前言
在Linux系统管理与Shell脚本编程中，高效、精准地处理文本是一项核心能力。无论是分析冗长的系统日志、解析复杂的配置文件，还是进行批量文本操作，都离不开强大的文本处理工具。正则表达式（Regular Expression）作为描述字符串模式的通用语言，正是这一切的基石。它搭配grep、sed、awk等文本处理器，可以让我们用简洁的规则完成复杂的查找、过滤、替换和提取任务，从而极大地提升工作效率和脚本的智能化水平。
本章将系统性地介绍正则表达式的基本概念、语法规则及其在Linux环境下的分类（BRE与ERE），并通过大量实例详细讲解最常用的文本搜索工具grep的用法。无论您是初学者还是希望巩固基础，本章内容都将为您打下坚实的文本处理基础，助您解锁Shell编程的更高级技能。
1. 正则表达式
1.1 定义
正则表达式（Regular Expression, regex/regexp/RE）是一种用来描述字符串模式的规则。
功能：检索、替换、过滤符合特定规则的字符串。
1.2 用途
系统日志筛选（如定位“登录失败”“服务启动失败”）
配置文件解析
文本查找替换
脚本编程中的条件匹配
1.3 Linux 正则表达式分类
BRE (基础正则表达式)
传统语法，功能有限
量词
{}需要转义\{n,m\}+,?,()需要转义常用工具：
grep、sed
ERE (扩展正则表达式)
功能更强大，语法简洁
+,?,(),{},|等无需转义常用工具：
egrep(grep -E)、awk
1.4 正则表达式组成
1.4.1 普通字符
字母、数字、标点符号等本身。
1.4.2 BRE 中的元字符 (Metacharacters)
| 字符 | 功能描述 |
|---|---|
| . | **匹配任何单个字符，换行符除外（ 换行符（\n）、回车符（\r）） 例如 a.c 匹配 abc, aac, a-c。 |
| * | 量词：匹配前一个字符（或表达式）零次或多次。 例如 a* 匹配 ""（空）, a, aa, aaa... |
| ^ | 1. 锚点：匹配行的开头。 例如 2. 在[ ]内：表示取反（字符组中第一个字符时） 例如 |
| $ | 锚点：匹配行的结尾。例如 world$ 匹配以 "world" 结尾的行。 |
| [ ] | 开始一个字符组。例如 [aeiou] 匹配任何一个元音字母。 |
\ |
1. 转义符：取消后续字符的特殊含义，使其成为普通字符 例如 2. 激活符：赋予后续字符特殊含义（这是BRE独有的特点） 例如 |
1.4.3 重复次数
*0 次或无数次匹配前面子表达式0次或者多次 例：goo*d、go.*d
\+至少 1 次匹配其前面的字符出现最少1次,即:肯定有且 >=1 次
\{n\}恰好 n 次匹配前面的子表达式n次，例:go\{2\}d、'[O-9]\{2\}'匹配两位数字\{m,n\}m 到 n 次匹配前面的子表达式n到m次，例: go\{2,3\}d、'[0-9]\{2,3\}'匹配两位到三位数字\{n,\}至少 n 次匹配前面的子表达式不少于n次，例: go\{2,\}d、' [0-9]\{2,\}'匹配两位及两位以上数字
2. grep —— 条件查找
常用选项
-E：启用扩展正则-c：统计匹配行数-i：忽略大小写-o：只输出匹配内容-v：反向匹配（不包含的行）-n：显示行号--color=auto：高亮匹配
示例
grep -c root /etc/passwd # 统计 root 出现的行数 grep -i 'the' web.sh # 不区分大小写匹配 grep -v root /etc/passwd # 输出不包含 root 的行 grep -o ifconfig | '[0-9]\+\.[0-9]\+\.[0-9]\+\.[0-9]\+' # 提取 IP 地址
3. 基础正则 vs 扩展正则
BRE 常见元字符
^行首$行尾.任意单字符[list]匹配字符集[^list]反向匹配*0 或多次\{n\}精确次数\{n,\}至少 n 次\{n,m\}n~m 次
ERE 新增功能
+一个或多个?0 或 1 次|或者（OR）()分组()+匹配重复的组
4. 元字符操作案例
查找特定字符
grep -n 'the' test.txt # 查找 the grep -vn 'the' test.txt # 反向匹配
中括号集合
grep -n 'sh[io]rt' test.txt # shirt 或 short grep -n '[^w]oo' test.txt # 前面不是 w 的 oo grep -n '[wd]' test.txt # 查找 有（w或d）--简单来说（找 有 w 或 d 的行） grep -n '[^wd]' test.txt # 查找 有（非w且非d）--简单来说（找 有[非w且非d]的行） grep -nv '[wd]' test.txt # 查找 没有（w或d）——简单来说（找 没有w和d的行） grep -nv '[^wd]' test.txt # 查找 没有（非w且非d）——简单来说（找 没有[非w且非d]的行）
定位符***
grep -n '^the' test.txt # 行首是 the grep -n '\.$' test.txt # 行尾是 . grep -n '^$' test.txt # 空行
点与星
grep -n 'w..d' test.txt # w 开头 d 结尾，中间任意两个字符 grep -n 'woo*d' test.txt # wo 开头 d 结尾，中间 o （数量为0到无数个） grep -n 'w.*d' test.txt # w 开头 d 结尾，中间任意字符[.*意思是有0~无数个“.”(而“.”表示任意字符)] 执行以下命令即可查询任意数字所在行。 grep -n '[0-9][0-9]*' test.txt #至少有1个数字 grep -n '[0-9]*' test.txt #至少有0个数字
次数限定符
#查询两个 o 的字符。
grep -n 'o\{2\}' test.txt # oo
#查询以 w 开头以 d 结尾，中间包含 2～5 个 o 的字符串
grep -n 'wo\{2,5\}d' test.txt # w 开头 d 结尾，2-5 个 o
#查询以 w 开头以 d 结尾，中间包含 2 个或 2 个以上 o 的字符串。
grep -n 'wo\{2,\}d' test.txt # 至少两个 o
5.总结
本章系统地讲解了正则表达式的基础知识及其在Linux文本处理，特别是在grep工具中的应用。核心内容可归纳为以下几点：
核心概念：正则表达式是一种用于描述字符串模式的规则，是文本检索、替换和过滤的强大工具，广泛应用于日志分析、配置解析和脚本编程中。
两大分类：Linux中的正则表达式主要分为基础正则表达式（BRE）和扩展正则表达式（ERE）。前者语法传统，元字符如
{ }、( )、+、?需要转义；后者功能更强大，这些元字符无需转义，语法更简洁。元字符体系：掌握了构成正则表达式的核心元字符及其功能，包括：
定位符：
^（行首）、$（行尾）匹配符：
.（任意单个字符）、[]（字符集合）、[^]（反向字符集）量词：
*（0次或多次）、\+（至少1次，BRE需转义）、\{n,m\}（指定次数范围，BRE需转义）
实践工具：重点掌握了文本搜索利器
grep的常用选项（如-i忽略大小写、-v反向匹配、-n显示行号、-o只输出匹配内容）及其与正则表达式结合使用的多种实战案例，从而能够高效地完成各种文本搜索任务。学习路径：正则表达式的学习关键在于“理论与实践相结合”。理解元字符的含义是基础，而通过大量实践在
grep、sed、awk等工具中灵活运用，才能真正掌握这门文本处理的利器，为后续更深入的Shell编程和系统管理工作做好准备。