使用正则表达式匹配合法的 IPv4 地址的操作方法

如何使用正则表达式匹配合法的 IPv4 地址

简介

IPv4 地址是互联网上常用的地址格式，通常由四个数字（每个数字范围为 0 到 255）组成，每个数字之间用点 . 分隔。例如：192.168.0.1。在某些情况下，我们需要通过编程语言或工具来验证某个字符串是否为合法的 IPv4 地址。在本文中，我们将学习如何使用正则表达式来实现这一目标。

什么是正则表达式？

正则表达式（Regular Expression，简称 Regex）是一种用于匹配文本的工具。它能够按照特定的规则检查文本内容是否符合要求。正则表达式广泛应用于文本处理、数据验证和解析等任务。

匹配 IPv4 地址的基本规则

IPv4 地址有以下几个特点：

• 每个地址由四个数字组成。
• 每个数字在 0 到 255 之间。
• 每个数字之间由点 . 分隔。
• 每个数字部分不能包含前导零（例如 01 不合法）。

根据这些规则，我们可以设计一个正则表达式来验证 IPv4 地址。

正则表达式构建

我们可以通过以下正则表达式来匹配合法的 IPv4 地址：

^(?!.*\b0\d)\b((25[0-5]|2[0-4][0-9]|[01]?[0-9][0-9]?)\.){3}(25[0-5]|2[0-4][0-9]|[01]?[0-9][0-9]?)$

解释

• ^ 和 $：这两个符号分别表示匹配字符串的开始和结束，确保整个字符串符合规定。
• (?!.*\b0\d)：这是一个负向前瞻（negative lookahead），用于确保地址中没有任何数字部分以 0 开头。例如，它会排除 01、001 等无效格式。
• ((25[0-5]|2[0-4][0-9]|[01]?[0-9][0-9]?)\.){3}：这部分匹配前三个数字部分，它确保每个数字在 0 到 255 之间，并且每个数字部分后面跟一个点（.）。
• 25[0-5]：匹配 250 到 255。2[0-4][0-9]：匹配 200 到 249。[01]?[0-9][0-9]?：匹配 0 到 199，同时支持一位数或两位数的匹配。
• (25[0-5]|2[0-4][0-9]|[01]?[0-9][0-9]?)：这一部分匹配最后一个数字部分，确保该部分在 0 到 255 之间。
• \b：单词边界符，确保数字部分是独立的，并且不会有其他字符与数字相连。

合法的 IPv4 地址示例

以下是一些合法的 IPv4 地址，符合上述正则表达式：

• 192.168.0.1
• 255.255.255.255
• 0.0.0.0
• 10.0.0.1
• 172.16.254.3
• 1.1.1.1

不合法的 IPv4 地址示例

以下是一些不合法的 IPv4 地址，正则表达式会排除这些地址：

• 192.168.01.1 —— 前导零（01 不允许）
• 256.256.256.256 —— 数字超出范围
• 192.168.1.256 —— 最后一部分 256 超出范围
• 01.2.3.4 —— 前导零（01 不允许）
• 0.0.0.256 —— 数字 256 超出范围
• 300.300.300.300 —— 数字超出范围
• 192.168.0 —— 缺少第四部分
• 192.168.0.1. —— 多了一个点（不能以点结尾）
• .192.168.0.1 —— 多了一个点（不能以点开头）

使用正则表达式进行验证

你可以在编程语言中使用正则表达式来验证输入是否为合法的 IPv4 地址。例如，在 Python 中可以这样实现：

import re
def is_valid_ipv4(ip):
    pattern = r"^(?!.*\b0\d)\b((25[0-5]|2[0-4][0-9]|[01]?[0-9][0-9]?)\.){3}(25[0-5]|2[0-4][0-9]|[01]?[0-9][0-9]?)$"
    return bool(re.match(pattern, ip))
# 测试
print(is_valid_ipv4("192.168.0.1"))  # True
print(is_valid_ipv4("256.256.256.256"))  # False
print(is_valid_ipv4("192.168.01.1"))  # False

总结

在本文中，我们学习了如何使用正则表达式来验证 IPv4 地址。通过正则表达式，我们能够精确地匹配符合规则的合法地址，同时排除掉带有前导零或超出范围的非法地址。通过这个方法，我们可以在各种编程语言中对 IPv4 地址进行有效验证，确保网络程序的健壮性。

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