不管是哪种编程语言，学习正则是一节必修课，python也是如此。正则通常被用来做什么？处理复杂的字符串及文本。比如，提取RTL的begin end之间的内容，提取verilog的模块端口完成自动例化，处理APR的io file等。用好正则，常常可以事半功倍。
为了更轻松愉快地学习正则，我们分成三次讲解：
一、特殊字符和基本用法
二、复杂规则
三、一些实例
本文是第一次讲解，介绍正则的特殊字符和基本用法。
温故而知新
回顾一：
在《python的数据类型（三）：字符串》中已经介绍过一些字符串的处理函数，先来一起回顾一下，见下图，不记得的同学可以点击链接看看。
回顾二：
与Perl语言的正则对比着学习，可以加深理解和记忆。下面是两篇Perl正则的介绍：
Perl在ASIC中的应用——高级篇（1）：Perl的正则表达式
Perl在ASIC中的应用——实战篇（3）：网表处理
基本语法介绍
在正则的概念里，有一个术语叫“匹配”，匹配就是利用一些特殊字符如 . * + 等来描述一个字符串。比如有字符串'abbbc'，我们可以用'ab+c'来描述。又如verilog的begin end块可以用'begin.*end'来描述。我们可以看到，匹配不仅仅描述某一个字符串，而是描述某一类字符串。
与Perl不同，Perl的正则是语言结构的一部分，而Python的正则是定义在模块包re里，使用时需要先import re。
下面，我们先来看看python正则的基本用法，为了简单、容易入门，这次主要介绍与Perl正则语法类似的部分。
特殊字符
. 除外的任意字符
^ 字符串的开头
$ 字符串的结尾
字符串边界
B 非边界
d 数字0到9
D 非数字
s 空白字符
S 非空白字符
w 字母a-z，A-Z，和下划线_
W 大小写字母和下划线 以外的其它字符
A 字符串开头
Z 字符串结尾
特殊字符前加转义表示字符本身
空白字符
换行符newline 0x0a
制表符tab
回车符0x13
换页符
垂直制表符
字符集合
[...] 字符集合，[]中的特殊字符表示字符本身
[^...] 字符集合以外的字符
分组匹配
| 或，比如A|B，如果A没匹配到，就匹配B
匹配次数（重复次数）
* 重复大于等于0次
+ 重复大于等于1次
? 重复0次或1次
非贪婪模式
*?
+?
??
默认是贪婪模式，尽可能多的匹配。比如verilog里有很多个begin end块。'begin.*end'是从第一个begin匹配到最后一个end，这往往不是我们想要的。如果我只需要匹配到第一个end，用非贪婪模式'begin.*?end'即可。
1begin
2...
3end
4begin
5...
6end
7begin
8...
9end
引用
(...) 括号中内容可以再后续引用
基本规则介绍完毕。下面介绍几个re模块的函数。
re模块的函数
在Perl中，匹配和替换用下面的语法：
1$str =~ m/.../;
2$str =~ s/.../.../;
re.search
而Python中，由于一切都是对象，我们需要使用re模块中的方法（函数）来实现。在re中有一个search函数，第一个参数是pattern，就是正则，第二个参数是被匹配的字符串。需要注意的是：正则本身也是一个字符串，常使用raw字符串，即r'...'，可以避免一些不必要的转义。
1import re
2result = re.search(r'pattern', 'string', option)
如果匹配到了，result.group(0)则是匹配到的字符串；如果没有匹配到，result则为None。所以，可以根据result是不是None来判断是否查找到指定的字符串。例如：
1import re
2s = 'input wire a;input wire b;'
3result = re.search(r'wires+w+;', s)
4print(result.group(0)) # wire a
5if result: # if not result:
6 ...
在正则中加括号()来引用匹配的子字符串，例如下面的一段代码，对verilog信号名a和b加括号，则result.group(1)表示第一个括号匹配的子字符串a，result.group(2)表示第二个括号匹配的子字符串b。而result.group(0)表示匹配的全部字符串。
1import re
2s = 'input wire a;input wire b;'
3result = re.search(r'wires+(w+).*wires(w+)', s, re.S)
4print(result.group(0)) # wire a;input wire b
5print(result.group(1)) # a
6print(result.group(2)) # b
由于原字符串带有换行符，默认.*不能跨越换行符匹配，需要加上re.S的选项才可以。除了re.S还有其它一些常见选项：
re.S 当作单行（Singal line）来匹配
re.M 当作多行（Multi line）来匹配
re.I 忽略（Ignore）大小写
re.sub
正则的主要作用，是进行高级查找和替换，查找是search()，替换就是sub()，如下所示：
1import re
2result = re.sub(r'pattern', r'replace', 'string', count=0, option)
在'string'中查找'pattern'，并替换成'replace'；
replace为空字符串''时，等同于删除；
count指定替换的次数，默认0是全部替换；
option与search中的相同，可以指定单行、多行、大小写等；
返回值是替换后的新字符串，如果没有匹配到，返回老字符串。
例如，下面的代码，把所有的input替换成output：
1import re
2s = 'input wire a;input wire b;'
3result = re.sub(r'input', r'output', s, 0, re.S)
4print(result) # 'output wire a;output wire b;'
re.findall
因为python中的search()函数不如perl的=~ m/.../灵活，所以re中还提供了其它函数来增强功能，findall()便是其中一个。
顾名思义，findall就是查找所有的匹配，函数返回一个list。语法如下：
1import re
2result = re.findall(r'pattern', 'string', option)
例如，查找所有的输入端口：
1import re
2s = 'input wire a;input wire b;'
3result = re.findall(r'input.*?;', s, re.S)
4print(result) #['input wire a;', 'input wire b;']
我们可以看到，findall()返回了所有输入端口的列表。而search()呢？只返回第一个匹配结果。
re.其它函数
用dir(re)看看re模块包定义了哪些函数，如下：
1import re
2dir(re)
3# [..., 'compile', 'copyreg', 'enum', 'error', 'escape',
4 'findall', 'finditer', 'fullmatch', 'functools', 'match',
5 'purge', 'search', 'split', 'sre_compile', 'sre_parse',
6 'sub', 'subn', 'template']
大家可以用help(re.xxx)来查看帮助。
总结
到此，python正则的基本用法就介绍完毕了。只要我们在实际项目中灵活运用这些基本规则就可以了。
习题：
1. 利用上面介绍的正则基本规则，提取verilog module的端口。
要求：考虑verilog 2001 C风格和和verilog95的传统风格。
2. 把verilog代码中的高电平复位信号rst替换成低电平复位信号rst_n。
提示：除了复位名称需要替换外，always中的复位posedge也需要同时替换成negedge；if(rst)需要替换成 if(!rst_n)。
3. 在第一题的基础上，实现模块实例化。
简化一点，外部连线的名字和端口名相同。
