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C++: 正規表現

最終更新：2026-08-31

レッスン41では、ファイル操作について学びました。

ここでは、正規表現について学びます——テキスト処理の「魔法の杖」です。

検索、置換、バリデーション……正規表現はテキスト処理の強力なツールです。

1. 正規表現の基本

(1) 1.1 正規表現とは？

正規表現（Regex）はパターンを記述し、マッチング、検索、置換を行う強力なツールです。

たとえ話：

(2) 1.2 C++の正規表現

C++11で正規表現が導入され、<regex> ヘッダで提供されます。

主な関数：

関数 機能
std::regex_match 完全マッチ
std::regex_search 部分検索
std::regex_replace 置換
std::regex_iterator 全検索

2. 基本的な使い方

(1) 2.1 regex_match——完全マッチ

▶ サンプル 1：正規表現の応用（難易度 ⭐）

CPP 
#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

int main() {
    std::string phone = "13812345678";
    std::regex pattern("^1[3-9]\\d{9}$"); // 携帯電話番号パターン
    
    if (std::regex_match(phone, pattern)) {
        std::cout << "有効な携帯番号です" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "無効な携帯番号です" << std::endl;
    }
    
    return 0;
}
▶ 試してみよう

出力：

TEXT 📖 参照専用 
有効な携帯番号です

(2) 2.2 正規表現メタ文字

メタ文字 説明 例
. 任意の1文字 a.c → abc にマッチ
^ 行の先頭 ^abc → abcで始まる
$ 行の末尾 abc$ → abcで終わる
* 0回以上の繰り返し a* → aaa にマッチ
+ 1回以上の繰り返し a+ → aaa にマッチ
? 0回または1回 a? → a または空文字
{n} n回の繰り返し a{3} → aaa にマッチ
[abc] 文字クラス [abc] → a、b、c にマッチ
[^abc] 否定文字クラス [^abc] → abc以外の文字にマッチ
\d 数字 \d → 0-9 にマッチ
\w 単語文字 \w → a-z、A-Z、0-9、_ にマッチ

3. 検索と置換

(1) 3.1 regex_search——部分検索

▶ サンプル 2：メール検索（難易度 ⭐）

CPP 
#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

int main() {
    std::string text = "連絡先：abc@example.com test@gmail.com";
    std::regex pattern("[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\\.[a-zA-Z]{2,}");
    
    std::smatch match;
    if (std::regex_search(text, match, pattern)) {
        std::cout << "見つかったメール：" << match[0] << std::endl;
    }
    
    return 0;
}
▶ 試してみよう

(2) 3.2 regex_replace——置換

▶ サンプル：電話番号のマスキング（難易度 ⭐⭐）

CPP 
#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

int main() {
    std::string phone = "13812345678";
    std::regex pattern("(\\d{3})\\d{4}(\\d{4})");
    
    std::string result = std::regex_replace(phone, pattern, "$1****$2");
    std::cout << "マスキング後：" << result << std::endl;
    
    return 0;
}
▶ 試してみよう

出力：

TEXT 📖 参照専用 
マスキング後：138****5678

4. 全検索

(1) 4.1 regex_iterator

▶ サンプル：複数マッチ（難易度 ⭐⭐⭐）

CPP 
#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

int main() {
    std::string text = "連絡先：abc@example.com test@gmail.com";
    std::regex pattern("[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\\.[a-zA-Z]{2,}");
    
    auto begin = std::sregex_iterator(text.begin(), text.end(), pattern);
    auto end = std::sregex_iterator();
    
    std::cout << "見つかったメール：" << std::endl;
    for (auto it = begin; it != end; ++it) {
        std::cout << it->str() << std::endl;
    }
    
    return 0;
}
▶ 試してみよう

出力：

TEXT 📖 参照専用 
見つかったメール：
abc@example.com
test@gmail.com

5. キャプチャグループ

(1) 5.1 キャプチャとは？

() を使って、パターンの一部をキャプチャし、後で参照できます。

▶ サンプル：日付の解析（難易度 ⭐⭐）

CPP 
#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

int main() {
    std::string date = "2026-06-28";
    std::regex pattern("(\\d{4})-(\\d{2})-(\\d{2})");
    
    std::smatch match;
    if (std::regex_match(date, match, pattern)) {
        std::cout << "年：" << match[1] << std::endl;
        std::cout << "月：" << match[2] << std::endl;
        std::cout << "日：" << match[3] << std::endl;
    }
    
    return 0;
}
▶ 試してみよう

出力：

TEXT 📖 参照専用 
年：2026
月：06
日：28

6. 実践的なユースケース

(1) 6.1 入力バリデーション

種類 正規表現
メールアドレス [a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\.[a-zA-Z]{2,}
携帯番号（中国） ^1[3-9]\d{9}$
身分証番号 ^\d{17}[\dXx]$
IPアドレス ^(\d{1,3}\.){3}\d{1,3}$

(2) 6.2 データ抽出

▶ サンプル：HTMLリンクの抽出（難易度 ⭐⭐⭐）

CPP 
#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

int main() {
    std::string html = "<a href=\"https://example.com\">Example</a>";
    std::regex pattern("<a href=\"([^\"]+)\"");
    
    std::smatch match;
    if (std::regex_search(html, match, pattern)) {
        std::cout << "リンクURL：" << match[1] << std::endl;
    }
    
    return 0;
}
▶ 試してみよう

▶ サンプル 2：全メールアドレスの抽出（難易度 ⭐⭐）

CPP 
#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

int main() {
    std::string text = "Contact us at support@example.com or sales@company.org for help.";
    std::regex emailPattern("[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\\.[a-zA-Z]{2,}");

    std::sregex_iterator begin(text.begin(), text.end(), emailPattern);
    std::sregex_iterator end;

    std::cout << "見つかったメールアドレス:" << std::endl;
    for (auto it = begin; it != end; ++it) {
        std::cout << "  " << it->str() << std::endl;
    }

    return 0;
}
▶ 試してみよう

出力：

TEXT 📖 参照専用 
見つかったメールアドレス:
  support@example.com
  sales@company.org

▶ サンプル 3：IPアドレス形式の検証（難易度 ⭐⭐）

CPP 
#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>

bool isValidIP(const std::string& ip) {
    // パターン：1-3桁の数字が4つ、ドットで区切られる
    std::regex pattern("^(\\d{1,3})\\.(\\d{1,3})\\.(\\d{1,3})\\.(\\d{1,3})$");
    std::smatch match;

    if (!std::regex_match(ip, match, pattern)) {
        return false;
    }

    // 各オクテットが0-255の範囲内かチェック
    for (size_t i = 1; i <= 4; i++) {
        int octet = std::stoi(match[i].str());
        if (octet > 255) return false;
    }

    return true;
}

int main() {
    std::string ips[] = {"192.168.1.1", "256.1.1.1", "10.0.0.255", "invalid"};

    for (const auto& ip : ips) {
        std::cout << ip << ": " << (isValidIP(ip) ? "有効" : "無効") << std::endl;
    }

    return 0;
}
▶ 試してみよう

出力：

TEXT 📖 参照専用 
192.168.1.1: 有効
256.1.1.1: 無効
10.0.0.255: 有効
invalid: 無効

❓ よくある質問

Q：正規表現のパフォーマンスは？ A： - コンパイルに時間がかかる → 再利用（std::regex コンストラクタ）

  • std::regex_constants::optimize フラグを使用

Q：バックスラッシュの扱いは？ A：文字列リテラル（生文字リテラル）を使用（C++11）：

CPP 
// 通常の文字列（エスケープ必要）
std::regex pattern("\\\\d+");

// 生文字リテラル（推奨）
std::regex pattern(R"(\d+)");

Q：正規表現でHTMLをパースできる？ A： お勧めしません。HTML/XMLなどの複雑な構造には、専用のパーサを使用してください。

📖 まとめ

トピック 要点
regex_match 完全マッチ
regex_search 部分検索
regex_replace 置換
regex_iterator 全検索
キャプチャグループ () でグループ化

📝 練習問題

  1. 初級（難易度 ⭐）： std::regex で文字列が「数字のみ」かどうかを検証（^\d+$）し、「123」「12a3」「abc」をテストしてください。

  2. 中級（難易度 ⭐⭐）： regex_search でテキストからメールアドレスを抽出してください（パターン：\w+@\w+\.\w+）。

  3. 上級（難易度 ⭐⭐⭐）： regex_replace で「電話番号のマスキング」機能を実装してください。携帯番号の中央4桁を **** に置換。

次のレッスン：マルチスレッド基本（#43）

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