Once again syncing after too long an absence
[p5sagit/p5-mst-13.2.git] / pod / perlretut.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlretut - Perl regular expressions tutorial
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 This page provides a basic tutorial on understanding, creating and
8 using regular expressions in Perl.  It serves as a complement to the
9 reference page on regular expressions L<perlre>.  Regular expressions
10 are an integral part of the C<m//>, C<s///>, C<qr//> and C<split>
11 operators and so this tutorial also overlaps with
12 L<perlop/"Regexp Quote-Like Operators"> and L<perlfunc/split>.
13
14 Perl is widely renowned for excellence in text processing, and regular
15 expressions are one of the big factors behind this fame.  Perl regular
16 expressions display an efficiency and flexibility unknown in most
17 other computer languages.  Mastering even the basics of regular
18 expressions will allow you to manipulate text with surprising ease.
19
20 What is a regular expression?  A regular expression is simply a string
21 that describes a pattern.  Patterns are in common use these days;
22 examples are the patterns typed into a search engine to find web pages
23 and the patterns used to list files in a directory, e.g., C<ls *.txt>
24 or C<dir *.*>.  In Perl, the patterns described by regular expressions
25 are used to search strings, extract desired parts of strings, and to
26 do search and replace operations.
27
28 Regular expressions have the undeserved reputation of being abstract
29 and difficult to understand.  Regular expressions are constructed using
30 simple concepts like conditionals and loops and are no more difficult
31 to understand than the corresponding C<if> conditionals and C<while>
32 loops in the Perl language itself.  In fact, the main challenge in
33 learning regular expressions is just getting used to the terse
34 notation used to express these concepts.
35
36 This tutorial flattens the learning curve by discussing regular
37 expression concepts, along with their notation, one at a time and with
38 many examples.  The first part of the tutorial will progress from the
39 simplest word searches to the basic regular expression concepts.  If
40 you master the first part, you will have all the tools needed to solve
41 about 98% of your needs.  The second part of the tutorial is for those
42 comfortable with the basics and hungry for more power tools.  It
43 discusses the more advanced regular expression operators and
44 introduces the latest cutting edge innovations in 5.6.0.
45
46 A note: to save time, 'regular expression' is often abbreviated as
47 regexp or regex.  Regexp is a more natural abbreviation than regex, but
48 is harder to pronounce.  The Perl pod documentation is evenly split on
49 regexp vs regex; in Perl, there is more than one way to abbreviate it.
50 We'll use regexp in this tutorial.
51
52 =head1 Part 1: The basics
53
54 =head2 Simple word matching
55
56 The simplest regexp is simply a word, or more generally, a string of
57 characters.  A regexp consisting of a word matches any string that
58 contains that word:
59
60     "Hello World" =~ /World/;  # matches
61
62 What is this perl statement all about? C<"Hello World"> is a simple
63 double quoted string.  C<World> is the regular expression and the
64 C<//> enclosing C</World/> tells perl to search a string for a match.
65 The operator C<=~> associates the string with the regexp match and
66 produces a true value if the regexp matched, or false if the regexp
67 did not match.  In our case, C<World> matches the second word in
68 C<"Hello World">, so the expression is true.  Expressions like this
69 are useful in conditionals:
70
71     if ("Hello World" =~ /World/) {
72         print "It matches\n";
73     }
74     else {
75         print "It doesn't match\n";
76     }
77
78 There are useful variations on this theme.  The sense of the match can
79 be reversed by using C<!~> operator:
80
81     if ("Hello World" !~ /World/) {
82         print "It doesn't match\n";
83     }
84     else {
85         print "It matches\n";
86     }
87
88 The literal string in the regexp can be replaced by a variable:
89
90     $greeting = "World";
91     if ("Hello World" =~ /$greeting/) {
92         print "It matches\n";
93     }
94     else {
95         print "It doesn't match\n";
96     }
97
98 If you're matching against the special default variable C<$_>, the
99 C<$_ =~> part can be omitted:
100
101     $_ = "Hello World";
102     if (/World/) {
103         print "It matches\n";
104     }
105     else {
106         print "It doesn't match\n";
107     }
108
109 And finally, the C<//> default delimiters for a match can be changed
110 to arbitrary delimiters by putting an C<'m'> out front:
111
112     "Hello World" =~ m!World!;   # matches, delimited by '!'
113     "Hello World" =~ m{World};   # matches, note the matching '{}'
114     "/usr/bin/perl" =~ m"/perl"; # matches after '/usr/bin',
115                                  # '/' becomes an ordinary char
116
117 C</World/>, C<m!World!>, and C<m{World}> all represent the
118 same thing.  When, e.g., C<""> is used as a delimiter, the forward
119 slash C<'/'> becomes an ordinary character and can be used in a regexp
120 without trouble.
121
122 Let's consider how different regexps would match C<"Hello World">:
123
124     "Hello World" =~ /world/;  # doesn't match
125     "Hello World" =~ /o W/;    # matches
126     "Hello World" =~ /oW/;     # doesn't match
127     "Hello World" =~ /World /; # doesn't match
128
129 The first regexp C<world> doesn't match because regexps are
130 case-sensitive.  The second regexp matches because the substring
131 S<C<'o W'> > occurs in the string S<C<"Hello World"> >.  The space
132 character ' ' is treated like any other character in a regexp and is
133 needed to match in this case.  The lack of a space character is the
134 reason the third regexp C<'oW'> doesn't match.  The fourth regexp
135 C<'World '> doesn't match because there is a space at the end of the
136 regexp, but not at the end of the string.  The lesson here is that
137 regexps must match a part of the string I<exactly> in order for the
138 statement to be true.
139
140 If a regexp matches in more than one place in the string, perl will
141 always match at the earliest possible point in the string:
142
143     "Hello World" =~ /o/;       # matches 'o' in 'Hello'
144     "That hat is red" =~ /hat/; # matches 'hat' in 'That'
145
146 With respect to character matching, there are a few more points you
147 need to know about.   First of all, not all characters can be used 'as
148 is' in a match.  Some characters, called B<metacharacters>, are reserved
149 for use in regexp notation.  The metacharacters are
150
151     {}[]()^$.|*+?\
152
153 The significance of each of these will be explained
154 in the rest of the tutorial, but for now, it is important only to know
155 that a metacharacter can be matched by putting a backslash before it:
156
157     "2+2=4" =~ /2+2/;    # doesn't match, + is a metacharacter
158     "2+2=4" =~ /2\+2/;   # matches, \+ is treated like an ordinary +
159     "The interval is [0,1)." =~ /[0,1)./     # is a syntax error!
160     "The interval is [0,1)." =~ /\[0,1\)\./  # matches
161     "/usr/bin/perl" =~ /\/usr\/local\/bin\/perl/;  # matches
162
163 In the last regexp, the forward slash C<'/'> is also backslashed,
164 because it is used to delimit the regexp.  This can lead to LTS
165 (leaning toothpick syndrome), however, and it is often more readable
166 to change delimiters.
167
168
169 The backslash character C<'\'> is a metacharacter itself and needs to
170 be backslashed:
171
172     'C:\WIN32' =~ /C:\\WIN/;   # matches
173
174 In addition to the metacharacters, there are some ASCII characters
175 which don't have printable character equivalents and are instead
176 represented by B<escape sequences>.  Common examples are C<\t> for a
177 tab, C<\n> for a newline, C<\r> for a carriage return and C<\a> for a
178 bell.  If your string is better thought of as a sequence of arbitrary
179 bytes, the octal escape sequence, e.g., C<\033>, or hexadecimal escape
180 sequence, e.g., C<\x1B> may be a more natural representation for your
181 bytes.  Here are some examples of escapes:
182
183     "1000\t2000" =~ m(0\t2)   # matches
184     "1000\n2000" =~ /0\n20/   # matches
185     "1000\t2000" =~ /\000\t2/ # doesn't match, "0" ne "\000"
186     "cat"        =~ /\143\x61\x74/ # matches, but a weird way to spell cat
187
188 If you've been around Perl a while, all this talk of escape sequences
189 may seem familiar.  Similar escape sequences are used in double-quoted
190 strings and in fact the regexps in Perl are mostly treated as
191 double-quoted strings.  This means that variables can be used in
192 regexps as well.  Just like double-quoted strings, the values of the
193 variables in the regexp will be substituted in before the regexp is
194 evaluated for matching purposes.  So we have:
195
196     $foo = 'house';
197     'housecat' =~ /$foo/;      # matches
198     'cathouse' =~ /cat$foo/;   # matches
199     'housecat' =~ /${foo}cat/; # matches
200
201 So far, so good.  With the knowledge above you can already perform
202 searches with just about any literal string regexp you can dream up.
203 Here is a I<very simple> emulation of the Unix grep program:
204
205     % cat > simple_grep
206     #!/usr/bin/perl
207     $regexp = shift;
208     while (<>) {
209         print if /$regexp/;
210     }
211     ^D
212
213     % chmod +x simple_grep
214
215     % simple_grep abba /usr/dict/words
216     Babbage
217     cabbage
218     cabbages
219     sabbath
220     Sabbathize
221     Sabbathizes
222     sabbatical
223     scabbard
224     scabbards
225
226 This program is easy to understand.  C<#!/usr/bin/perl> is the standard
227 way to invoke a perl program from the shell.
228 S<C<$regexp = shift;> > saves the first command line argument as the
229 regexp to be used, leaving the rest of the command line arguments to
230 be treated as files.  S<C<< while (<>) >> > loops over all the lines in
231 all the files.  For each line, S<C<print if /$regexp/;> > prints the
232 line if the regexp matches the line.  In this line, both C<print> and
233 C</$regexp/> use the default variable C<$_> implicitly.
234
235 With all of the regexps above, if the regexp matched anywhere in the
236 string, it was considered a match.  Sometimes, however, we'd like to
237 specify I<where> in the string the regexp should try to match.  To do
238 this, we would use the B<anchor> metacharacters C<^> and C<$>.  The
239 anchor C<^> means match at the beginning of the string and the anchor
240 C<$> means match at the end of the string, or before a newline at the
241 end of the string.  Here is how they are used:
242
243     "housekeeper" =~ /keeper/;    # matches
244     "housekeeper" =~ /^keeper/;   # doesn't match
245     "housekeeper" =~ /keeper$/;   # matches
246     "housekeeper\n" =~ /keeper$/; # matches
247
248 The second regexp doesn't match because C<^> constrains C<keeper> to
249 match only at the beginning of the string, but C<"housekeeper"> has
250 keeper starting in the middle.  The third regexp does match, since the
251 C<$> constrains C<keeper> to match only at the end of the string.
252
253 When both C<^> and C<$> are used at the same time, the regexp has to
254 match both the beginning and the end of the string, i.e., the regexp
255 matches the whole string.  Consider
256
257     "keeper" =~ /^keep$/;      # doesn't match
258     "keeper" =~ /^keeper$/;    # matches
259     ""       =~ /^$/;          # ^$ matches an empty string
260
261 The first regexp doesn't match because the string has more to it than
262 C<keep>.  Since the second regexp is exactly the string, it
263 matches.  Using both C<^> and C<$> in a regexp forces the complete
264 string to match, so it gives you complete control over which strings
265 match and which don't.  Suppose you are looking for a fellow named
266 bert, off in a string by himself:
267
268     "dogbert" =~ /bert/;   # matches, but not what you want
269
270     "dilbert" =~ /^bert/;  # doesn't match, but ..
271     "bertram" =~ /^bert/;  # matches, so still not good enough
272
273     "bertram" =~ /^bert$/; # doesn't match, good
274     "dilbert" =~ /^bert$/; # doesn't match, good
275     "bert"    =~ /^bert$/; # matches, perfect
276
277 Of course, in the case of a literal string, one could just as easily
278 use the string equivalence S<C<$string eq 'bert'> > and it would be
279 more efficient.   The  C<^...$> regexp really becomes useful when we
280 add in the more powerful regexp tools below.
281
282 =head2 Using character classes
283
284 Although one can already do quite a lot with the literal string
285 regexps above, we've only scratched the surface of regular expression
286 technology.  In this and subsequent sections we will introduce regexp
287 concepts (and associated metacharacter notations) that will allow a
288 regexp to not just represent a single character sequence, but a I<whole
289 class> of them.
290
291 One such concept is that of a B<character class>.  A character class
292 allows a set of possible characters, rather than just a single
293 character, to match at a particular point in a regexp.  Character
294 classes are denoted by brackets C<[...]>, with the set of characters
295 to be possibly matched inside.  Here are some examples:
296
297     /cat/;       # matches 'cat'
298     /[bcr]at/;   # matches 'bat, 'cat', or 'rat'
299     /item[0123456789]/;  # matches 'item0' or ... or 'item9'
300     "abc" =~ /[cab]/;    # matches 'a'
301
302 In the last statement, even though C<'c'> is the first character in
303 the class, C<'a'> matches because the first character position in the
304 string is the earliest point at which the regexp can match.
305
306     /[yY][eE][sS]/;      # match 'yes' in a case-insensitive way
307                          # 'yes', 'Yes', 'YES', etc.
308
309 This regexp displays a common task: perform a a case-insensitive
310 match.  Perl provides away of avoiding all those brackets by simply
311 appending an C<'i'> to the end of the match.  Then C</[yY][eE][sS]/;>
312 can be rewritten as C</yes/i;>.  The C<'i'> stands for
313 case-insensitive and is an example of a B<modifier> of the matching
314 operation.  We will meet other modifiers later in the tutorial.
315
316 We saw in the section above that there were ordinary characters, which
317 represented themselves, and special characters, which needed a
318 backslash C<\> to represent themselves.  The same is true in a
319 character class, but the sets of ordinary and special characters
320 inside a character class are different than those outside a character
321 class.  The special characters for a character class are C<-]\^$>.  C<]>
322 is special because it denotes the end of a character class.  C<$> is
323 special because it denotes a scalar variable.  C<\> is special because
324 it is used in escape sequences, just like above.  Here is how the
325 special characters C<]$\> are handled:
326
327    /[\]c]def/; # matches ']def' or 'cdef'
328    $x = 'bcr';
329    /[$x]at/;   # matches 'bat', 'cat', or 'rat'
330    /[\$x]at/;  # matches '$at' or 'xat'
331    /[\\$x]at/; # matches '\at', 'bat, 'cat', or 'rat'
332
333 The last two are a little tricky.  in C<[\$x]>, the backslash protects
334 the dollar sign, so the character class has two members C<$> and C<x>.
335 In C<[\\$x]>, the backslash is protected, so C<$x> is treated as a
336 variable and substituted in double quote fashion.
337
338 The special character C<'-'> acts as a range operator within character
339 classes, so that a contiguous set of characters can be written as a
340 range.  With ranges, the unwieldy C<[0123456789]> and C<[abc...xyz]>
341 become the svelte C<[0-9]> and C<[a-z]>.  Some examples are
342
343     /item[0-9]/;  # matches 'item0' or ... or 'item9'
344     /[0-9bx-z]aa/;  # matches '0aa', ..., '9aa',
345                     # 'baa', 'xaa', 'yaa', or 'zaa'
346     /[0-9a-fA-F]/;  # matches a hexadecimal digit
347     /[0-9a-zA-Z_]/; # matches a "word" character,
348                     # like those in a perl variable name
349
350 If C<'-'> is the first or last character in a character class, it is
351 treated as an ordinary character; C<[-ab]>, C<[ab-]> and C<[a\-b]> are
352 all equivalent.
353
354 The special character C<^> in the first position of a character class
355 denotes a B<negated character class>, which matches any character but
356 those in the brackets.  Both C<[...]> and C<[^...]> must match a
357 character, or the match fails.  Then
358
359     /[^a]at/;  # doesn't match 'aat' or 'at', but matches
360                # all other 'bat', 'cat, '0at', '%at', etc.
361     /[^0-9]/;  # matches a non-numeric character
362     /[a^]at/;  # matches 'aat' or '^at'; here '^' is ordinary
363
364 Now, even C<[0-9]> can be a bother the write multiple times, so in the
365 interest of saving keystrokes and making regexps more readable, Perl
366 has several abbreviations for common character classes:
367
368 =over 4
369
370 =item *
371
372 \d is a digit and represents [0-9]
373
374 =item *
375
376 \s is a whitespace character and represents [\ \t\r\n\f]
377
378 =item *
379
380 \w is a word character (alphanumeric or _) and represents [0-9a-zA-Z_]
381
382 =item *
383
384 \D is a negated \d; it represents any character but a digit [^0-9]
385
386 =item *
387
388 \S is a negated \s; it represents any non-whitespace character [^\s]
389
390 =item *
391
392 \W is a negated \w; it represents any non-word character [^\w]
393
394 =item *
395
396 The period '.' matches any character but "\n"
397
398 =back
399
400 The C<\d\s\w\D\S\W> abbreviations can be used both inside and outside
401 of character classes.  Here are some in use:
402
403     /\d\d:\d\d:\d\d/; # matches a hh:mm:ss time format
404     /[\d\s]/;         # matches any digit or whitespace character
405     /\w\W\w/;         # matches a word char, followed by a
406                       # non-word char, followed by a word char
407     /..rt/;           # matches any two chars, followed by 'rt'
408     /end\./;          # matches 'end.'
409     /end[.]/;         # same thing, matches 'end.'
410
411 Because a period is a metacharacter, it needs to be escaped to match
412 as an ordinary period. Because, for example, C<\d> and C<\w> are sets
413 of characters, it is incorrect to think of C<[^\d\w]> as C<[\D\W]>; in
414 fact C<[^\d\w]> is the same as C<[^\w]>, which is the same as
415 C<[\W]>. Think DeMorgan's laws.
416
417 An anchor useful in basic regexps is the S<B<word anchor> >
418 C<\b>.  This matches a boundary between a word character and a non-word
419 character C<\w\W> or C<\W\w>:
420
421     $x = "Housecat catenates house and cat";
422     $x =~ /cat/;    # matches cat in 'housecat'
423     $x =~ /\bcat/;  # matches cat in 'catenates'
424     $x =~ /cat\b/;  # matches cat in 'housecat'
425     $x =~ /\bcat\b/;  # matches 'cat' at end of string
426
427 Note in the last example, the end of the string is considered a word
428 boundary.
429
430 You might wonder why C<'.'> matches everything but C<"\n"> - why not
431 every character? The reason is that often one is matching against
432 lines and would like to ignore the newline characters.  For instance,
433 while the string C<"\n"> represents one line, we would like to think
434 of as empty.  Then
435
436     ""   =~ /^$/;    # matches
437     "\n" =~ /^$/;    # matches, "\n" is ignored
438
439     ""   =~ /./;      # doesn't match; it needs a char
440     ""   =~ /^.$/;    # doesn't match; it needs a char
441     "\n" =~ /^.$/;    # doesn't match; it needs a char other than "\n"
442     "a"  =~ /^.$/;    # matches
443     "a\n"  =~ /^.$/;  # matches, ignores the "\n"
444
445 This behavior is convenient, because we usually want to ignore
446 newlines when we count and match characters in a line.  Sometimes,
447 however, we want to keep track of newlines.  We might even want C<^>
448 and C<$> to anchor at the beginning and end of lines within the
449 string, rather than just the beginning and end of the string.  Perl
450 allows us to choose between ignoring and paying attention to newlines
451 by using the C<//s> and C<//m> modifiers.  C<//s> and C<//m> stand for
452 single line and multi-line and they determine whether a string is to
453 be treated as one continuous string, or as a set of lines.  The two
454 modifiers affect two aspects of how the regexp is interpreted: 1) how
455 the C<'.'> character class is defined, and 2) where the anchors C<^>
456 and C<$> are able to match.  Here are the four possible combinations:
457
458 =over 4
459
460 =item *
461
462 no modifiers (//): Default behavior.  C<'.'> matches any character
463 except C<"\n">.  C<^> matches only at the beginning of the string and
464 C<$> matches only at the end or before a newline at the end.
465
466 =item *
467
468 s modifier (//s): Treat string as a single long line.  C<'.'> matches
469 any character, even C<"\n">.  C<^> matches only at the beginning of
470 the string and C<$> matches only at the end or before a newline at the
471 end.
472
473 =item *
474
475 m modifier (//m): Treat string as a set of multiple lines.  C<'.'>
476 matches any character except C<"\n">.  C<^> and C<$> are able to match
477 at the start or end of I<any> line within the string.
478
479 =item *
480
481 both s and m modifiers (//sm): Treat string as a single long line, but
482 detect multiple lines.  C<'.'> matches any character, even
483 C<"\n">.  C<^> and C<$>, however, are able to match at the start or end
484 of I<any> line within the string.
485
486 =back
487
488 Here are examples of C<//s> and C<//m> in action:
489
490     $x = "There once was a girl\nWho programmed in Perl\n";
491
492     $x =~ /^Who/;   # doesn't match, "Who" not at start of string
493     $x =~ /^Who/s;  # doesn't match, "Who" not at start of string
494     $x =~ /^Who/m;  # matches, "Who" at start of second line
495     $x =~ /^Who/sm; # matches, "Who" at start of second line
496
497     $x =~ /girl.Who/;   # doesn't match, "." doesn't match "\n"
498     $x =~ /girl.Who/s;  # matches, "." matches "\n"
499     $x =~ /girl.Who/m;  # doesn't match, "." doesn't match "\n"
500     $x =~ /girl.Who/sm; # matches, "." matches "\n"
501
502 Most of the time, the default behavior is what is want, but C<//s> and
503 C<//m> are occasionally very useful.  If C<//m> is being used, the start
504 of the string can still be matched with C<\A> and the end of string
505 can still be matched with the anchors C<\Z> (matches both the end and
506 the newline before, like C<$>), and C<\z> (matches only the end):
507
508     $x =~ /^Who/m;   # matches, "Who" at start of second line
509     $x =~ /\AWho/m;  # doesn't match, "Who" is not at start of string
510
511     $x =~ /girl$/m;  # matches, "girl" at end of first line
512     $x =~ /girl\Z/m; # doesn't match, "girl" is not at end of string
513
514     $x =~ /Perl\Z/m; # matches, "Perl" is at newline before end
515     $x =~ /Perl\z/m; # doesn't match, "Perl" is not at end of string
516
517 We now know how to create choices among classes of characters in a
518 regexp.  What about choices among words or character strings? Such
519 choices are described in the next section.
520
521 =head2 Matching this or that
522
523 Sometimes we would like to our regexp to be able to match different
524 possible words or character strings.  This is accomplished by using
525 the B<alternation> metacharacter C<|>.  To match C<dog> or C<cat>, we
526 form the regexp C<dog|cat>.  As before, perl will try to match the
527 regexp at the earliest possible point in the string.  At each
528 character position, perl will first try to match the first
529 alternative, C<dog>.  If C<dog> doesn't match, perl will then try the
530 next alternative, C<cat>.  If C<cat> doesn't match either, then the
531 match fails and perl moves to the next position in the string.  Some
532 examples:
533
534     "cats and dogs" =~ /cat|dog|bird/;  # matches "cat"
535     "cats and dogs" =~ /dog|cat|bird/;  # matches "cat"
536
537 Even though C<dog> is the first alternative in the second regexp,
538 C<cat> is able to match earlier in the string.
539
540     "cats"          =~ /c|ca|cat|cats/; # matches "c"
541     "cats"          =~ /cats|cat|ca|c/; # matches "cats"
542
543 Here, all the alternatives match at the first string position, so the
544 first alternative is the one that matches.  If some of the
545 alternatives are truncations of the others, put the longest ones first
546 to give them a chance to match.
547
548     "cab" =~ /a|b|c/ # matches "c"
549                      # /a|b|c/ == /[abc]/
550
551 The last example points out that character classes are like
552 alternations of characters.  At a given character position, the first
553 alternative that allows the regexp match to succeed wil be the one
554 that matches.
555
556 =head2 Grouping things and hierarchical matching
557
558 Alternation allows a regexp to choose among alternatives, but by
559 itself it unsatisfying.  The reason is that each alternative is a whole
560 regexp, but sometime we want alternatives for just part of a
561 regexp.  For instance, suppose we want to search for housecats or
562 housekeepers.  The regexp C<housecat|housekeeper> fits the bill, but is
563 inefficient because we had to type C<house> twice.  It would be nice to
564 have parts of the regexp be constant, like C<house>, and and some
565 parts have alternatives, like C<cat|keeper>.
566
567 The B<grouping> metacharacters C<()> solve this problem.  Grouping
568 allows parts of a regexp to be treated as a single unit.  Parts of a
569 regexp are grouped by enclosing them in parentheses.  Thus we could solve
570 the C<housecat|housekeeper> by forming the regexp as
571 C<house(cat|keeper)>.  The regexp C<house(cat|keeper)> means match
572 C<house> followed by either C<cat> or C<keeper>.  Some more examples
573 are
574
575     /(a|b)b/;    # matches 'ab' or 'bb'
576     /(ac|b)b/;   # matches 'acb' or 'bb'
577     /(^a|b)c/;   # matches 'ac' at start of string or 'bc' anywhere
578     /(a|[bc])d/; # matches 'ad', 'bd', or 'cd'
579
580     /house(cat|)/;  # matches either 'housecat' or 'house'
581     /house(cat(s|)|)/;  # matches either 'housecats' or 'housecat' or
582                         # 'house'.  Note groups can be nested.
583
584     /(19|20|)\d\d/;  # match years 19xx, 20xx, or the Y2K problem, xx
585     "20" =~ /(19|20|)\d\d/;  # matches the null alternative '()\d\d',
586                              # because '20\d\d' can't match
587
588 Alternations behave the same way in groups as out of them: at a given
589 string position, the leftmost alternative that allows the regexp to
590 match is taken.  So in the last example at tth first string position,
591 C<"20"> matches the second alternative, but there is nothing left over
592 to match the next two digits C<\d\d>.  So perl moves on to the next
593 alternative, which is the null alternative and that works, since
594 C<"20"> is two digits.
595
596 The process of trying one alternative, seeing if it matches, and
597 moving on to the next alternative if it doesn't, is called
598 B<backtracking>.  The term 'backtracking' comes from the idea that
599 matching a regexp is like a walk in the woods.  Successfully matching
600 a regexp is like arriving at a destination.  There are many possible
601 trailheads, one for each string position, and each one is tried in
602 order, left to right.  From each trailhead there may be many paths,
603 some of which get you there, and some which are dead ends.  When you
604 walk along a trail and hit a dead end, you have to backtrack along the
605 trail to an earlier point to try another trail.  If you hit your
606 destination, you stop immediately and forget about trying all the
607 other trails.  You are persistent, and only if you have tried all the
608 trails from all the trailheads and not arrived at your destination, do
609 you declare failure.  To be concrete, here is a step-by-step analysis
610 of what perl does when it tries to match the regexp
611
612     "abcde" =~ /(abd|abc)(df|d|de)/;
613
614 =over 4
615
616 =item 0
617
618 Start with the first letter in the string 'a'.
619
620 =item 1
621
622 Try the first alternative in the first group 'abd'.
623
624 =item 2
625
626 Match 'a' followed by 'b'. So far so good.
627
628 =item 3
629
630 'd' in the regexp doesn't match 'c' in the string - a dead
631 end.  So backtrack two characters and pick the second alternative in
632 the first group 'abc'.
633
634 =item 4
635
636 Match 'a' followed by 'b' followed by 'c'.  We are on a roll
637 and have satisfied the first group. Set $1 to 'abc'.
638
639 =item 5
640
641 Move on to the second group and pick the first alternative
642 'df'.
643
644 =item 6
645
646 Match the 'd'.
647
648 =item 7
649
650 'f' in the regexp doesn't match 'e' in the string, so a dead
651 end.  Backtrack one character and pick the second alternative in the
652 second group 'd'.
653
654 =item 8
655
656 'd' matches. The second grouping is satisfied, so set $2 to
657 'd'.
658
659 =item 9
660
661 We are at the end of the regexp, so we are done! We have
662 matched 'abcd' out of the string "abcde".
663
664 =back
665
666 There are a couple of things to note about this analysis.  First, the
667 third alternative in the second group 'de' also allows a match, but we
668 stopped before we got to it - at a given character position, leftmost
669 wins.  Second, we were able to get a match at the first character
670 position of the string 'a'.  If there were no matches at the first
671 position, perl would move to the second character position 'b' and
672 attempt the match all over again.  Only when all possible paths at all
673 possible character positions have been exhausted does perl give give
674 up and declare S<C<$string =~ /(abd|abc)(df|d|de)/;> > to be false.
675
676 Even with all this work, regexp matching happens remarkably fast.  To
677 speed things up, during compilation stage, perl compiles the regexp
678 into a compact sequence of opcodes that can often fit inside a
679 processor cache.  When the code is executed, these opcodes can then run
680 at full throttle and search very quickly.
681
682 =head2 Extracting matches
683
684 The grouping metacharacters C<()> also serve another completely
685 different function: they allow the extraction of the parts of a string
686 that matched.  This is very useful to find out what matched and for
687 text processing in general.  For each grouping, the part that matched
688 inside goes into the special variables C<$1>, C<$2>, etc.  They can be
689 used just as ordinary variables:
690
691     # extract hours, minutes, seconds
692     $time =~ /(\d\d):(\d\d):(\d\d)/;  # match hh:mm:ss format
693     $hours = $1;
694     $minutes = $2;
695     $seconds = $3;
696
697 Now, we know that in scalar context,
698 S<C<$time =~ /(\d\d):(\d\d):(\d\d)/> > returns a true or false
699 value.  In list context, however, it returns the list of matched values
700 C<($1,$2,$3)>.  So we could write the code more compactly as
701
702     # extract hours, minutes, seconds
703     ($hours, $minutes, $second) = ($time =~ /(\d\d):(\d\d):(\d\d)/);
704
705 If the groupings in a regexp are nested, C<$1> gets the group with the
706 leftmost opening parenthesis, C<$2> the next opening parenthesis,
707 etc.  For example, here is a complex regexp and the matching variables
708 indicated below it:
709
710     /(ab(cd|ef)((gi)|j))/;
711      1  2      34
712
713 so that if the regexp matched, e.g., C<$2> would contain 'cd' or 'ef'.
714 For convenience, perl sets C<$+> to the highest numbered C<$1>, C<$2>,
715 ... that got assigned.
716
717 Closely associated with the matching variables C<$1>, C<$2>, ... are
718 the B<backreferences> C<\1>, C<\2>, ... .  Backreferences are simply
719 matching variables that can be used I<inside> a regexp.  This is a
720 really nice feature - what matches later in a regexp can depend on
721 what matched earlier in the regexp.  Suppose we wanted to look
722 for doubled words in text, like 'the the'.  The following regexp finds
723 all 3-letter doubles with a space in between:
724
725     /(\w\w\w)\s\1/;
726
727 The grouping assigns a value to \1, so that the same 3 letter sequence
728 is used for both parts.  Here are some words with repeated parts:
729
730     % simple_grep '^(\w\w\w\w|\w\w\w|\w\w|\w)\1$' /usr/dict/words
731     beriberi
732     booboo
733     coco
734     mama
735     murmur
736     papa
737
738 The regexp has a single grouping which considers 4-letter
739 combinations, then 3-letter combinations, etc.  and uses C<\1> to look for
740 a repeat.  Although C<$1> and C<\1> represent the same thing, care should be
741 taken to use matched variables C<$1>, C<$2>, ... only outside a regexp
742 and backreferences C<\1>, C<\2>, ... only inside a regexp; not doing
743 so may lead to surprising and/or undefined results.
744
745 In addition to what was matched, Perl 5.6.0 also provides the
746 positions of what was matched with the C<@-> and C<@+>
747 arrays. C<$-[0]> is the position of the start of the entire match and
748 C<$+[0]> is the position of the end. Similarly, C<$-[n]> is the
749 position of the start of the C<$n> match and C<$+[n]> is the position
750 of the end. If C<$n> is undefined, so are C<$-[n]> and C<$+[n]>. Then
751 this code
752
753     $x = "Mmm...donut, thought Homer";
754     $x =~ /^(Mmm|Yech)\.\.\.(donut|peas)/; # matches
755     foreach $expr (1..$#-) {
756         print "Match $expr: '${$expr}' at position ($-[$expr],$+[$expr])\n";
757     }
758
759 prints
760
761     Match 1: 'Mmm' at position (0,3)
762     Match 2: 'donut' at position (6,11)
763
764 Even if there are no groupings in a regexp, it is still possible to
765 find out what exactly matched in a string.  If you use them, perl
766 will set C<$`> to the part of the string before the match, will set C<$&>
767 to the part of the string that matched, and will set C<$'> to the part
768 of the string after the match.  An example:
769
770     $x = "the cat caught the mouse";
771     $x =~ /cat/;  # $` = 'the ', $& = 'cat', $' = ' caught the mouse'
772     $x =~ /the/;  # $` = '', $& = 'the', $' = ' cat caught the mouse'
773
774 In the second match, S<C<$` = ''> > because the regexp matched at the
775 first character position in the string and stopped, it never saw the
776 second 'the'.  It is important to note that using C<$`> and C<$'>
777 slows down regexp matching quite a bit, and C< $& > slows it down to a
778 lesser extent, because if they are used in one regexp in a program,
779 they are generated for <all> regexps in the program.  So if raw
780 performance is a goal of your application, they should be avoided.
781 If you need them, use C<@-> and C<@+> instead:
782
783     $` is the same as substr( $x, 0, $-[0] )
784     $& is the same as substr( $x, $-[0], $+[0]-$-[0] )
785     $' is the same as substr( $x, $+[0] )
786
787 =head2 Matching repetitions
788
789 The examples in the previous section display an annoying weakness.  We
790 were only matching 3-letter words, or syllables of 4 letters or
791 less.  We'd like to be able to match words or syllables of any length,
792 without writing out tedious alternatives like
793 C<\w\w\w\w|\w\w\w|\w\w|\w>.
794
795 This is exactly the problem the B<quantifier> metacharacters C<?>,
796 C<*>, C<+>, and C<{}> were created for.  They allow us to determine the
797 number of repeats of a portion of a regexp we consider to be a
798 match.  Quantifiers are put immediately after the character, character
799 class, or grouping that we want to specify.  They have the following
800 meanings:
801
802 =over 4
803
804 =item *
805
806 C<a?> = match 'a' 1 or 0 times
807
808 =item *
809
810 C<a*> = match 'a' 0 or more times, i.e., any number of times
811
812 =item *
813
814 C<a+> = match 'a' 1 or more times, i.e., at least once
815
816 =item *
817
818 C<a{n,m}> = match at least C<n> times, but not more than C<m>
819 times.
820
821 =item *
822
823 C<a{n,}> = match at least C<n> or more times
824
825 =item *
826
827 C<a{n}> = match exactly C<n> times
828
829 =back
830
831 Here are some examples:
832
833     /[a-z]+\s+\d*/;  # match a lowercase word, at least some space, and
834                      # any number of digits
835     /(\w+)\s+\1/;    # match doubled words of arbitrary length
836     /y(es)?/i;       # matches 'y', 'Y', or a case-insensitive 'yes'
837     $year =~ /\d{2,4}/;  # make sure year is at least 2 but not more
838                          # than 4 digits
839     $year =~ /\d{4}|\d{2}/;    # better match; throw out 3 digit dates
840     $year =~ /\d{2}(\d{2})?/;  # same thing written differently. However,
841                                # this produces $1 and the other does not.
842
843     % simple_grep '^(\w+)\1$' /usr/dict/words   # isn't this easier?
844     beriberi
845     booboo
846     coco
847     mama
848     murmur
849     papa
850
851 For all of these quantifiers, perl will try to match as much of the
852 string as possible, while still allowing the regexp to succeed.  Thus
853 with C</a?.../>, perl will first try to match the regexp with the C<a>
854 present; if that fails, perl will try to match the regexp without the
855 C<a> present.  For the quantifier C<*>, we get the following:
856
857     $x = "the cat in the hat";
858     $x =~ /^(.*)(cat)(.*)$/; # matches,
859                              # $1 = 'the '
860                              # $2 = 'cat'
861                              # $3 = ' in the hat'
862
863 Which is what we might expect, the match finds the only C<cat> in the
864 string and locks onto it.  Consider, however, this regexp:
865
866     $x =~ /^(.*)(at)(.*)$/; # matches,
867                             # $1 = 'the cat in the h'
868                             # $2 = 'at'
869                             # $3 = ''   (0 matches)
870
871 One might initially guess that perl would find the C<at> in C<cat> and
872 stop there, but that wouldn't give the longest possible string to the
873 first quantifier C<.*>.  Instead, the first quantifier C<.*> grabs as
874 much of the string as possible while still having the regexp match.  In
875 this example, that means having the C<at> sequence with the final C<at>
876 in the string.  The other important principle illustrated here is that
877 when there are two or more elements in a regexp, the I<leftmost>
878 quantifier, if there is one, gets to grab as much the string as
879 possible, leaving the rest of the regexp to fight over scraps.  Thus in
880 our example, the first quantifier C<.*> grabs most of the string, while
881 the second quantifier C<.*> gets the empty string.   Quantifiers that
882 grab as much of the string as possible are called B<maximal match> or
883 B<greedy> quantifiers.
884
885 When a regexp can match a string in several different ways, we can use
886 the principles above to predict which way the regexp will match:
887
888 =over 4
889
890 =item *
891
892 Principle 0: Taken as a whole, any regexp will be matched at the
893 earliest possible position in the string.
894
895 =item *
896
897 Principle 1: In an alternation C<a|b|c...>, the leftmost alternative
898 that allows a match for the whole regexp will be the one used.
899
900 =item *
901
902 Principle 2: The maximal matching quantifiers C<?>, C<*>, C<+> and
903 C<{n,m}> will in general match as much of the string as possible while
904 still allowing the whole regexp to match.
905
906 =item *
907
908 Principle 3: If there are two or more elements in a regexp, the
909 leftmost greedy quantifier, if any, will match as much of the string
910 as possible while still allowing the whole regexp to match.  The next
911 leftmost greedy quantifier, if any, will try to match as much of the
912 string remaining available to it as possible, while still allowing the
913 whole regexp to match.  And so on, until all the regexp elements are
914 satisfied.
915
916 =back
917
918 As we have seen above, Principle 0 overrides the others - the regexp
919 will be matched as early as possible, with the other principles
920 determining how the regexp matches at that earliest character
921 position.
922
923 Here is an example of these principles in action:
924
925     $x = "The programming republic of Perl";
926     $x =~ /^(.+)(e|r)(.*)$/;  # matches,
927                               # $1 = 'The programming republic of Pe'
928                               # $2 = 'r'
929                               # $3 = 'l'
930
931 This regexp matches at the earliest string position, C<'T'>.  One
932 might think that C<e>, being leftmost in the alternation, would be
933 matched, but C<r> produces the longest string in the first quantifier.
934
935     $x =~ /(m{1,2})(.*)$/;  # matches,
936                             # $1 = 'mm'
937                             # $2 = 'ing republic of Perl'
938
939 Here, The earliest possible match is at the first C<'m'> in
940 C<programming>. C<m{1,2}> is the first quantifier, so it gets to match
941 a maximal C<mm>.
942
943     $x =~ /.*(m{1,2})(.*)$/;  # matches,
944                               # $1 = 'm'
945                               # $2 = 'ing republic of Perl'
946
947 Here, the regexp matches at the start of the string. The first
948 quantifier C<.*> grabs as much as possible, leaving just a single
949 C<'m'> for the second quantifier C<m{1,2}>.
950
951     $x =~ /(.?)(m{1,2})(.*)$/;  # matches,
952                                 # $1 = 'a'
953                                 # $2 = 'mm'
954                                 # $3 = 'ing republic of Perl'
955
956 Here, C<.?> eats its maximal one character at the earliest possible
957 position in the string, C<'a'> in C<programming>, leaving C<m{1,2}>
958 the opportunity to match both C<m>'s. Finally,
959
960     "aXXXb" =~ /(X*)/; # matches with $1 = ''
961
962 because it can match zero copies of C<'X'> at the beginning of the
963 string.  If you definitely want to match at least one C<'X'>, use
964 C<X+>, not C<X*>.
965
966 Sometimes greed is not good.  At times, we would like quantifiers to
967 match a I<minimal> piece of string, rather than a maximal piece.  For
968 this purpose, Larry Wall created the S<B<minimal match> > or
969 B<non-greedy> quantifiers C<??>,C<*?>, C<+?>, and C<{}?>.  These are
970 the usual quantifiers with a C<?> appended to them.  They have the
971 following meanings:
972
973 =over 4
974
975 =item *
976
977 C<a??> = match 'a' 0 or 1 times. Try 0 first, then 1.
978
979 =item *
980
981 C<a*?> = match 'a' 0 or more times, i.e., any number of times,
982 but as few times as possible
983
984 =item *
985
986 C<a+?> = match 'a' 1 or more times, i.e., at least once, but
987 as few times as possible
988
989 =item *
990
991 C<a{n,m}?> = match at least C<n> times, not more than C<m>
992 times, as few times as possible
993
994 =item *
995
996 C<a{n,}?> = match at least C<n> times, but as few times as
997 possible
998
999 =item *
1000
1001 C<a{n}?> = match exactly C<n> times.  Because we match exactly
1002 C<n> times, C<a{n}?> is equivalent to C<a{n}> and is just there for
1003 notational consistency.
1004
1005 =back
1006
1007 Let's look at the example above, but with minimal quantifiers:
1008
1009     $x = "The programming republic of Perl";
1010     $x =~ /^(.+?)(e|r)(.*)$/; # matches,
1011                               # $1 = 'Th'
1012                               # $2 = 'e'
1013                               # $3 = ' programming republic of Perl'
1014
1015 The minimal string that will allow both the start of the string C<^>
1016 and the alternation to match is C<Th>, with the alternation C<e|r>
1017 matching C<e>.  The second quantifier C<.*> is free to gobble up the
1018 rest of the string.
1019
1020     $x =~ /(m{1,2}?)(.*?)$/;  # matches,
1021                               # $1 = 'm'
1022                               # $2 = 'ming republic of Perl'
1023
1024 The first string position that this regexp can match is at the first
1025 C<'m'> in C<programming>. At this position, the minimal C<m{1,2}?>
1026 matches just one C<'m'>.  Although the second quantifier C<.*?> would
1027 prefer to match no characters, it is constrained by the end-of-string
1028 anchor C<$> to match the rest of the string.
1029
1030     $x =~ /(.*?)(m{1,2}?)(.*)$/;  # matches,
1031                                   # $1 = 'The progra'
1032                                   # $2 = 'm'
1033                                   # $3 = 'ming republic of Perl'
1034
1035 In this regexp, you might expect the first minimal quantifier C<.*?>
1036 to match the empty string, because it is not constrained by a C<^>
1037 anchor to match the beginning of the word.  Principle 0 applies here,
1038 however.  Because it is possible for the whole regexp to match at the
1039 start of the string, it I<will> match at the start of the string.  Thus
1040 the first quantifier has to match everything up to the first C<m>.  The
1041 second minimal quantifier matches just one C<m> and the third
1042 quantifier matches the rest of the string.
1043
1044     $x =~ /(.??)(m{1,2})(.*)$/;  # matches,
1045                                  # $1 = 'a'
1046                                  # $2 = 'mm'
1047                                  # $3 = 'ing republic of Perl'
1048
1049 Just as in the previous regexp, the first quantifier C<.??> can match
1050 earliest at position C<'a'>, so it does.  The second quantifier is
1051 greedy, so it matches C<mm>, and the third matches the rest of the
1052 string.
1053
1054 We can modify principle 3 above to take into account non-greedy
1055 quantifiers:
1056
1057 =over 4
1058
1059 =item *
1060
1061 Principle 3: If there are two or more elements in a regexp, the
1062 leftmost greedy (non-greedy) quantifier, if any, will match as much
1063 (little) of the string as possible while still allowing the whole
1064 regexp to match.  The next leftmost greedy (non-greedy) quantifier, if
1065 any, will try to match as much (little) of the string remaining
1066 available to it as possible, while still allowing the whole regexp to
1067 match.  And so on, until all the regexp elements are satisfied.
1068
1069 =back
1070
1071 Just like alternation, quantifiers are also susceptible to
1072 backtracking.  Here is a step-by-step analysis of the example
1073
1074     $x = "the cat in the hat";
1075     $x =~ /^(.*)(at)(.*)$/; # matches,
1076                             # $1 = 'the cat in the h'
1077                             # $2 = 'at'
1078                             # $3 = ''   (0 matches)
1079
1080 =over 4
1081
1082 =item 0
1083
1084 Start with the first letter in the string 't'.
1085
1086 =item 1
1087
1088 The first quantifier '.*' starts out by matching the whole
1089 string 'the cat in the hat'.
1090
1091 =item 2
1092
1093 'a' in the regexp element 'at' doesn't match the end of the
1094 string.  Backtrack one character.
1095
1096 =item 3
1097
1098 'a' in the regexp element 'at' still doesn't match the last
1099 letter of the string 't', so backtrack one more character.
1100
1101 =item 4
1102
1103 Now we can match the 'a' and the 't'.
1104
1105 =item 5
1106
1107 Move on to the third element '.*'.  Since we are at the end of
1108 the string and '.*' can match 0 times, assign it the empty string.
1109
1110 =item 6
1111
1112 We are done!
1113
1114 =back
1115
1116 Most of the time, all this moving forward and backtracking happens
1117 quickly and searching is fast.   There are some pathological regexps,
1118 however, whose execution time exponentially grows with the size of the
1119 string.  A typical structure that blows up in your face is of the form
1120
1121     /(a|b+)*/;
1122
1123 The problem is the nested indeterminate quantifiers.  There are many
1124 different ways of partitioning a string of length n between the C<+>
1125 and C<*>: one repetition with C<b+> of length n, two repetitions with
1126 the first C<b+> length k and the second with length n-k, m repetitions
1127 whose bits add up to length n, etc.  In fact there are an exponential
1128 number of ways to partition a string as a function of length.  A
1129 regexp may get lucky and match early in the process, but if there is
1130 no match, perl will try I<every> possibility before giving up.  So be
1131 careful with nested C<*>'s, C<{n,m}>'s, and C<+>'s.  The book
1132 I<Mastering regular expressions> by Jeffrey Friedl gives a wonderful
1133 discussion of this and other efficiency issues.
1134
1135 =head2 Building a regexp
1136
1137 At this point, we have all the basic regexp concepts covered, so let's
1138 give a more involved example of a regular expression.  We will build a
1139 regexp that matches numbers.
1140
1141 The first task in building a regexp is to decide what we want to match
1142 and what we want to exclude.  In our case, we want to match both
1143 integers and floating point numbers and we want to reject any string
1144 that isn't a number.
1145
1146 The next task is to break the problem down into smaller problems that
1147 are easily converted into a regexp.
1148
1149 The simplest case is integers.  These consist of a sequence of digits,
1150 with an optional sign in front.  The digits we can represent with
1151 C<\d+> and the sign can be matched with C<[+-]>.  Thus the integer
1152 regexp is
1153
1154     /[+-]?\d+/;  # matches integers
1155
1156 A floating point number potentially has a sign, an integral part, a
1157 decimal point, a fractional part, and an exponent.  One or more of these
1158 parts is optional, so we need to check out the different
1159 possibilities.  Floating point numbers which are in proper form include
1160 123., 0.345, .34, -1e6, and 25.4E-72.  As with integers, the sign out
1161 front is completely optional and can be matched by C<[+-]?>.  We can
1162 see that if there is no exponent, floating point numbers must have a
1163 decimal point, otherwise they are integers.  We might be tempted to
1164 model these with C<\d*\.\d*>, but this would also match just a single
1165 decimal point, which is not a number.  So the three cases of floating
1166 point number sans exponent are
1167
1168    /[+-]?\d+\./;  # 1., 321., etc.
1169    /[+-]?\.\d+/;  # .1, .234, etc.
1170    /[+-]?\d+\.\d+/;  # 1.0, 30.56, etc.
1171
1172 These can be combined into a single regexp with a three-way alternation:
1173
1174    /[+-]?(\d+\.\d+|\d+\.|\.\d+)/;  # floating point, no exponent
1175
1176 In this alternation, it is important to put C<'\d+\.\d+'> before
1177 C<'\d+\.'>.  If C<'\d+\.'> were first, the regexp would happily match that
1178 and ignore the fractional part of the number.
1179
1180 Now consider floating point numbers with exponents.  The key
1181 observation here is that I<both> integers and numbers with decimal
1182 points are allowed in front of an exponent.  Then exponents, like the
1183 overall sign, are independent of whether we are matching numbers with
1184 or without decimal points, and can be 'decoupled' from the
1185 mantissa.  The overall form of the regexp now becomes clear:
1186
1187     /^(optional sign)(integer | f.p. mantissa)(optional exponent)$/;
1188
1189 The exponent is an C<e> or C<E>, followed by an integer.  So the
1190 exponent regexp is
1191
1192    /[eE][+-]?\d+/;  # exponent
1193
1194 Putting all the parts together, we get a regexp that matches numbers:
1195
1196    /^[+-]?(\d+\.\d+|\d+\.|\.\d+|\d+)([eE][+-]?\d+)?$/;  # Ta da!
1197
1198 Long regexps like this may impress your friends, but can be hard to
1199 decipher.  In complex situations like this, the C<//x> modifier for a
1200 match is invaluable.  It allows one to put nearly arbitrary whitespace
1201 and comments into a regexp without affecting their meaning.  Using it,
1202 we can rewrite our 'extended' regexp in the more pleasing form
1203
1204    /^
1205       [+-]?         # first, match an optional sign
1206       (             # then match integers or f.p. mantissas:
1207           \d+\.\d+  # mantissa of the form a.b
1208          |\d+\.     # mantissa of the form a.
1209          |\.\d+     # mantissa of the form .b
1210          |\d+       # integer of the form a
1211       )
1212       ([eE][+-]?\d+)?  # finally, optionally match an exponent
1213    $/x;
1214
1215 If whitespace is mostly irrelevant, how does one include space
1216 characters in an extended regexp? The answer is to backslash it
1217 S<C<'\ '> > or put it in a character class S<C<[ ]> >.  The same thing
1218 goes for pound signs, use C<\#> or C<[#]>.  For instance, Perl allows
1219 a space between the sign and the mantissa/integer, and we could add
1220 this to our regexp as follows:
1221
1222    /^
1223       [+-]?\ *      # first, match an optional sign *and space*
1224       (             # then match integers or f.p. mantissas:
1225           \d+\.\d+  # mantissa of the form a.b
1226          |\d+\.     # mantissa of the form a.
1227          |\.\d+     # mantissa of the form .b
1228          |\d+       # integer of the form a
1229       )
1230       ([eE][+-]?\d+)?  # finally, optionally match an exponent
1231    $/x;
1232
1233 In this form, it is easier to see a way to simplify the
1234 alternation.  Alternatives 1, 2, and 4 all start with C<\d+>, so it
1235 could be factored out:
1236
1237    /^
1238       [+-]?\ *      # first, match an optional sign
1239       (             # then match integers or f.p. mantissas:
1240           \d+       # start out with a ...
1241           (
1242               \.\d* # mantissa of the form a.b or a.
1243           )?        # ? takes care of integers of the form a
1244          |\.\d+     # mantissa of the form .b
1245       )
1246       ([eE][+-]?\d+)?  # finally, optionally match an exponent
1247    $/x;
1248
1249 or written in the compact form,
1250
1251     /^[+-]?\ *(\d+(\.\d*)?|\.\d+)([eE][+-]?\d+)?$/;
1252
1253 This is our final regexp.  To recap, we built a regexp by
1254
1255 =over 4
1256
1257 =item *
1258
1259 specifying the task in detail,
1260
1261 =item *
1262
1263 breaking down the problem into smaller parts,
1264
1265 =item *
1266
1267 translating the small parts into regexps,
1268
1269 =item *
1270
1271 combining the regexps,
1272
1273 =item *
1274
1275 and optimizing the final combined regexp.
1276
1277 =back
1278
1279 These are also the typical steps involved in writing a computer
1280 program.  This makes perfect sense, because regular expressions are
1281 essentially programs written a little computer language that specifies
1282 patterns.
1283
1284 =head2 Using regular expressions in Perl
1285
1286 The last topic of Part 1 briefly covers how regexps are used in Perl
1287 programs.  Where do they fit into Perl syntax?
1288
1289 We have already introduced the matching operator in its default
1290 C</regexp/> and arbitrary delimiter C<m!regexp!> forms.  We have used
1291 the binding operator C<=~> and its negation C<!~> to test for string
1292 matches.  Associated with the matching operator, we have discussed the
1293 single line C<//s>, multi-line C<//m>, case-insensitive C<//i> and
1294 extended C<//x> modifiers.
1295
1296 There are a few more things you might want to know about matching
1297 operators.  First, we pointed out earlier that variables in regexps are
1298 substituted before the regexp is evaluated:
1299
1300     $pattern = 'Seuss';
1301     while (<>) {
1302         print if /$pattern/;
1303     }
1304
1305 This will print any lines containing the word C<Seuss>.  It is not as
1306 efficient as it could be, however, because perl has to re-evaluate
1307 C<$pattern> each time through the loop.  If C<$pattern> won't be
1308 changing over the lifetime of the script, we can add the C<//o>
1309 modifier, which directs perl to only perform variable substitutions
1310 once:
1311
1312     #!/usr/bin/perl
1313     #    Improved simple_grep
1314     $regexp = shift;
1315     while (<>) {
1316         print if /$regexp/o;  # a good deal faster
1317     }
1318
1319 If you change C<$pattern> after the first substitution happens, perl
1320 will ignore it.  If you don't want any substitutions at all, use the
1321 special delimiter C<m''>:
1322
1323     $pattern = 'Seuss';
1324     while (<>) {
1325         print if m'$pattern';  # matches '$pattern', not 'Seuss'
1326     }
1327
1328 C<m''> acts like single quotes on a regexp; all other C<m> delimiters
1329 act like double quotes.  If the regexp evaluates to the empty string,
1330 the regexp in the I<last successful match> is used instead.  So we have
1331
1332     "dog" =~ /d/;  # 'd' matches
1333     "dogbert =~ //;  # this matches the 'd' regexp used before
1334
1335 The final two modifiers C<//g> and C<//c> concern multiple matches.
1336 The modifier C<//g> stands for global matching and allows the the
1337 matching operator to match within a string as many times as possible.
1338 In scalar context, successive invocations against a string will have
1339 `C<//g> jump from match to match, keeping track of position in the
1340 string as it goes along.  You can get or set the position with the
1341 C<pos()> function.
1342
1343 The use of C<//g> is shown in the following example.  Suppose we have
1344 a string that consists of words separated by spaces.  If we know how
1345 many words there are in advance, we could extract the words using
1346 groupings:
1347
1348     $x = "cat dog house"; # 3 words
1349     $x =~ /^\s*(\w+)\s+(\w+)\s+(\w+)\s*$/; # matches,
1350                                            # $1 = 'cat'
1351                                            # $2 = 'dog'
1352                                            # $3 = 'house'
1353
1354 But what if we had an indeterminate number of words? This is the sort
1355 of task C<//g> was made for.  To extract all words, form the simple
1356 regexp C<(\w+)> and loop over all matches with C</(\w+)/g>:
1357
1358     while ($x =~ /(\w+)/g) {
1359         print "Word is $1, ends at position ", pos $x, "\n";
1360     }
1361
1362 prints
1363
1364     Word is cat, ends at position 3
1365     Word is dog, ends at position 7
1366     Word is house, ends at position 13
1367
1368 A failed match or changing the target string resets the position.  If
1369 you don't want the position reset after failure to match, add the
1370 C<//c>, as in C</regexp/gc>.  The current position in the string is
1371 associated with the string, not the regexp.  This means that different
1372 strings have different positions and their respective positions can be
1373 set or read independently.
1374
1375 In list context, C<//g> returns a list of matched groupings, or if
1376 there are no groupings, a list of matches to the whole regexp.  So if
1377 we wanted just the words, we could use
1378
1379     @words = ($x =~ /(\w+)/g);  # matches,
1380                                 # $word[0] = 'cat'
1381                                 # $word[1] = 'dog'
1382                                 # $word[2] = 'house'
1383
1384 Closely associated with the C<//g> modifier is the C<\G> anchor.  The
1385 C<\G> anchor matches at the point where the previous C<//g> match left
1386 off.  C<\G> allows us to easily do context-sensitive matching:
1387
1388     $metric = 1;  # use metric units
1389     ...
1390     $x = <FILE>;  # read in measurement
1391     $x =~ /^([+-]?\d+)\s*/g;  # get magnitude
1392     $weight = $1;
1393     if ($metric) { # error checking
1394         print "Units error!" unless $x =~ /\Gkg\./g;
1395     }
1396     else {
1397         print "Units error!" unless $x =~ /\Glbs\./g;
1398     }
1399     $x =~ /\G\s+(widget|sprocket)/g;  # continue processing
1400
1401 The combination of C<//g> and C<\G> allows us to process the string a
1402 bit at a time and use arbitrary Perl logic to decide what to do next.
1403
1404 C<\G> is also invaluable in processing fixed length records with
1405 regexps.  Suppose we have a snippet of coding region DNA, encoded as
1406 base pair letters C<ATCGTTGAAT...> and we want to find all the stop
1407 codons C<TGA>.  In a coding region, codons are 3-letter sequences, so
1408 we can think of the DNA snippet as a sequence of 3-letter records.  The
1409 naive regexp
1410
1411     # expanded, this is "ATC GTT GAA TGC AAA TGA CAT GAC"
1412     $dna = "ATCGTTGAATGCAAATGACATGAC";
1413     $dna =~ /TGA/;
1414
1415 doesn't work; it may match an C<TGA>, but there is no guarantee that
1416 the match is aligned with codon boundaries, e.g., the substring
1417 S<C<GTT GAA> > gives a match.  A better solution is
1418
1419     while ($dna =~ /(\w\w\w)*?TGA/g) {  # note the minimal *?
1420         print "Got a TGA stop codon at position ", pos $dna, "\n";
1421     }
1422
1423 which prints
1424
1425     Got a TGA stop codon at position 18
1426     Got a TGA stop codon at position 23
1427
1428 Position 18 is good, but position 23 is bogus.  What happened?
1429
1430 The answer is that our regexp works well until we get past the last
1431 real match.  Then the regexp will fail to match a synchronized C<TGA>
1432 and start stepping ahead one character position at a time, not what we
1433 want.  The solution is to use C<\G> to anchor the match to the codon
1434 alignment:
1435
1436     while ($dna =~ /\G(\w\w\w)*?TGA/g) {
1437         print "Got a TGA stop codon at position ", pos $dna, "\n";
1438     }
1439
1440 This prints
1441
1442     Got a TGA stop codon at position 18
1443
1444 which is the correct answer.  This example illustrates that it is
1445 important not only to match what is desired, but to reject what is not
1446 desired.
1447
1448 B<search and replace>
1449
1450 Regular expressions also play a big role in B<search and replace>
1451 operations in Perl.  Search and replace is accomplished with the
1452 C<s///> operator.  The general form is
1453 C<s/regexp/replacement/modifiers>, with everything we know about
1454 regexps and modifiers applying in this case as well.  The
1455 C<replacement> is a Perl double quoted string that replaces in the
1456 string whatever is matched with the C<regexp>.  The operator C<=~> is
1457 also used here to associate a string with C<s///>.  If matching
1458 against C<$_>, the S<C<$_ =~> > can be dropped.  If there is a match,
1459 C<s///> returns the number of substitutions made, otherwise it returns
1460 false.  Here are a few examples:
1461
1462     $x = "Time to feed the cat!";
1463     $x =~ s/cat/hacker/;   # $x contains "Time to feed the hacker!"
1464     if ($x =~ s/^(Time.*hacker)!$/$1 now!/) {
1465         $more_insistent = 1;
1466     }
1467     $y = "'quoted words'";
1468     $y =~ s/^'(.*)'$/$1/;  # strip single quotes,
1469                            # $y contains "quoted words"
1470
1471 In the last example, the whole string was matched, but only the part
1472 inside the single quotes was grouped.  With the C<s///> operator, the
1473 matched variables C<$1>, C<$2>, etc.  are immediately available for use
1474 in the replacement expression, so we use C<$1> to replace the quoted
1475 string with just what was quoted.  With the global modifier, C<s///g>
1476 will search and replace all occurrences of the regexp in the string:
1477
1478     $x = "I batted 4 for 4";
1479     $x =~ s/4/four/;   # doesn't do it all:
1480                        # $x contains "I batted four for 4"
1481     $x = "I batted 4 for 4";
1482     $x =~ s/4/four/g;  # does it all:
1483                        # $x contains "I batted four for four"
1484
1485 If you prefer 'regex' over 'regexp' in this tutorial, you could use
1486 the following program to replace it:
1487
1488     % cat > simple_replace
1489     #!/usr/bin/perl
1490     $regexp = shift;
1491     $replacement = shift;
1492     while (<>) {
1493         s/$regexp/$replacement/go;
1494         print;
1495     }
1496     ^D
1497
1498     % simple_replace regexp regex perlretut.pod
1499
1500 In C<simple_replace> we used the C<s///g> modifier to replace all
1501 occurrences of the regexp on each line and the C<s///o> modifier to
1502 compile the regexp only once.  As with C<simple_grep>, both the
1503 C<print> and the C<s/$regexp/$replacement/go> use C<$_> implicitly.
1504
1505 A modifier available specifically to search and replace is the
1506 C<s///e> evaluation modifier.  C<s///e> wraps an C<eval{...}> around
1507 the replacement string and the evaluated result is substituted for the
1508 matched substring.  C<s///e> is useful if you need to do a bit of
1509 computation in the process of replacing text.  This example counts
1510 character frequencies in a line:
1511
1512     $x = "Bill the cat";
1513     $x =~ s/(.)/$chars{$1}++;$1/eg;  # final $1 replaces char with itself
1514     print "frequency of '$_' is $chars{$_}\n"
1515         foreach (sort {$chars{$b} <=> $chars{$a}} keys %chars);
1516
1517 This prints
1518
1519     frequency of ' ' is 2
1520     frequency of 't' is 2
1521     frequency of 'l' is 2
1522     frequency of 'B' is 1
1523     frequency of 'c' is 1
1524     frequency of 'e' is 1
1525     frequency of 'h' is 1
1526     frequency of 'i' is 1
1527     frequency of 'a' is 1
1528
1529 As with the match C<m//> operator, C<s///> can use other delimiters,
1530 such as C<s!!!> and C<s{}{}>, and even C<s{}//>.  If single quotes are
1531 used C<s'''>, then the regexp and replacement are treated as single
1532 quoted strings and there are no substitutions.  C<s///> in list context
1533 returns the same thing as in scalar context, i.e., the number of
1534 matches.
1535
1536 B<The split operator>
1537
1538 The B<C<split> > function can also optionally use a matching operator
1539 C<m//> to split a string.  C<split /regexp/, string, limit> splits
1540 C<string> into a list of substrings and returns that list.  The regexp
1541 is used to match the character sequence that the C<string> is split
1542 with respect to.  The C<limit>, if present, constrains splitting into
1543 no more than C<limit> number of strings.  For example, to split a
1544 string into words, use
1545
1546     $x = "Calvin and Hobbes";
1547     @words = split /\s+/, $x;  # $word[0] = 'Calvin'
1548                                # $word[1] = 'and'
1549                                # $word[2] = 'Hobbes'
1550
1551 If the empty regexp C<//> is used, the regexp always matches and
1552 the string is split into individual characters.  If the regexp has
1553 groupings, then list produced contains the matched substrings from the
1554 groupings as well.  For instance,
1555
1556     $x = "/usr/bin/perl";
1557     @dirs = split m!/!, $x;  # $dirs[0] = ''
1558                              # $dirs[1] = 'usr'
1559                              # $dirs[2] = 'bin'
1560                              # $dirs[3] = 'perl'
1561     @parts = split m!(/)!, $x;  # $parts[0] = ''
1562                                 # $parts[1] = '/'
1563                                 # $parts[2] = 'usr'
1564                                 # $parts[3] = '/'
1565                                 # $parts[4] = 'bin'
1566                                 # $parts[5] = '/'
1567                                 # $parts[6] = 'perl'
1568
1569 Since the first character of $x matched the regexp, C<split> prepended
1570 an empty initial element to the list.
1571
1572 If you have read this far, congratulations! You now have all the basic
1573 tools needed to use regular expressions to solve a wide range of text
1574 processing problems.  If this is your first time through the tutorial,
1575 why not stop here and play around with regexps a while...  S<Part 2>
1576 concerns the more esoteric aspects of regular expressions and those
1577 concepts certainly aren't needed right at the start.
1578
1579 =head1 Part 2: Power tools
1580
1581 OK, you know the basics of regexps and you want to know more.  If
1582 matching regular expressions is analogous to a walk in the woods, then
1583 the tools discussed in Part 1 are analogous to topo maps and a
1584 compass, basic tools we use all the time.  Most of the tools in part 2
1585 are are analogous to flare guns and satellite phones.  They aren't used
1586 too often on a hike, but when we are stuck, they can be invaluable.
1587
1588 What follows are the more advanced, less used, or sometimes esoteric
1589 capabilities of perl regexps.  In Part 2, we will assume you are
1590 comfortable with the basics and concentrate on the new features.
1591
1592 =head2 More on characters, strings, and character classes
1593
1594 There are a number of escape sequences and character classes that we
1595 haven't covered yet.
1596
1597 There are several escape sequences that convert characters or strings
1598 between upper and lower case.  C<\l> and C<\u> convert the next
1599 character to lower or upper case, respectively:
1600
1601     $x = "perl";
1602     $string =~ /\u$x/;  # matches 'Perl' in $string
1603     $x = "M(rs?|s)\\."; # note the double backslash
1604     $string =~ /\l$x/;  # matches 'mr.', 'mrs.', and 'ms.',
1605
1606 C<\L> and C<\U> converts a whole substring, delimited by C<\L> or
1607 C<\U> and C<\E>, to lower or upper case:
1608
1609     $x = "This word is in lower case:\L SHOUT\E";
1610     $x =~ /shout/;       # matches
1611     $x = "I STILL KEYPUNCH CARDS FOR MY 360"
1612     $x =~ /\Ukeypunch/;  # matches punch card string
1613
1614 If there is no C<\E>, case is converted until the end of the
1615 string. The regexps C<\L\u$word> or C<\u\L$word> convert the first
1616 character of C<$word> to uppercase and the rest of the characters to
1617 lowercase.
1618
1619 Control characters can be escaped with C<\c>, so that a control-Z
1620 character would be matched with C<\cZ>.  The escape sequence
1621 C<\Q>...C<\E> quotes, or protects most non-alphabetic characters.   For
1622 instance,
1623
1624     $x = "\QThat !^*&%~& cat!";
1625     $x =~ /\Q!^*&%~&\E/;  # check for rough language
1626
1627 It does not protect C<$> or C<@>, so that variables can still be
1628 substituted.
1629
1630 With the advent of 5.6.0, perl regexps can handle more than just the
1631 standard ASCII character set.  Perl now supports B<Unicode>, a standard
1632 for encoding the character sets from many of the world's written
1633 languages.  Unicode does this by allowing characters to be more than
1634 one byte wide.  Perl uses the UTF-8 encoding, in which ASCII characters
1635 are still encoded as one byte, but characters greater than C<chr(127)>
1636 may be stored as two or more bytes.
1637
1638 What does this mean for regexps? Well, regexp users don't need to know
1639 much about perl's internal representation of strings.  But they do need
1640 to know 1) how to represent Unicode characters in a regexp and 2) when
1641 a matching operation will treat the string to be searched as a
1642 sequence of bytes (the old way) or as a sequence of Unicode characters
1643 (the new way).  The answer to 1) is that Unicode characters greater
1644 than C<chr(127)> may be represented using the C<\x{hex}> notation,
1645 with C<hex> a hexadecimal integer:
1646
1647     use utf8;    # We will be doing Unicode processing
1648     /\x{263a}/;  # match a Unicode smiley face :)
1649
1650 Unicode characters in the range of 128-255 use two hexadecimal digits
1651 with braces: C<\x{ab}>.  Note that this is different than C<\xab>,
1652 which is just a hexadecimal byte with no Unicode
1653 significance.
1654
1655 Figuring out the hexadecimal sequence of a Unicode character you want
1656 or deciphering someone else's hexadecimal Unicode regexp is about as
1657 much fun as programming in machine code.  So another way to specify
1658 Unicode characters is to use the S<B<named character> > escape
1659 sequence C<\N{name}>.  C<name> is a name for the Unicode character, as
1660 specified in the Unicode standard.  For instance, if we wanted to
1661 represent or match the astrological sign for the planet Mercury, we
1662 could use
1663
1664     use utf8;              # We will be doing Unicode processing
1665     use charnames ":full"; # use named chars with Unicode full names
1666     $x = "abc\N{MERCURY}def";
1667     $x =~ /\N{MERCURY}/;   # matches
1668
1669 One can also use short names or restrict names to a certain alphabet:
1670
1671     use utf8;              # We will be doing Unicode processing
1672
1673     use charnames ':full';
1674     print "\N{GREEK SMALL LETTER SIGMA} is called sigma.\n";
1675
1676     use charnames ":short";
1677     print "\N{greek:Sigma} is an upper-case sigma.\n";
1678
1679     use charnames qw(greek);
1680     print "\N{sigma} is Greek sigma\n";
1681
1682 A list of full names is found in the file Names.txt in the
1683 lib/perl5/5.6.0/unicode directory.
1684
1685 The answer to requirement 2), as of 5.6.0, is that if a regexp
1686 contains Unicode characters, the string is searched as a sequence of
1687 Unicode characters.  Otherwise, the string is searched as a sequence of
1688 bytes.  If the string is being searched as a sequence of Unicode
1689 characters, but matching a single byte is required, we can use the C<\C>
1690 escape sequence.  C<\C> is a character class akin to C<.> except that
1691 it matches I<any> byte 0-255.  So
1692
1693     use utf8;              # We will be doing Unicode processing
1694     use charnames ":full"; # use named chars with Unicode full names
1695     $x = "a";
1696     $x =~ /\C/;  # matches 'a', eats one byte
1697     $x = "";
1698     $x =~ /\C/;  # doesn't match, no bytes to match
1699     $x = "\N{MERCURY}";  # two-byte Unicode character
1700     $x =~ /\C/;  # matches, but dangerous!
1701
1702 The last regexp matches, but is dangerous because the string
1703 I<character> position is no longer synchronized to the string I<byte>
1704 position.  This generates the warning 'Malformed UTF-8
1705 character'.  C<\C> is best used for matching the binary data in strings
1706 with binary data intermixed with Unicode characters.
1707
1708 Let us now discuss the rest of the character classes.  Just as with
1709 Unicode characters, there are named Unicode character classes
1710 represented by the C<\p{name}> escape sequence.  Closely associated is
1711 the C<\P{name}> character class, which is the negation of the
1712 C<\p{name}> class.  For example, to match lower and uppercase
1713 characters,
1714
1715     use utf8;              # We will be doing Unicode processing
1716     use charnames ":full"; # use named chars with Unicode full names
1717     $x = "BOB";
1718     $x =~ /^\p{IsUpper}/;   # matches, uppercase char class
1719     $x =~ /^\P{IsUpper}/;   # doesn't match, char class sans uppercase
1720     $x =~ /^\p{IsLower}/;   # doesn't match, lowercase char class
1721     $x =~ /^\P{IsLower}/;   # matches, char class sans lowercase
1722
1723 If a C<name> is just one letter, the braces can be dropped.  For
1724 instance, C<\pM> is the character class of Unicode 'marks'.  Here is
1725 the association between some Perl named classes and the traditional
1726 Unicode classes:
1727
1728     Perl class name  Unicode class name
1729
1730     IsAlpha          Lu, Ll, or Lo
1731     IsAlnum          Lu, Ll, Lo, or Nd
1732     IsASCII          $code le 127
1733     IsCntrl          C
1734     IsDigit          Nd
1735     IsGraph          [^C] and $code ne "0020"
1736     IsLower          Ll
1737     IsPrint          [^C]
1738     IsPunct          P
1739     IsSpace          Z, or ($code lt "0020" and chr(hex $code) is a \s)
1740     IsUpper          Lu
1741     IsWord           Lu, Ll, Lo, Nd or $code eq "005F"
1742     IsXDigit         $code =~ /^00(3[0-9]|[46][1-6])$/
1743
1744 For a full list of Perl class names, consult the mktables.PL program
1745 in the lib/perl5/5.6.0/unicode directory.
1746
1747 C<\X> is an abbreviation for a character class sequence that includes
1748 the Unicode 'combining character sequences'.  A 'combining character
1749 sequence' is a base character followed by any number of combining
1750 characters.  An example of a combining character is an accent.   Using
1751 the Unicode full names, e.g., S<C<A + COMBINING RING> > is a combining
1752 character sequence with base character C<A> and combining character
1753 S<C<COMBINING RING> >, which translates in Danish to A with the circle
1754 atop it, as in the word Angstrom.  C<\X> is equivalent to C<\PM\pM*}>,
1755 i.e., a non-mark followed by one or more marks.
1756
1757 As if all those classes weren't enough, Perl also defines POSIX style
1758 character classes.  These have the form C<[:name:]>, with C<name> the
1759 name of the POSIX class.  The POSIX classes are C<alpha>, C<alnum>,
1760 C<ascii>, C<cntrl>, C<digit>, C<graph>, C<lower>, C<print>, C<punct>,
1761 C<space>, C<upper>, and C<xdigit>, and two extensions, C<word> (a Perl
1762 extension to match C<\w>), and C<blank> (a GNU extension).  If C<utf8>
1763 is being used, then these classes are defined the same as their
1764 corresponding perl Unicode classes: C<[:upper:]> is the same as
1765 C<\p{IsUpper}>, etc.  The POSIX character classes, however, don't
1766 require using C<utf8>.  The C<[:digit:]>, C<[:word:]>, and
1767 C<[:space:]> correspond to the familiar C<\d>, C<\w>, and C<\s>
1768 character classes.  To negate a POSIX class, put a C<^> in front of
1769 the name, so that, e.g., C<[:^digit:]> corresponds to C<\D> and under
1770 C<utf8>, C<\P{IsDigit}>.  The Unicode and POSIX character classes can
1771 be used just like C<\d>, both inside and outside of character classes:
1772
1773     /\s+[abc[:digit:]xyz]\s*/;  # match a,b,c,x,y,z, or a digit
1774     /^=item\s[:digit:]/;        # match '=item',
1775                                 # followed by a space and a digit
1776     use utf8;
1777     use charnames ":full";
1778     /\s+[abc\p{IsDigit}xyz]\s+/;  # match a,b,c,x,y,z, or a digit
1779     /^=item\s\p{IsDigit}/;        # match '=item',
1780                                   # followed by a space and a digit
1781
1782 Whew! That is all the rest of the characters and character classes.
1783
1784 =head2 Compiling and saving regular expressions
1785
1786 In Part 1 we discussed the C<//o> modifier, which compiles a regexp
1787 just once.  This suggests that a compiled regexp is some data structure
1788 that can be stored once and used again and again.  The regexp quote
1789 C<qr//> does exactly that: C<qr/string/> compiles the C<string> as a
1790 regexp and transforms the result into a form that can be assigned to a
1791 variable:
1792
1793     $reg = qr/foo+bar?/;  # reg contains a compiled regexp
1794
1795 Then C<$reg> can be used as a regexp:
1796
1797     $x = "fooooba";
1798     $x =~ $reg;     # matches, just like /foo+bar?/
1799     $x =~ /$reg/;   # same thing, alternate form
1800
1801 C<$reg> can also be interpolated into a larger regexp:
1802
1803     $x =~ /(abc)?$reg/;  # still matches
1804
1805 As with the matching operator, the regexp quote can use different
1806 delimiters, e.g., C<qr!!>, C<qr{}> and C<qr~~>.  The single quote
1807 delimiters C<qr''> prevent any interpolation from taking place.
1808
1809 Pre-compiled regexps are useful for creating dynamic matches that
1810 don't need to be recompiled each time they are encountered.  Using
1811 pre-compiled regexps, C<simple_grep> program can be expanded into a
1812 program that matches multiple patterns:
1813
1814     % cat > multi_grep
1815     #!/usr/bin/perl
1816     # multi_grep - match any of <number> regexps
1817     # usage: multi_grep <number> regexp1 regexp2 ... file1 file2 ...
1818
1819     $number = shift;
1820     $regexp[$_] = shift foreach (0..$number-1);
1821     @compiled = map qr/$_/, @regexp;
1822     while ($line = <>) {
1823         foreach $pattern (@compiled) {
1824             if ($line =~ /$pattern/) {
1825                 print $line;
1826                 last;  # we matched, so move onto the next line
1827             }
1828         }
1829     }
1830     ^D
1831
1832     % multi_grep 2 last for multi_grep
1833         $regexp[$_] = shift foreach (0..$number-1);
1834             foreach $pattern (@compiled) {
1835                     last;
1836
1837 Storing pre-compiled regexps in an array C<@compiled> allows us to
1838 simply loop through the regexps without any recompilation, thus gaining
1839 flexibility without sacrificing speed.
1840
1841 =head2 Embedding comments and modifiers in a regular expression
1842
1843 Starting with this section, we will be discussing Perl's set of
1844 B<extended patterns>.  These are extensions to the traditional regular
1845 expression syntax that provide powerful new tools for pattern
1846 matching.  We have already seen extensions in the form of the minimal
1847 matching constructs C<??>, C<*?>, C<+?>, C<{n,m}?>, and C<{n,}?>.  The
1848 rest of the extensions below have the form C<(?char...)>, where the
1849 C<char> is a character that determines the type of extension.
1850
1851 The first extension is an embedded comment C<(?#text)>.  This embeds a
1852 comment into the regular expression without affecting its meaning.  The
1853 comment should not have any closing parentheses in the text.  An
1854 example is
1855
1856     /(?# Match an integer:)[+-]?\d+/;
1857
1858 This style of commenting has been largely superseded by the raw,
1859 freeform commenting that is allowed with the C<//x> modifier.
1860
1861 The modifiers C<//i>, C<//m>, C<//s>, and C<//x> can also embedded in
1862 a regexp using C<(?i)>, C<(?m)>, C<(?s)>, and C<(?x)>.  For instance,
1863
1864     /(?i)yes/;  # match 'yes' case insensitively
1865     /yes/i;     # same thing
1866     /(?x)(          # freeform version of an integer regexp
1867              [+-]?  # match an optional sign
1868              \d+    # match a sequence of digits
1869          )
1870     /x;
1871
1872 Embedded modifiers can have two important advantages over the usual
1873 modifiers.  Embedded modifiers allow a custom set of modifiers to
1874 I<each> regexp pattern.  This is great for matching an array of regexps
1875 that must have different modifiers:
1876
1877     $pattern[0] = '(?i)doctor';
1878     $pattern[1] = 'Johnson';
1879     ...
1880     while (<>) {
1881         foreach $patt (@pattern) {
1882             print if /$patt/;
1883         }
1884     }
1885
1886 The second advantage is that embedded modifiers only affect the regexp
1887 inside the group the embedded modifier is contained in.  So grouping
1888 can be used to localize the modifier's effects:
1889
1890     /Answer: ((?i)yes)/;  # matches 'Answer: yes', 'Answer: YES', etc.
1891
1892 Embedded modifiers can also turn off any modifiers already present
1893 by using, e.g., C<(?-i)>.  Modifiers can also be combined into
1894 a single expression, e.g., C<(?s-i)> turns on single line mode and
1895 turns off case insensitivity.
1896
1897 =head2 Non-capturing groupings
1898
1899 We noted in Part 1 that groupings C<()> had two distinct functions: 1)
1900 group regexp elements together as a single unit, and 2) extract, or
1901 capture, substrings that matched the regexp in the
1902 grouping.  Non-capturing groupings, denoted by C<(?:regexp)>, allow the
1903 regexp to be treated as a single unit, but don't extract substrings or
1904 set matching variables C<$1>, etc.  Both capturing and non-capturing
1905 groupings are allowed to co-exist in the same regexp.  Because there is
1906 no extraction, non-capturing groupings are faster than capturing
1907 groupings.  Non-capturing groupings are also handy for choosing exactly
1908 which parts of a regexp are to be extracted to matching variables:
1909
1910     # match a number, $1-$4 are set, but we only want $1
1911     /([+-]?\ *(\d+(\.\d*)?|\.\d+)([eE][+-]?\d+)?)/;
1912
1913     # match a number faster , only $1 is set
1914     /([+-]?\ *(?:\d+(?:\.\d*)?|\.\d+)(?:[eE][+-]?\d+)?)/;
1915
1916     # match a number, get $1 = whole number, $2 = exponent
1917     /([+-]?\ *(?:\d+(?:\.\d*)?|\.\d+)(?:[eE]([+-]?\d+))?)/;
1918
1919 Non-capturing groupings are also useful for removing nuisance
1920 elements gathered from a split operation:
1921
1922     $x = '12a34b5';
1923     @num = split /(a|b)/, $x;    # @num = ('12','a','34','b','5')
1924     @num = split /(?:a|b)/, $x;  # @num = ('12','34','5')
1925
1926 Non-capturing groupings may also have embedded modifiers:
1927 C<(?i-m:regexp)> is a non-capturing grouping that matches C<regexp>
1928 case insensitively and turns off multi-line mode.
1929
1930 =head2 Looking ahead and looking behind
1931
1932 This section concerns the lookahead and lookbehind assertions.  First,
1933 a little background.
1934
1935 In Perl regular expressions, most regexp elements 'eat up' a certain
1936 amount of string when they match.  For instance, the regexp element
1937 C<[abc}]> eats up one character of the string when it matches, in the
1938 sense that perl moves to the next character position in the string
1939 after the match.  There are some elements, however, that don't eat up
1940 characters (advance the character position) if they match.  The examples
1941 we have seen so far are the anchors.  The anchor C<^> matches the
1942 beginning of the line, but doesn't eat any characters.  Similarly, the
1943 word boundary anchor C<\b> matches, e.g., if the character to the left
1944 is a word character and the character to the right is a non-word
1945 character, but it doesn't eat up any characters itself.  Anchors are
1946 examples of 'zero-width assertions'.  Zero-width, because they consume
1947 no characters, and assertions, because they test some property of the
1948 string.  In the context of our walk in the woods analogy to regexp
1949 matching, most regexp elements move us along a trail, but anchors have
1950 us stop a moment and check our surroundings.  If the local environment
1951 checks out, we can proceed forward.  But if the local environment
1952 doesn't satisfy us, we must backtrack.
1953
1954 Checking the environment entails either looking ahead on the trail,
1955 looking behind, or both.  C<^> looks behind, to see that there are no
1956 characters before.  C<$> looks ahead, to see that there are no
1957 characters after.  C<\b> looks both ahead and behind, to see if the
1958 characters on either side differ in their 'word'-ness.
1959
1960 The lookahead and lookbehind assertions are generalizations of the
1961 anchor concept.  Lookahead and lookbehind are zero-width assertions
1962 that let us specify which characters we want to test for.  The
1963 lookahead assertion is denoted by C<(?=regexp)> and the lookbehind
1964 assertion is denoted by C<< (?<=fixed-regexp) >>.  Some examples are
1965
1966     $x = "I catch the housecat 'Tom-cat' with catnip";
1967     $x =~ /cat(?=\s+)/;  # matches 'cat' in 'housecat'
1968     @catwords = ($x =~ /(?<=\s)cat\w+/g);  # matches,
1969                                            # $catwords[0] = 'catch'
1970                                            # $catwords[1] = 'catnip'
1971     $x =~ /\bcat\b/;  # matches 'cat' in 'Tom-cat'
1972     $x =~ /(?<=\s)cat(?=\s)/; # doesn't match; no isolated 'cat' in
1973                               # middle of $x
1974
1975 Note that the parentheses in C<(?=regexp)> and C<< (?<=regexp) >> are
1976 non-capturing, since these are zero-width assertions.  Thus in the
1977 second regexp, the substrings captured are those of the whole regexp
1978 itself.  Lookahead C<(?=regexp)> can match arbitrary regexps, but
1979 lookbehind C<< (?<=fixed-regexp) >> only works for regexps of fixed
1980 width, i.e., a fixed number of characters long.  Thus
1981 C<< (?<=(ab|bc)) >> is fine, but C<< (?<=(ab)*) >> is not.  The
1982 negated versions of the lookahead and lookbehind assertions are
1983 denoted by C<(?!regexp)> and C<< (?<!fixed-regexp) >> respectively.
1984 They evaluate true if the regexps do I<not> match:
1985
1986     $x = "foobar";
1987     $x =~ /foo(?!bar)/;  # doesn't match, 'bar' follows 'foo'
1988     $x =~ /foo(?!baz)/;  # matches, 'baz' doesn't follow 'foo'
1989     $x =~ /(?<!\s)foo/;  # matches, there is no \s before 'foo'
1990
1991 =head2 Using independent subexpressions to prevent backtracking
1992
1993 The last few extended patterns in this tutorial are experimental as of
1994 5.6.0.  Play with them, use them in some code, but don't rely on them
1995 just yet for production code.
1996
1997 S<B<Independent subexpressions> > are regular expressions, in the
1998 context of a larger regular expression, that function independently of
1999 the larger regular expression.  That is, they consume as much or as
2000 little of the string as they wish without regard for the ability of
2001 the larger regexp to match.  Independent subexpressions are represented
2002 by C<< (?>regexp) >>.  We can illustrate their behavior by first
2003 considering an ordinary regexp:
2004
2005     $x = "ab";
2006     $x =~ /a*ab/;  # matches
2007
2008 This obviously matches, but in the process of matching, the
2009 subexpression C<a*> first grabbed the C<a>.  Doing so, however,
2010 wouldn't allow the whole regexp to match, so after backtracking, C<a*>
2011 eventually gave back the C<a> and matched the empty string.  Here, what
2012 C<a*> matched was I<dependent> on what the rest of the regexp matched.
2013
2014 Contrast that with an independent subexpression:
2015
2016     $x =~ /(?>a*)ab/;  # doesn't match!
2017
2018 The independent subexpression C<< (?>a*) >> doesn't care about the rest
2019 of the regexp, so it sees an C<a> and grabs it.  Then the rest of the
2020 regexp C<ab> cannot match.  Because C<< (?>a*) >> is independent, there
2021 is no backtracking and and the independent subexpression does not give
2022 up its C<a>.  Thus the match of the regexp as a whole fails.  A similar
2023 behavior occurs with completely independent regexps:
2024
2025     $x = "ab";
2026     $x =~ /a*/g;   # matches, eats an 'a'
2027     $x =~ /\Gab/g; # doesn't match, no 'a' available
2028
2029 Here C<//g> and C<\G> create a 'tag team' handoff of the string from
2030 one regexp to the other.  Regexps with an independent subexpression are
2031 much like this, with a handoff of the string to the independent
2032 subexpression, and a handoff of the string back to the enclosing
2033 regexp.
2034
2035 The ability of an independent subexpression to prevent backtracking
2036 can be quite useful.  Suppose we want to match a non-empty string
2037 enclosed in parentheses up to two levels deep.  Then the following
2038 regexp matches:
2039
2040     $x = "abc(de(fg)h";  # unbalanced parentheses
2041     $x =~ /\( ( [^()]+ | \([^()]*\) )+ \)/x;
2042
2043 The regexp matches an open parenthesis, one or more copies of an
2044 alternation, and a close parenthesis.  The alternation is two-way, with
2045 the first alternative C<[^()]+> matching a substring with no
2046 parentheses and the second alternative C<\([^()]*\)>  matching a
2047 substring delimited by parentheses.  The problem with this regexp is
2048 that it is pathological: it has nested indeterminate quantifiers
2049  of the form C<(a+|b)+>.  We discussed in Part 1 how nested quantifiers
2050 like this could take an exponentially long time to execute if there
2051 was no match possible.  To prevent the exponential blowup, we need to
2052 prevent useless backtracking at some point.  This can be done by
2053 enclosing the inner quantifier as an independent subexpression:
2054
2055     $x =~ /\( ( (?>[^()]+) | \([^()]*\) )+ \)/x;
2056
2057 Here, C<< (?>[^()]+) >> breaks the degeneracy of string partitioning
2058 by gobbling up as much of the string as possible and keeping it.   Then
2059 match failures fail much more quickly.
2060
2061 =head2 Conditional expressions
2062
2063 A S<B<conditional expression> > is a form of if-then-else statement
2064 that allows one to choose which patterns are to be matched, based on
2065 some condition.  There are two types of conditional expression:
2066 C<(?(condition)yes-regexp)> and
2067 C<(?(condition)yes-regexp|no-regexp)>.  C<(?(condition)yes-regexp)> is
2068 like an S<C<'if () {}'> > statement in Perl.  If the C<condition> is true,
2069 the C<yes-regexp> will be matched.  If the C<condition> is false, the
2070 C<yes-regexp> will be skipped and perl will move onto the next regexp
2071 element.  The second form is like an S<C<'if () {} else {}'> > statement
2072 in Perl.  If the C<condition> is true, the C<yes-regexp> will be
2073 matched, otherwise the C<no-regexp> will be matched.
2074
2075 The C<condition> can have two forms.  The first form is simply an
2076 integer in parentheses C<(integer)>.  It is true if the corresponding
2077 backreference C<\integer> matched earlier in the regexp.  The second
2078 form is a bare zero width assertion C<(?...)>, either a
2079 lookahead, a lookbehind, or a code assertion (discussed in the next
2080 section).
2081
2082 The integer form of the C<condition> allows us to choose, with more
2083 flexibility, what to match based on what matched earlier in the
2084 regexp. This searches for words of the form C<"$x$x"> or
2085 C<"$x$y$y$x">:
2086
2087     % simple_grep '^(\w+)(\w+)?(?(2)\2\1|\1)$' /usr/dict/words
2088     beriberi
2089     coco
2090     couscous
2091     deed
2092     ...
2093     toot
2094     toto
2095     tutu
2096
2097 The lookbehind C<condition> allows, along with backreferences,
2098 an earlier part of the match to influence a later part of the
2099 match.  For instance,
2100
2101     /[ATGC]+(?(?<=AA)G|C)$/;
2102
2103 matches a DNA sequence such that it either ends in C<AAG>, or some
2104 other base pair combination and C<C>.  Note that the form is
2105 C<< (?(?<=AA)G|C) >> and not C<< (?((?<=AA))G|C) >>; for the
2106 lookahead, lookbehind or code assertions, the parentheses around the
2107 conditional are not needed.
2108
2109 =head2 A bit of magic: executing Perl code in a regular expression
2110
2111 Normally, regexps are a part of Perl expressions.
2112 S<B<Code evaluation> > expressions turn that around by allowing
2113 arbitrary Perl code to be a part of of a regexp.  A code evaluation
2114 expression is denoted C<(?{code})>, with C<code> a string of Perl
2115 statements.
2116
2117 Code expressions are zero-width assertions, and the value they return
2118 depends on their environment.  There are two possibilities: either the
2119 code expression is used as a conditional in a conditional expression
2120 C<(?(condition)...)>, or it is not.  If the code expression is a
2121 conditional, the code is evaluated and the result (i.e., the result of
2122 the last statement) is used to determine truth or falsehood.  If the
2123 code expression is not used as a conditional, the assertion always
2124 evaluates true and the result is put into the special variable
2125 C<$^R>.  The variable C<$^R> can then be used in code expressions later
2126 in the regexp.  Here are some silly examples:
2127
2128     $x = "abcdef";
2129     $x =~ /abc(?{print "Hi Mom!";})def/; # matches,
2130                                          # prints 'Hi Mom!'
2131     $x =~ /aaa(?{print "Hi Mom!";})def/; # doesn't match,
2132                                          # no 'Hi Mom!'
2133
2134 Pay careful attention to the next example:
2135
2136     $x =~ /abc(?{print "Hi Mom!";})ddd/; # doesn't match,
2137                                          # no 'Hi Mom!'
2138                                          # but why not?
2139
2140 At first glance, you'd think that it shouldn't print, because obviously
2141 the C<ddd> isn't going to match the target string. But look at this
2142 example:
2143
2144     $x =~ /abc(?{print "Hi Mom!";})[d]dd/; # doesn't match,
2145                                            # but _does_ print
2146
2147 Hmm. What happened here? If you've been following along, you know that
2148 the above pattern should be effectively the same as the last one --
2149 enclosing the d in a character class isn't going to change what it
2150 matches. So why does the first not print while the second one does?
2151
2152 The answer lies in the optimizations the REx engine makes. In the first
2153 case, all the engine sees are plain old characters (aside from the
2154 C<?{}> construct). It's smart enough to realize that the string 'ddd'
2155 doesn't occur in our target string before actually running the pattern
2156 through. But in the second case, we've tricked it into thinking that our
2157 pattern is more complicated than it is. It takes a look, sees our
2158 character class, and decides that it will have to actually run the
2159 pattern to determine whether or not it matches, and in the process of
2160 running it hits the print statement before it discovers that we don't
2161 have a match.
2162
2163 To take a closer look at how the engine does optimizations, see the
2164 section L<"Pragmas and debugging"> below.
2165
2166 More fun with C<?{}>:
2167
2168     $x =~ /(?{print "Hi Mom!";})/;       # matches,
2169                                          # prints 'Hi Mom!'
2170     $x =~ /(?{$c = 1;})(?{print "$c";})/;  # matches,
2171                                            # prints '1'
2172     $x =~ /(?{$c = 1;})(?{print "$^R";})/; # matches,
2173                                            # prints '1'
2174
2175 The bit of magic mentioned in the section title occurs when the regexp
2176 backtracks in the process of searching for a match.  If the regexp
2177 backtracks over a code expression and if the variables used within are
2178 localized using C<local>, the changes in the variables produced by the
2179 code expression are undone! Thus, if we wanted to count how many times
2180 a character got matched inside a group, we could use, e.g.,
2181
2182     $x = "aaaa";
2183     $count = 0;  # initialize 'a' count
2184     $c = "bob";  # test if $c gets clobbered
2185     $x =~ /(?{local $c = 0;})         # initialize count
2186            ( a                        # match 'a'
2187              (?{local $c = $c + 1;})  # increment count
2188            )*                         # do this any number of times,
2189            aa                         # but match 'aa' at the end
2190            (?{$count = $c;})          # copy local $c var into $count
2191           /x;
2192     print "'a' count is $count, \$c variable is '$c'\n";
2193
2194 This prints
2195
2196     'a' count is 2, $c variable is 'bob'
2197
2198 If we replace the S<C< (?{local $c = $c + 1;})> > with
2199 S<C< (?{$c = $c + 1;})> >, the variable changes are I<not> undone
2200 during backtracking, and we get
2201
2202     'a' count is 4, $c variable is 'bob'
2203
2204 Note that only localized variable changes are undone.  Other side
2205 effects of code expression execution are permanent.  Thus
2206
2207     $x = "aaaa";
2208     $x =~ /(a(?{print "Yow\n";}))*aa/;
2209
2210 produces
2211
2212    Yow
2213    Yow
2214    Yow
2215    Yow
2216
2217 The result C<$^R> is automatically localized, so that it will behave
2218 properly in the presence of backtracking.
2219
2220 This example uses a code expression in a conditional to match the
2221 article 'the' in either English or German:
2222
2223     $lang = 'DE';  # use German
2224     ...
2225     $text = "das";
2226     print "matched\n"
2227         if $text =~ /(?(?{
2228                           $lang eq 'EN'; # is the language English?
2229                          })
2230                        the |             # if so, then match 'the'
2231                        (die|das|der)     # else, match 'die|das|der'
2232                      )
2233                     /xi;
2234
2235 Note that the syntax here is C<(?(?{...})yes-regexp|no-regexp)>, not
2236 C<(?((?{...}))yes-regexp|no-regexp)>.  In other words, in the case of a
2237 code expression, we don't need the extra parentheses around the
2238 conditional.
2239
2240 If you try to use code expressions with interpolating variables, perl
2241 may surprise you:
2242
2243     $bar = 5;
2244     $pat = '(?{ 1 })';
2245     /foo(?{ $bar })bar/; # compiles ok, $bar not interpolated
2246     /foo(?{ 1 })$bar/;   # compile error!
2247     /foo${pat}bar/;      # compile error!
2248
2249     $pat = qr/(?{ $foo = 1 })/;  # precompile code regexp
2250     /foo${pat}bar/;      # compiles ok
2251
2252 If a regexp has (1) code expressions and interpolating variables,or
2253 (2) a variable that interpolates a code expression, perl treats the
2254 regexp as an error. If the code expression is precompiled into a
2255 variable, however, interpolating is ok. The question is, why is this
2256 an error?
2257
2258 The reason is that variable interpolation and code expressions
2259 together pose a security risk.  The combination is dangerous because
2260 many programmers who write search engines often take user input and
2261 plug it directly into a regexp:
2262
2263     $regexp = <>;       # read user-supplied regexp
2264     $chomp $regexp;     # get rid of possible newline
2265     $text =~ /$regexp/; # search $text for the $regexp
2266
2267 If the C<$regexp> variable contains a code expression, the user could
2268 then execute arbitrary Perl code.  For instance, some joker could
2269 search for S<C<system('rm -rf *');> > to erase your files.  In this
2270 sense, the combination of interpolation and code expressions B<taints>
2271 your regexp.  So by default, using both interpolation and code
2272 expressions in the same regexp is not allowed.  If you're not
2273 concerned about malicious users, it is possible to bypass this
2274 security check by invoking S<C<use re 'eval'> >:
2275
2276     use re 'eval';       # throw caution out the door
2277     $bar = 5;
2278     $pat = '(?{ 1 })';
2279     /foo(?{ 1 })$bar/;   # compiles ok
2280     /foo${pat}bar/;      # compiles ok
2281
2282 Another form of code expression is the S<B<pattern code expression> >.
2283 The pattern code expression is like a regular code expression, except
2284 that the result of the code evaluation is treated as a regular
2285 expression and matched immediately.  A simple example is
2286
2287     $length = 5;
2288     $char = 'a';
2289     $x = 'aaaaabb';
2290     $x =~ /(??{$char x $length})/x; # matches, there are 5 of 'a'
2291
2292
2293 This final example contains both ordinary and pattern code
2294 expressions.   It detects if a binary string C<1101010010001...> has a
2295 Fibonacci spacing 0,1,1,2,3,5,...  of the C<1>'s:
2296
2297     $s0 = 0; $s1 = 1; # initial conditions
2298     $x = "1101010010001000001";
2299     print "It is a Fibonacci sequence\n"
2300         if $x =~ /^1         # match an initial '1'
2301                     (
2302                        (??{'0' x $s0}) # match $s0 of '0'
2303                        1               # and then a '1'
2304                        (?{
2305                           $largest = $s0;   # largest seq so far
2306                           $s2 = $s1 + $s0;  # compute next term
2307                           $s0 = $s1;        # in Fibonacci sequence
2308                           $s1 = $s2;
2309                          })
2310                     )+   # repeat as needed
2311                   $      # that is all there is
2312                  /x;
2313     print "Largest sequence matched was $largest\n";
2314
2315 This prints
2316
2317     It is a Fibonacci sequence
2318     Largest sequence matched was 5
2319
2320 Ha! Try that with your garden variety regexp package...
2321
2322 Note that the variables C<$s0> and C<$s1> are not substituted when the
2323 regexp is compiled, as happens for ordinary variables outside a code
2324 expression.  Rather, the code expressions are evaluated when perl
2325 encounters them during the search for a match.
2326
2327 The regexp without the C<//x> modifier is
2328
2329     /^1((??{'0'x$s0})1(?{$largest=$s0;$s2=$s1+$s0$s0=$s1;$s1=$s2;}))+$/;
2330
2331 and is a great start on an Obfuscated Perl entry :-) When working with
2332 code and conditional expressions, the extended form of regexps is
2333 almost necessary in creating and debugging regexps.
2334
2335 =head2 Pragmas and debugging
2336
2337 Speaking of debugging, there are several pragmas available to control
2338 and debug regexps in Perl.  We have already encountered one pragma in
2339 the previous section, S<C<use re 'eval';> >, that allows variable
2340 interpolation and code expressions to coexist in a regexp.  The other
2341 pragmas are
2342
2343     use re 'taint';
2344     $tainted = <>;
2345     @parts = ($tainted =~ /(\w+)\s+(\w+)/; # @parts is now tainted
2346
2347 The C<taint> pragma causes any substrings from a match with a tainted
2348 variable to be tainted as well.  This is not normally the case, as
2349 regexps are often used to extract the safe bits from a tainted
2350 variable.  Use C<taint> when you are not extracting safe bits, but are
2351 performing some other processing.  Both C<taint> and C<eval> pragmas
2352 are lexically scoped, which means they are in effect only until
2353 the end of the block enclosing the pragmas.
2354
2355     use re 'debug';
2356     /^(.*)$/s;       # output debugging info
2357
2358     use re 'debugcolor';
2359     /^(.*)$/s;       # output debugging info in living color
2360
2361 The global C<debug> and C<debugcolor> pragmas allow one to get
2362 detailed debugging info about regexp compilation and
2363 execution.  C<debugcolor> is the same as debug, except the debugging
2364 information is displayed in color on terminals that can display
2365 termcap color sequences.  Here is example output:
2366
2367     % perl -e 'use re "debug"; "abc" =~ /a*b+c/;'
2368     Compiling REx `a*b+c'
2369     size 9 first at 1
2370        1: STAR(4)
2371        2:   EXACT <a>(0)
2372        4: PLUS(7)
2373        5:   EXACT <b>(0)
2374        7: EXACT <c>(9)
2375        9: END(0)
2376     floating `bc' at 0..2147483647 (checking floating) minlen 2
2377     Guessing start of match, REx `a*b+c' against `abc'...
2378     Found floating substr `bc' at offset 1...
2379     Guessed: match at offset 0
2380     Matching REx `a*b+c' against `abc'
2381       Setting an EVAL scope, savestack=3
2382        0 <> <abc>             |  1:  STAR
2383                                EXACT <a> can match 1 times out of 32767...
2384       Setting an EVAL scope, savestack=3
2385        1 <a> <bc>             |  4:    PLUS
2386                                EXACT <b> can match 1 times out of 32767...
2387       Setting an EVAL scope, savestack=3
2388        2 <ab> <c>             |  7:      EXACT <c>
2389        3 <abc> <>             |  9:      END
2390     Match successful!
2391     Freeing REx: `a*b+c'
2392
2393 If you have gotten this far into the tutorial, you can probably guess
2394 what the different parts of the debugging output tell you.  The first
2395 part
2396
2397     Compiling REx `a*b+c'
2398     size 9 first at 1
2399        1: STAR(4)
2400        2:   EXACT <a>(0)
2401        4: PLUS(7)
2402        5:   EXACT <b>(0)
2403        7: EXACT <c>(9)
2404        9: END(0)
2405
2406 describes the compilation stage.  C<STAR(4)> means that there is a
2407 starred object, in this case C<'a'>, and if it matches, goto line 4,
2408 i.e., C<PLUS(7)>.  The middle lines describe some heuristics and
2409 optimizations performed before a match:
2410
2411     floating `bc' at 0..2147483647 (checking floating) minlen 2
2412     Guessing start of match, REx `a*b+c' against `abc'...
2413     Found floating substr `bc' at offset 1...
2414     Guessed: match at offset 0
2415
2416 Then the match is executed and the remaining lines describe the
2417 process:
2418
2419     Matching REx `a*b+c' against `abc'
2420       Setting an EVAL scope, savestack=3
2421        0 <> <abc>             |  1:  STAR
2422                                EXACT <a> can match 1 times out of 32767...
2423       Setting an EVAL scope, savestack=3
2424        1 <a> <bc>             |  4:    PLUS
2425                                EXACT <b> can match 1 times out of 32767...
2426       Setting an EVAL scope, savestack=3
2427        2 <ab> <c>             |  7:      EXACT <c>
2428        3 <abc> <>             |  9:      END
2429     Match successful!
2430     Freeing REx: `a*b+c'
2431
2432 Each step is of the form S<C<< n <x> <y> >> >, with C<< <x> >> the
2433 part of the string matched and C<< <y> >> the part not yet
2434 matched.  The S<C<< |  1:  STAR >> > says that perl is at line number 1
2435 n the compilation list above.  See
2436 L<perldebguts/"Debugging regular expressions"> for much more detail.
2437
2438 An alternative method of debugging regexps is to embed C<print>
2439 statements within the regexp.  This provides a blow-by-blow account of
2440 the backtracking in an alternation:
2441
2442     "that this" =~ m@(?{print "Start at position ", pos, "\n";})
2443                      t(?{print "t1\n";})
2444                      h(?{print "h1\n";})
2445                      i(?{print "i1\n";})
2446                      s(?{print "s1\n";})
2447                          |
2448                      t(?{print "t2\n";})
2449                      h(?{print "h2\n";})
2450                      a(?{print "a2\n";})
2451                      t(?{print "t2\n";})
2452                      (?{print "Done at position ", pos, "\n";})
2453                     @x;
2454
2455 prints
2456
2457     Start at position 0
2458     t1
2459     h1
2460     t2
2461     h2
2462     a2
2463     t2
2464     Done at position 4
2465
2466 =head1 BUGS
2467
2468 Code expressions, conditional expressions, and independent expressions
2469 are B<experimental>.  Don't use them in production code.  Yet.
2470
2471 =head1 SEE ALSO
2472
2473 This is just a tutorial.  For the full story on perl regular
2474 expressions, see the L<perlre> regular expressions reference page.
2475
2476 For more information on the matching C<m//> and substitution C<s///>
2477 operators, see L<perlop/"Regexp Quote-Like Operators">.  For
2478 information on the C<split> operation, see L<perlfunc/split>.
2479
2480 For an excellent all-around resource on the care and feeding of
2481 regular expressions, see the book I<Mastering Regular Expressions> by
2482 Jeffrey Friedl (published by O'Reilly, ISBN 1556592-257-3).
2483
2484 =head1 AUTHOR AND COPYRIGHT
2485
2486 Copyright (c) 2000 Mark Kvale
2487 All rights reserved.
2488
2489 This document may be distributed under the same terms as Perl itself.
2490
2491 =head2 Acknowledgments
2492
2493 The inspiration for the stop codon DNA example came from the ZIP
2494 code example in chapter 7 of I<Mastering Regular Expressions>.
2495
2496 The author would like to thank Jeff Pinyan, Andrew Johnson, Peter
2497 Haworth, Ronald J Kimball, and Joe Smith for all their helpful
2498 comments.
2499
2500 =cut
2501