Shell 正則表達式實用範例速查：grep/sed/awk 常用模式與元字元完整對照表

正則表達式是 Linux 文字處理的核心技能。本文針對 Shell 腳本常見場景 (grep 過濾、sed 替換、awk 擷取)，整理 40+ 實用模式：行首行尾錨定、字元類別、量詞、分組捕獲、轉義特殊字元、IP/日期/郵件格式驗證，並對照 BRE (基本) 與 ERE (延伸) 差異，附贈 grep -E、sed -r、awk 實戰指令範例，可直接複製套用。

一、元字元與語法速查表

二、常用實戰模式庫 (可直接用於 grep -E / sed -r / awk)

1. 行首行尾與空行

^$              # 空行
^[[:space:]]*$  # 空白行 (含空格/Tab)
^#              # 註解行
^[^#]           # 非註解行

2. IP 地址 (IPv4)

# 簡易版 (不驗證 0-255)
[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}

# 嚴格版 (0-255)
((25[0-5]|2[0-4][0-9]|1[0-9]{2}|[1-9]?[0-9])\.){3}(25[0-5]|2[0-4][0-9]|1[0-9]{2}|[1-9]?[0-9])

3. 日期格式

# YYYY-MM-DD
[0-9]{4}-(0[1-9]|1[0-2])-(0[1-9]|[12][0-9]|3[01])

# DD/MM/YYYY
(0[1-9]|[12][0-9]|3[01])/(0[1-9]|1[0-2])/[0-9]{4}

4. 電子郵件 (簡易版)

[[:alnum:]._%+-]+@[[:alnum:].-]+\.[[:alpha:]]{2,}

5. URL (HTTP/HTTPS)

https?://[[:alnum:]._-]+(:[0-9]+)?(/.*)?

6. MAC 地址

([0-9A-Fa-f]{2}[:-]){5}[0-9A-Fa-f]{2}

7. 特定埠連線數 (netstat/ss 輸出)

:80\s+.*ESTABLISHED
:443\s+.*ESTABLISHED

三、工具實戰範例

grep -E (延伸正則，推薦日常使用)

# 搜尋包含 IP 的行
grep -E '[0-9]{1,3}(\.[0-9]{1,3}){3}' access.log

# 搜尋非註解且非空行
grep -E -v '^#|^$' config.conf

# 顯示行號與匹配色彩
grep -En --color 'error|fail' /var/log/messages

sed -r (延伸正則，捕獲群組用 \1 \2)

# 將 YYYY-MM-DD 轉為 DD/MM/YYYY
sed -r 's/([0-9]{4})-([0-9]{2})-([0-9]{2})/\3\/\2\/\1/' dates.txt

# 刪除行首空白
sed -r 's/^[[:space:]]+//' file.txt

# 在匹配行尾插入文字
sed -r '/ERROR/ s/$/ [ALERT]/' app.log

awk (內建 ERE，支援 ~ / !~ 匹配)

# 印出第 1 欄為 IP 格式的行
awk '$1 ~ /^[0-9]{1,3}(\.[0-9]{1,3}){3}$/' access.log

# 提取郵件域名
awk -F@ '/@/ {print $2}' maillist.txt | sort -u

四、BRE vs ERE 關鍵差異提醒

• grep 預設 BRE，加 -E 或用 egrep 切換 ERE
• sed 預設 BRE，加 -r (GNU) 或 -E (BSD/macOS) 切換 ERE
• awk 內建 ERE，無需切換
• BRE 中 + ? {} () | 需轉義 \+ \? \{\} \(\) \|
• ERE 中上述字元為元字元，若要匹配字面值需轉義 \+ \? 等

五、除錯技巧

# 顯示正則匹配過程 (GNU grep)
grep -E --debug-pattern 'pattern' file

# 線上測試工具
# https://regex101.com/ (支援 PCRE, Golang, JavaScript, Python)
# https://regexr.com/