/script>%';

这三个正则,分别会造成几次回溯呢??

答案见下篇 PHP正则表达式的效率:回溯与固化分组



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