先来看一句 Shell 代码：
dpkg --list | grep -E -o 'cuda-documentation-[0-9\-]*'
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dpkg --list：dpkg是 Debian 系列 Linux 发行版（如 Ubuntu）的包管理工具。--list选项用于列出所有已安装的软件包。 -
|：这是一个管道符号，用于将前一个命令的输出作为后一个命令的输入。在这里，dpkg --list的输出被直接传递给grep命令。 -
grep -E -o 'cuda-documentation-[0-9\-]*'：grep是一个用于在文本中搜索匹配某个模式的命令。-E：这是一个选项，用于启用扩展的正则表达式匹配。-o：这个选项告诉grep只输出匹配的部分，而不是整行。'cuda-documentation-[0-9\-]*'：这是要搜索的模式。它匹配任何以“cuda-documentation-”开头，后面跟着 0 个或多个数字或短横线（-）的字符串。
在这里 [0-9\-]* 就是正则表达式。
正则表达式 用来指定字符串的 模式，经常用于搜索-替换操作。
Regular expressions are used to specify patterns of characters。
这里，术语 模式 （pattern），是指一种用于解决特定问题的、可重复使用的解决方案。模式是一种经过验证的、解决特定问题的最佳实践。
在正则表达式中，普通字符匹配自身，特定字符拥有特殊的含义，这些特定字符称为 元字符。
元字符 是指有特殊含义的字符。比如字符 ~ 在文本中表示“波浪号”，但在 Shell 环境中，~ 是一个元字符，表示 home 目录。如果要从字面上使用它们，则需要转义，要用到表示转义的元字符 \ ，像 \~ 这样。对比下面的例子：
echo ~
输出：/home/nano
echo \~
输出：~
下面开始介绍正则表达式中的元字符，这也是正则表达式的语法。
正则表达式语法汇总
基本匹配元字符
| 基本匹配元字符 | 含义 |
|---|---|
| . | 除新行（newline：\n）字符外，匹配任意的单个字符 |
| ^ | 锚：匹配行的开头 |
| $ | 锚：匹配行的末尾 |
| \< | 锚：匹配单词的开头 |
| \> | 锚：匹配单词的末尾 |
| [list] | 字符类：匹配 list 中的任何一个字符 |
| [^list] | 字符类：匹配不在 list 中的任何一个字符 |
| () | 组（group）：视为一个单独的单元 |
| | | 或（alternation）：匹配选择任意一个 |
| \ | 引用（quote）：从字面上解释元字符 |
注1：锚（anchor），指定正则表达式的开头和结尾，从而匹配特定的字符串或文本。
注2：字符类（character class），在正则表达式中，可以使用方括号（[]）来定义一个字符类。字符类可以包含一个或多个字符。
注3：引用（quote），它指的是通过特定字符或语法将文本包围起来，以保护文本中的特殊字符不受解释或转义。比如在正则表达式语法中，$ 表示匹配行的末尾，如果想查找的字符串中包含这个符号时怎么办？这时要用 引用 ，即用 \$ 来表示美元符号。
运算符元字符
| 运算符元字符 | 含义 |
|---|---|
| * | 匹配（match） 0 次或多次 |
| + | 匹配 1 次或多次 |
| ? | 匹配 0 次或 1 次 |
| {n} | 限定（bound）：匹配 n 次 |
| {n,} | 限定：最少匹配 n 次 |
| {,m} | 限定：最多匹配 m 次 |
| {n,m} | 限定：最少匹配 n 次，最多匹配 m 次 |
预定义字符类
| 字符类 | 含义 | 类似于 |
|---|---|---|
| [:lower:] | 小写字母 | a-z |
| [:upper:] | 大写字母 | A-Z |
| [:alpha:] | 大小写字母 | A-Za-z |
| [:alnum:] | 大小写字母、数字 | A-Za-z0-9 |
| [:digit:] | 数字 | 0-9 |
| [:punct:] | 标点符号 | - |
| [:blank:] | 空格或制表符 | - |
使用总则
为了创建正则表达式，需要根据特定的规则将普通字符和元字符组合在一起，然后使用该正则表达式搜索希望查找的字符串。
使用举例
匹配任意的单个字符： .
grep 'Har..y' data.txt
搜索文件 data.txt ，查找类似于以下单词的 行 ：
harley、harxxy、har12y
匹配行：^ 、 $
假设 data.txt 文件中有以下 4 行内容：
Harley is smart
Harley
I like Harley
the dog likes the cat
- 普通查找
grep 'Harley' data.txt
将输出以下三行：
Harley is smart
Harley
I like Harley
- 而如果正则表达式使用
^锚定为匹配行的开头，代码如下：
grep '^Harley' data.txt
将输出以下两行：
Harley is smart
Harley
之所以不选取第三行，是因为第三行中的 Harley 不在一行的开头部分。
- 如果正则表达式使用
$锚定为匹配行的结尾，代码如下：
grep 'Harley$' data.txt
将输出以下两行：
Harley
I like Harley
之所以不选取第一行，是因为第一行中的 Harley 不在行的结尾部分。
- 同时锚定行首和行尾
grep '^Harley$' data.txt
搜索整行就一个单词“Harley”的行，输出：
Harley
小技巧：
grep ‘^$’ data.txt | wc -l
这个命令将统计在 data.txt 文件中的空行数量。
匹配单词：\< 、 \>
grep '\<kn' data.txt # 以“kn”为开头的单词所在行
grep 'ow\>' data.txt # 以“ow”为结尾的单词所在行
grep '\<know\>' data.txt # 包含单词 “know” 的行
需要注意的是，当使用正则表达式时，单词 的定义要比英语中的定义更灵活。在正则表达式中，单词就是一个由字母、数字或者下划线（_）构成的连续字符序列，比如 error_code_5 是合法的单词。
匹配字符类：[list] 、 [^list]
. 匹配的是任意的字符，如果需要匹配特定字符，可以将这些字符放在方括号（[]）中来指定希望搜索的字符。这样的结构就称为一个字符类。
grep 'H[aA]' data.txt
搜索文件 data.txt ，查找所有包含字符 “Ha” 或 “HA” 的 行 。
如果特定的字符是一个连续范围，则可以将第一个字符和最后一个字符用连字符（-）分开：
grep 'H[0-9]' data.txt
搜索文件 data.txt ，查找所有包含字符 “H0” 、 “H1” 、… “H9” 的 行 。
匹配不在字符类中的字符，只需要在开头的左方括号之后放一个音调符号（^）即可：
grep 'H[^aA]' data.txt
搜索文件 data.txt ，查找所有包含字符 ‘X’，同时后面不跟有 “a” 或 “A”的 行 。
预定义字符类：[:xxxx:]
字符类 的特殊用法，预定义一些常用的字符集。
grep '21[[:alpha:]]' data.txt
搜索文件 data.txt ，查找所有包含数字 “21”，后面跟一个小写字母或大写字母的所有行。
注意必须包含第二组方括号。
另外记住的是：每一个预定义字符类只表示一个单独的字符。
重复运算符：* 、+ 、?
grep ':.*:' data.txt #包含 1 个冒号，后跟 0 个或多个任意字符，后面再跟 1 个冒号
grep ':.+:' data.txt #包含 1 个冒号，后跟 1 个或多个任意字符，后面再跟 1 个冒号
grep ':.?:' data.txt #包含 1 个冒号，后跟 0 个或 1 个任意字符，后面再跟 1 个冒号
限定运算符：{n}、 {n,}、{,m}、{n,m}
grep '[0-9]{3}' data.txt #正好匹配 3 个数字
grep '[0-9]{3,}' data.txt #至少匹配 3 个数字
grep '[0-9]{,5}' data.txt #最多匹配 5 个数字
grep '[0-9]{3,5}' data.txt #匹配 3~5 个数字
组（()）和或（|）
如果希望在文件中搜索包含下述任意一个单词的行：
cat dog bird hamster
可以使用如下命令：
grep '\<(cat|dog|bird|hamster)\>' data.txt
注意使用圆括号（()）创建一个组，这将允许我们将整个模式视为一个单元。
