文字列

[C++] 正規表現でパターンに合う文字列を抽出する方法

C++では、正規表現を使用してパターンに合う文字列を抽出するには、標準ライブラリの<regex>を利用します。

主にstd::regexでパターンを定義し、std::smatch(文字列用)やstd::cmatch(C文字列用)を使ってマッチ結果を格納します。

std::regex_searchは部分一致を、std::regex_matchは完全一致を確認します。

また、std::sregex_iteratorを使うと、複数の一致を反復処理で取得可能です。

目次から探す

正規表現の基本
- 正規表現の構文
- C++での正規表現の使用例
パターンに合う文字列を抽出する方法
実践的な使用例
エラー処理とデバッグ
まとめ

正規表現の基本

正規表現(Regular Expression)は、文字列のパターンを定義するための強力なツールです。

C++では、<regex>ヘッダーを使用して正規表現を扱います。

正規表現を使うことで、特定のパターンにマッチする文字列を簡単に検索、抽出、置換することができます。

以下に、正規表現の基本的な構文とその使い方を説明します。

正規表現の構文

正規表現には、さまざまな特殊文字や構文があります。

以下は、よく使われる構文の一部です。

構文	説明
`.`	任意の1文字
`*`	直前の文字が0回以上繰り返す
`+`	直前の文字が1回以上繰り返す
`?`	直前の文字が0回または1回
`^`	行の先頭を示す
`$`	行の末尾を示す
`[]`	指定した文字のいずれか1文字
`\|`	複数のパターンのいずれかにマッチ

C++での正規表現の使用例

以下は、C++で正規表現を使用して特定のパターンにマッチする文字列を抽出する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。C++は強力です。";
    std::regex pattern("C\\+\\+"); // C++のパターンを定義
    // 正規表現にマッチする部分を検索
    std::smatch matches;
    if (std::regex_search(text, matches, pattern)) {
        std::cout << "マッチした文字列: " << matches[0] << std::endl; // マッチした文字列を出力
    } else {
        std::cout << "マッチしませんでした。" << std::endl; // マッチしなかった場合
    }
    return 0;
}

マッチした文字列: C++

このコードでは、文字列textの中からC++というパターンを検索しています。

std::regex_search関数を使用して、パターンにマッチする部分を見つけ、マッチした文字列を出力しています。

正規表現を使うことで、特定の文字列を簡単に抽出することができます。

パターンに合う文字列を抽出する方法

C++において、正規表現を使用して特定のパターンに合う文字列を抽出する方法は非常に便利です。

ここでは、std::regexを使った具体的な手法を解説します。

主に、std::regex_searchとstd::regex_matchの2つの関数を使用します。

std::regex_searchとstd::regex_matchの違い

関数名	説明
`std::regex_search`	文字列の中にパターンが含まれているかを検索する
`std::regex_match`	文字列全体がパターンにマッチするかを確認する

std::regex_searchの使用例

std::regex_searchを使用すると、文字列の中に特定のパターンが含まれているかどうかを調べることができます。

以下はそのサンプルコードです。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    std::string text = "今日は晴れです。明日は雨が降るかもしれません。";
    std::regex pattern("晴れ"); // "晴れ"というパターンを定義
    // 正規表現にマッチする部分を検索
    if (std::regex_search(text, pattern)) {
        std::cout << "パターンが見つかりました。" << std::endl; // マッチした場合
    } else {
        std::cout << "パターンは見つかりませんでした。" << std::endl; // マッチしなかった場合
    }
    return 0;
}

パターンが見つかりました。

このコードでは、文字列textの中に「晴れ」という単語が含まれているかを確認しています。

std::regex_searchを使うことで、部分一致を簡単にチェックできます。

std::regex_matchの使用例

std::regex_matchは、文字列全体がパターンに一致するかどうかを確認するために使用します。

以下はそのサンプルコードです。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    std::string text = "12345"; // 数字のみの文字列
    std::regex pattern("^[0-9]+$"); // 数字のみのパターンを定義
    // 文字列全体がパターンにマッチするかを確認
    if (std::regex_match(text, pattern)) {
        std::cout << "文字列は数字のみです。" << std::endl; // マッチした場合
    } else {
        std::cout << "文字列には数字以外の文字が含まれています。" << std::endl; // マッチしなかった場合
    }
    return 0;
}

文字列は数字のみです。

このコードでは、文字列textが数字のみで構成されているかを確認しています。

std::regex_matchを使用することで、全体一致を簡単にチェックできます。

正規表現を使うことで、特定のパターンに合う文字列を効率的に抽出することができます。

std::regex_searchは部分一致を、std::regex_matchは全体一致を確認するために使用します。

これらの機能を活用することで、文字列処理がより柔軟になります。

実践的な使用例

正規表現は、さまざまな場面で活用できます。

ここでは、C++における正規表現の実践的な使用例をいくつか紹介します。

具体的には、メールアドレスの検証、電話番号の抽出、特定の単語の置換を行います。

1. メールアドレスの検証

メールアドレスが正しい形式であるかを確認するために、正規表現を使用します。

以下はそのサンプルコードです。

#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"(^[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\.[a-zA-Z]{2,}$)"); // メールアドレスのパターンを定義
    // メールアドレスが正しい形式かを確認
    if (std::regex_match(email, pattern)) {
        std::cout << "有効なメールアドレスです。" << std::endl; // マッチした場合
    } else {
        std::cout << "無効なメールアドレスです。" << std::endl; // マッチしなかった場合
    }
    return 0;
}

有効なメールアドレスです。

このコードでは、メールアドレスが正しい形式であるかを確認しています。

正規表現を使うことで、複雑なパターンを簡単に検証できます。

2. 電話番号の抽出

テキストから電話番号を抽出する例です。

以下のサンプルコードでは、特定の形式の電話番号を検索します。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    std::string text = "連絡先は090-1234-5678と03-9876-5432です。"; // 検索対象のテキスト
    std::regex pattern(R"((\d{2,4}-\d{2,4}-\d{4}))"); // 電話番号のパターンを定義
    // テキストから電話番号を抽出
    std::sregex_iterator it(text.begin(), text.end(), pattern);
    std::sregex_iterator end;
    while (it != end) {
        std::cout << "見つかった電話番号: " << it->str() << std::endl; // 抽出した電話番号を出力
        ++it;
    }
    return 0;
}

見つかった電話番号: 090-1234-5678
見つかった電話番号: 03-9876-5432

このコードでは、テキスト内から電話番号を抽出しています。

std::sregex_iteratorを使用することで、マッチしたすべての電話番号を簡単に取得できます。

3. 特定の単語の置換

テキスト内の特定の単語を別の単語に置換する例です。

以下のサンプルコードでは、 C++ を「C言語」に置換します。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    std::string text = "C++は強力なプログラミング言語です。C++は多くの分野で使用されています。";
    std::regex pattern("C\\+\\+"); // 置換対象のパターンを定義
    // 特定の単語を置換
    std::string replacedText = std::regex_replace(text, pattern, "C言語"); // 置換を実行
    std::cout << "置換後のテキスト: " << replacedText << std::endl; // 置換後のテキストを出力
    return 0;
}

置換後のテキスト: C言語は強力なプログラミング言語です。C言語は多くの分野で使用されています。

このコードでは、テキスト内の C++ を「C言語」に置換しています。

std::regex_replaceを使用することで、簡単に文字列の置換が可能です。

正規表現を使用することで、メールアドレスの検証、電話番号の抽出、特定の単語の置換など、さまざまな文字列処理を効率的に行うことができます。

これらの実践的な例を参考に、正規表現を活用してみてください。

エラー処理とデバッグ

正規表現を使用する際には、エラー処理やデバッグが重要です。

正規表現のパターンが正しくない場合や、意図しない結果が得られた場合に備えて、適切なエラーハンドリングを行うことが求められます。

ここでは、C++における正規表現のエラー処理とデバッグの方法を解説します。

1. 正規表現のコンパイルエラー

正規表現のパターンが不正な場合、std::regexのコンストラクタで例外がスローされます。

この場合、std::regex_errorをキャッチしてエラーメッセージを表示することができます。

以下はそのサンプルコードです。

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
int main() {
    try {
        std::regex pattern("[a-z"); // 不正な正規表現(閉じカッコがない)
    } catch (const std::regex_error& e) {
        std::cerr << "正規表現エラー: " << e.what() << std::endl; // エラーメッセージを表示
    }
    return 0;
}

正規表現エラー: regex_error

このコードでは、不正な正規表現を定義し、例外をキャッチしてエラーメッセージを表示しています。

正規表現のパターンを作成する際には、常にこのようなエラーハンドリングを行うことが重要です。

2. マッチ結果の確認

正規表現を使用して文字列を検索する際、マッチ結果が期待通りであるかを確認することも重要です。

std::smatchやstd::cmatchを使用して、マッチした部分を確認できます。

以下はその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("C\\+\\+"); // C++のパターンを定義
    std::smatch matches; // マッチ結果を格納する変数
    // 正規表現にマッチする部分を検索
    if (std::regex_search(text, matches, pattern)) {
        std::cout << "マッチした文字列: " << matches[0] << std::endl; // マッチした文字列を出力
    } else {
        std::cout << "マッチしませんでした。" << std::endl; // マッチしなかった場合
    }
    return 0;
}

マッチした文字列: C++

このコードでは、マッチ結果を確認し、マッチした文字列を出力しています。

マッチ結果が期待通りでない場合は、正規表現のパターンを見直す必要があります。

3. デバッグのための出力

正規表現のデバッグを行う際には、マッチ結果やパターンを出力することが有効です。

以下は、デバッグ用にマッチ結果を詳細に出力する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("C\\+\\+"); // C++のパターンを定義
    std::smatch matches; // マッチ結果を格納する変数
    // 正規表現にマッチする部分を検索
    if (std::regex_search(text, matches, pattern)) {
        std::cout << "マッチした文字列: " << matches[0] << std::endl; // マッチした文字列を出力
        std::cout << "マッチ位置: " << matches.position(0) << std::endl; // マッチ位置を出力
        std::cout << "マッチ長さ: " << matches.length(0) << std::endl; // マッチの長さを出力
    } else {
        std::cout << "マッチしませんでした。" << std::endl; // マッチしなかった場合
    }
    return 0;
}

マッチした文字列: C++
マッチ位置: 0
マッチ長さ: 2

このコードでは、マッチした文字列の位置や長さを出力しています。

これにより、正規表現の動作をより詳細に理解することができます。

正規表現を使用する際には、エラー処理やデバッグが重要です。

正規表現のパターンが正しいかを確認し、マッチ結果を適切に処理することで、意図した通りの動作を実現できます。

エラーハンドリングやデバッグのテクニックを活用して、正規表現を効果的に利用しましょう。

まとめ

この記事では、C++における正規表現の基本から、パターンに合う文字列を抽出する方法、実践的な使用例、エラー処理とデバッグのテクニックまで幅広く解説しました。

正規表現を活用することで、文字列処理がより効率的かつ柔軟に行えるようになりますので、ぜひ実際のプログラムに取り入れてみてください。

正規表現の力を活かして、より高度な文字列操作を実現していきましょう。

正規表現の基本

正規表現の構文

C++での正規表現の使用例

パターンに合う文字列を抽出する方法

std::regex_searchとstd::regex_matchの違い

std::regex_searchの使用例

std::regex_matchの使用例

実践的な使用例

1. メールアドレスの検証

2. 電話番号の抽出

3. 特定の単語の置換

エラー処理とデバッグ

1. 正規表現のコンパイルエラー

2. マッチ結果の確認

3. デバッグのための出力

まとめ

関連記事