Linux Shell 以一串字符作为表达式向系统传达意思。元字符（Metacharacters）是用来阐释字符表达式意义的字符，简言之，元字符就是描述字符的字符，它用于对字符表达式的内容、转换及各种操作信息进行描述。正则表达式是由一串字符和元字符构成的字符串，简称RE（Regular Expression）。正则表达式的主要功能是文本查询和字符串操作，它可以匹配文本的一个字符或字符集合。
在Linux系统中，程序设计语言Java、Perl和Python等，Shell工具 sed、awk和grep等，以及MySQL和PostgreSQL等数据库服务器都使用了正则表达式，下图描述了正则表达式用于数据流处理的过程。实际上，正则表达式完成了数据过滤，将不满足正则表达式定义的数据拒绝掉，剩下与正则表达式匹配的数据。
正则表达式的基本元素包括普通字符和元字符，例如，a、b、1、2等字符属于普通字符，普通字符可以按照字面意思理解，如：a 只能理解为英文的小写字母a，没有其他隐藏意义。而*、^、[]等元字符，Shell赋予了它们超越字面意思的意义，如：*号符号的字面意义只是一个符号，而实际上却表示了重复前面的字符0次或多次的隐藏意义。因此，掌握正则表达式基本元素主要是对正则表达式中元字符意义的掌握。
POSIX标准将正则表达式分为两类：基本的正则表达式和扩展的正则表达式，大部分Linux应用和工具仅支持基本的正则表达式，因而，本文所诉的正则表达式基础是掌握正则表达式的关键，下图列出基本的正则表达式中元字符集合及其意义。
符号 意义
* 0 个或多个在*字符之前的那个普通字符
. 匹配任意字符
^ 匹配行首，或后面字符的非
$ 匹配行尾
[] 匹配字符集合
\ 转义符，屏蔽一个元字符的特殊意义
\<\> 精确匹配符号
\{n\} 匹配前面字符出现 n 次
\{n,\} 匹配前面字符至少出现 n 次
\{n,m\} 匹配前面字符出现 n ~ m 次
下面逐一介绍正则表达式元字符的意义和用法，并举一些例子结合使用元字符。
1. * 符号
* 符号用于匹配前面一个普通字符的 0 次或多次重复，如：
hel*o
* 符号前面的普通字符是l，* 字符就表示匹配l字符0次或多次，如字符串helo、hello、helllllo都可以由hel*o来表示
2. . 符号
点号 . 用于匹配任意一个字符，如：
...73.
由于 . 符号只能匹配一个字符，因此，上述字符串表示前面三个字符为任意字符，第4和第5个字符是7和3，最后一个字符为任意字符，如xcb738、4J973U都能匹配上述字符串。值得注意的是 . 符号可以匹配一个空格，因此， x b738、ui 73e也能匹配上述字符串。
3. ^ 符号
^ 符号用于匹配行首，表示行首的字符是 ^ 字符后面的那个字符，如：
^cloud
这表示匹配以cloud开头的行。结合上面介绍的 * 符号和 . 符号，再举一个例子：
^...X86*
该字符串表示行首的三个字符为任意字符（可以是空格），第 4 ~ 6 个字符为 X86，第7个字符开始可以重复匹配6，如：866X86666、8 6X86都可以匹配上述字符串。
4. $ 符号
$ 符号匹配行尾，$符号放在匹配字符之后，与 ^ 符号的功能和用法都相反，如：
micky$
该正则表达式表示匹配以micky结尾的所在行。一个特殊的正则表达式是匹配所有空行的表达式，为：
^$
该正则表达式既匹配行首，又匹配行尾，中间没有任何字符，因此，为空行。
如果需要匹配只包含一个字符的行，如：
^.$
5. [] 符号
方括号[]匹配字符集合，该符号支持穷举方法列出字符集合的所有元素，也支持使用 - 符号表示字符集合范围，表明字符集合范围从 - 左边字符开始，到 - 右边字符结束。如果要匹配任意一个数字，可以使用如下的两种方法，前一种穷举了阿拉伯数字，后一种用数字范围表示，显得比较简洁。
[0123456789] [0-9]
[]也可以用作字母匹配，如：
[a-z] // 所有小写字母 [A-Z] // 所有大写字母 [b-p] // 小写字母b到p
Linux系统对小写是敏感的，并且支持字母排序，因此，Linux中有大写字母序列和小写字母序列，两者是分开的，a~z表示所有小写字母，A~Z表示所有大写字母，而b~p表示从b到p之间的所有小写字母。
我们知道，^符号表示匹配行首，但是，^符号放到[]符号中就不再表示匹配行首了，而是表示取反符号。
[^b-d]
以上正则表达式匹配不在b~d范围之内的所有字符，此时，符号^不再表示匹配行首，而是取反符号，不在b~d范围内的字符实际上涵盖了除了小写字母b、c和d之外的所有字符（包括其他字母、数字、空格等）。再举一个[]符号和 *符号结合的例子：
[A-Za-z] [A-Za-z]*
以上正则表达式表示任意一个字母开头，再以任意字母进行 0 次或任意次重复，实际上，这个正则表达式可以匹配任意英文单词。
6. \ 符号
\ 符号是转义符，用于屏蔽一个元字符的特殊意义，即以字面含义来解释 \ 符号后面的元字符，如：
\.
反斜杠后面的字符 . 是元字符，经过转义后 . 不再表示任意一个字符，而是一个普通字符点号 . 转义符 \ 是引用符的一种。
7. \<\> 符号
\<\> 符号是精确匹配符号，该符号利用 \ 符号屏蔽 <> 符号，如：
\<the\>
该正则表达式精确匹配 the 这个单词，而不匹配包含 the 字符的单词，如 them、there、another 等。
8. \{\} 系列符号
\{\} 系列符号与 * 符号类似，都表示前一个字符的重复。但是，* 符号表示重复 0 次或任意次，而 \{\} 系列符号可以指定重复次数，\{\} 系列符号包括三种形式。
- \{n\} 匹配前面字符出现 n 次
- \{n,\} 匹配前面字符至少出现 n 次
- \{n,m\} 匹配前面字符出现 n ~ m 次
JO\{3\}B 重复字符 O 3 次
JO\{3,\}B 重复字符 O 至少 3 次
JO\{3,6\}B 重复字符 O 3 ~ 6 次
JO\{3\}B 表示重复字符 O 3次，匹配值为：JOOOB
JO\{3,\}B 表示重复字符 O 至少 3次，JOOOB、JOOOOB、JOOOOOB等字符都可由该正则表达式来匹配
JO\{3,6\}B 表示重复字符 O 至少 3 次，最多 6 次，JOOOB，JOOOOOOB等字符串都满足，但是JOOB、JOOOOOOOO等字符串就不满足。
[a-z] \{5\}
改正则表达式表示精确匹配 5 个小写英文字母，比如 hello、house 等。
正则表达式的扩展
除了最基本的正则表达式的元字符外，awk和Perl等Linux工具还支持正则表达式扩展出来的一些元字符。
符号 意义
? 匹配 0 个或 1 个在其之前的那个普通字符
+ 匹配 1 个或多个在其之前的那个普通字符
() 表示一个字符集合或用在expr中
| 表示“或”，匹配一组可选的字符
下面详细介绍扩展的正则表达式元字符及其用法
1. ? 符号
匹配 ? 符号之前的那个字符 0 次或 1 次，如：
JO?B
该表达式表示匹配O字符0次或1次，即匹配JOB或JOOB。需要注意的是，? 字符最多可以匹配1个字符。
2. + 符号
与 * 符号类似，都是匹配其前面的那个字符多次，但是 * 字符可以匹配 0 次，而 + 符号可以匹配 1 次，如：
S+EU
该正则表达式表示匹配S 1次或任意次，SSEU、SSSSEU 等字符串都可由该表达式进行匹配，而SEU却不能由S+EU来匹配。
3. () 符号和 | 符号
() 符号通常与 | 符号结合使用，表示一组可选字符的集合，如：
re(a|e|o)d
该正则表达式中的(a|e|o)表示在字符a、e和 o 中选择任意一个字符，即 read、reed、reod 都可由该表达式进行匹配。
事实上 () 符号很少被使用到，因为 [] 符号完全能够替代 () 符号表示一组可选字符的集合，re(a|e|o)d等价于：
re[aeo]d
| 符号也可以表示多个正则表达式的 或 关系，基本格式为：
RE1 | RE2 | RE3
上述格式中，RE1、RE2、RE3表示正则表达式。
| 符号在扩展的正则表达式中表示 或 遗憾的是 | 符号的这种用法却很少被人记住 | 符号最著名的是其管道符用法。