[C++] 正規表現の一覧

C++で正規表現を扱うには、標準ライブラリの<regex>ヘッダーを使用します。

主な正規表現のパターンには、文字クラス(例: [a-z]で小文字アルファベット)、量指定子(例: *で0回以上、+で1回以上)、アンカー(例: ^で行頭、$で行末)、エスケープシーケンス(例: \dで数字)などがあります。

C++ではstd::regexクラスを用いて正規表現を定義し、std::regex_matchやstd::regex_searchでマッチングを行います。

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正規表現とは何か

正規表現(Regular Expression)は、文字列のパターンを表現するための特別な記法です。

主に文字列の検索や置換、検証に使用されます。

C++では、標準ライブラリの <regex> ヘッダを使用して正規表現を扱うことができます。

正規表現を使うことで、特定の形式の文字列を簡単に見つけたり、操作したりすることが可能になります。

正規表現の基本的な用途

文字列の検索: 特定のパターンに一致する文字列を探す。
文字列の置換: 一致した部分を別の文字列に置き換える。
文字列の検証: 入力が特定の形式に従っているか確認する。

正規表現の基本構文

正規表現は、特定の文字や記号を組み合わせてパターンを作成します。

以下は、一般的な正規表現の構文の一部です。

記号	説明	例
`.`	任意の1文字	`a.b`(`a`と`b`の間に任意の1文字)
`*`	直前の文字が0回以上出現	`ab*`(`a`の後に`b`が0回以上)
`+`	直前の文字が1回以上出現	`ab+`(`a`の後に`b`が1回以上)
`?`	直前の文字が0回または1回	`ab?`(`a`の後に`b`が0回または1回)
`[]`	文字クラス	`[abc]`(`a`、`b`、または`c`のいずれか)
`^`	行の先頭	`^abc`(行の先頭に`abc`)
`$`	行の末尾	`abc$`(行の末尾に`abc`)

正規表現は非常に強力ですが、複雑なパターンを扱う際には注意が必要です。

特に、パフォーマンスや可読性に影響を与えることがあります。

次のセクションでは、C++で正規表現を扱うための主要なクラスと関数について詳しく見ていきます。

C++で使用できる正規表現の基本構文

C++では、正規表現を扱うために <regex> ヘッダを使用します。

このヘッダには、正規表現を操作するためのクラスや関数が含まれています。

以下に、C++で使用できる正規表現の基本構文とその使い方を説明します。

主要なクラス

std::regex: 正規表現パターンを表現するクラス。
std::smatch: 文字列の検索結果を格納するためのクラス(文字列のマッチングに使用)。
std::regex_match: 文字列全体が正規表現に一致するかを確認する関数。
std::regex_search: 文字列の一部が正規表現に一致するかを確認する関数。
std::regex_replace: 一致した部分を別の文字列に置き換える関数。

基本的な使用例

以下は、C++で正規表現を使用する基本的なサンプルコードです。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    std::string text = "C++はプログラミング言語です。";
    std::regex pattern("プログラミング"); // 正規表現パターンを定義
    // 正規表現で文字列を検索
    if (std::regex_search(text, pattern)) {
        std::cout << "パターンが見つかりました。" << std::endl; // 一致した場合の出力
    } else {
        std::cout << "パターンは見つかりませんでした。" << std::endl; // 一致しない場合の出力
    }
    return 0;
}

このコードでは、文字列 text の中に「プログラミング」という単語が含まれているかを正規表現を使って確認しています。

std::regex_search関数を使用して、パターンが見つかった場合にはメッセージを表示します。

正規表現のパターンの例

以下は、C++で使用できる正規表現のパターンの例です。

パターン	説明
`\\d`	数字(0-9)
`\\D`	数字以外の文字
`\\w`	英数字またはアンダースコア
`\\W`	英数字以外の文字
`\\s`	空白文字(スペース、タブなど)
`\\S`	空白以外の文字

これらの基本構文を理解することで、C++での正規表現の使用がより効果的になります。

次のセクションでは、C++で正規表現を扱うための主要なクラスと関数について詳しく見ていきます。

C++で正規表現を扱うための主要なクラスと関数

C++の <regex> ヘッダには、正規表現を扱うためのさまざまなクラスと関数が用意されています。

これらを使うことで、文字列の検索や置換、検証を簡単に行うことができます。

以下に、主要なクラスと関数を紹介します。

主要なクラス

クラス名	説明
`std::regex`	正規表現パターンを表現するクラス。
`std::smatch`	文字列の検索結果を格納するためのクラス。
`std::cmatch`	Cスタイルの文字列`const char*`用のマッチ結果を格納するクラス。
`std::match_results`	マッチ結果を格納するための基本クラス。 `std::smatch` や `std::cmatch` の基底クラス。

主要な関数

関数名	説明
`std::regex_match`	文字列全体が正規表現に一致するか確認する。
`std::regex_search`	文字列の一部が正規表現に一致するか確認する。
`std::regex_replace`	一致した部分を別の文字列に置き換える。

以下は、これらのクラスと関数を使用したサンプルコードです。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    std::string text = "C++はプログラミング言語です。";
    std::regex pattern("プログラミング"); // 正規表現パターンを定義
    std::smatch match; // マッチ結果を格納するためのオブジェクト
    // 正規表現で文字列を検索
    if (std::regex_search(text, match, pattern)) {
        std::cout << "パターンが見つかりました: " << match.str() << std::endl; // 一致した部分を表示
    } else {
        std::cout << "パターンは見つかりませんでした。" << std::endl; // 一致しない場合の出力
    }
    // 一致した部分を置き換える
    std::string replacedText = std::regex_replace(text, pattern, "C++言語"); // 置き換え
    std::cout << "置き換え後の文字列: " << replacedText << std::endl; // 置き換え後の文字列を表示
    return 0;
}

このコードでは、文字列 text の中に「プログラミング」という単語が含まれているかを確認し、一致した場合にはその部分を表示します。

また、std::regex_replace を使用して、一致した部分を「C++言語」に置き換えた結果を表示します。

これらのクラスと関数を使うことで、C++での正規表現の操作が容易になります。

次のセクションでは、実践的な正規表現の例を紹介します。

実践的な正規表現の例

正規表現は、さまざまな場面で活用できます。

ここでは、C++を使った実践的な正規表現の例をいくつか紹介します。

これにより、正規表現の具体的な使い方を理解しやすくなります。

1. メールアドレスの検証

メールアドレスが正しい形式かどうかを確認するための正規表現を使用します。

以下のコードは、メールアドレスの検証を行います。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    std::string email = "example@example.com"; // 検証するメールアドレス
    std::regex pattern(R"((\w+)(\.\w+)*@(\w+)(\.\w+)+)"); // メールアドレスの正規表現パターン
    // メールアドレスの検証
    if (std::regex_match(email, pattern)) {
        std::cout << "有効なメールアドレスです。" << std::endl; // 一致した場合の出力
    } else {
        std::cout << "無効なメールアドレスです。" << std::endl; // 一致しない場合の出力
    }
    return 0;
}

このコードでは、メールアドレスの形式が正しいかどうかを確認します。

正規表現パターンは、一般的なメールアドレスの形式に基づいています。

2. 電話番号のフォーマット

電話番号が特定の形式(例: 123-456-7890)に従っているかを確認する例です。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    std::string phoneNumber = "123-456-7890"; // 検証する電話番号
    std::regex pattern(R"(\d{3}-\d{3}-\d{4})"); // 電話番号の正規表現パターン
    // 電話番号の検証
    if (std::regex_match(phoneNumber, pattern)) {
        std::cout << "有効な電話番号です。" << std::endl; // 一致した場合の出力
    } else {
        std::cout << "無効な電話番号です。" << std::endl; // 一致しない場合の出力
    }
    return 0;
}

このコードでは、電話番号が XXX-XXX-XXXX の形式に一致するかどうかを確認します。

3. 特定の単語の置き換え

文章中の特定の単語を別の単語に置き換える例です。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    std::string text = "C++は素晴らしいプログラミング言語です。"; // 元の文章
    std::regex pattern("素晴らしい"); // 置き換え対象の単語
    std::string replacedText = std::regex_replace(text, pattern, "優れた"); // 置き換え
    std::cout << "置き換え後の文章: " << replacedText << std::endl; // 置き換え後の文章を表示
    return 0;
}

このコードでは、「素晴らしい」という単語を「優れた」に置き換えています。

4. 複数のパターンを使った検索

複数のパターンを使って、特定の文字列を検索する例です。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    std::string text = "C++とPythonは人気のプログラミング言語です。"; // 検索対象の文章
    std::regex pattern(R"(C\+\+|Python)"); // C++またはPythonを検索する正規表現パターン
    std::smatch match; // マッチ結果を格納するオブジェクト
    // 正規表現で文字列を検索
    while (std::regex_search(text, match, pattern)) {
        std::cout << "見つかった言語: " << match.str() << std::endl; // 一致した部分を表示
        text = match.suffix().str(); // 残りの文字列を更新
    }
    return 0;
}

このコードでは、文章中に C++ または Python が含まれているかを確認し、一致した部分を表示します。

これらの例を通じて、C++における正規表現の実践的な使い方を理解できるでしょう。

次のセクションでは、正規表現のパフォーマンスと注意点について説明します。