Rétroaction dans les expressions régulières

Article
08/11/2023

La rétroaction se produit quand un modèle d’expression régulière contient des quantificateurs ou des constructions d’alternative facultatifs, et que le moteur d’expression régulière retourne à un état enregistré précédent pour poursuivre la recherche d’une correspondance. La rétroaction est essentielle à la puissance des expressions régulières ; elle permet aux expressions d'être puissantes et flexibles et de correspondre à des modèles très complexes. Cependant, cette puissance a un coût. La rétroaction est souvent le facteur le plus important qui affecte les performances du moteur des expressions régulières. Heureusement, le développeur contrôle le comportement du moteur des expressions régulières et comment il utilise la rétroaction. Cet article explique le fonctionnement du retour sur trace et comment vous pouvez le contrôler.

Avertissement

Lorsque vous utilisez System.Text.RegularExpressions pour traiter une entrée non approuvée, passez un délai d’expiration. Un utilisateur malveillant peut fournir une entrée à RegularExpressions, provoquant une attaque par déni de service. Les API d’infrastructure ASP.NET Core qui utilisent RegularExpressions passent un délai d’expiration.

Comparaison linéaire sans rétroaction

Si un modèle d'expression régulière ne possède pas de quantificateur facultatif ou de construction d'alternative, le moteur des expressions régulières s'exécute en temps linéaire. Autrement dit, une fois que le moteur des expressions régulières correspond au premier élément de langage dans le modèle avec du texte dans la chaîne d'entrée, il tente de correspondre à l'élément de langage suivant dans le modèle avec le caractère ou le groupe suivant de caractères dans la chaîne d'entrée. Cela se poursuit jusqu'à ce que la correspondance réussisse ou échoue. Dans les deux cas, le moteur des expressions régulières avance d'un caractère à la fois dans la chaîne d'entrée.

L'exemple suivant illustre cette situation. L'expression régulière e{2}\w\b recherche deux occurrences de la lettre « e » suivie de n'importe quel caractère de mot suivi d'une limite de mot.

using System;
using System.Text.RegularExpressions;

public class Example1
{
    public static void Run()
    {
        string input = "needing a reed";
        string pattern = @"e{2}\w\b";
        foreach (Match match in Regex.Matches(input, pattern))
            Console.WriteLine("{0} found at position {1}",
                              match.Value, match.Index);
    }
}
// The example displays the following output:
//       eed found at position 11

Imports System.Text.RegularExpressions

Module Example1
    Public Sub Run()
        Dim input As String = "needing a reed"
        Dim pattern As String = "e{2}\w\b"
        For Each match As Match In Regex.Matches(input, pattern)
            Console.WriteLine("{0} found at position {1}",
                              match.Value, match.Index)
        Next
    End Sub
End Module
' The example displays the following output:
'       eed found at position 11

Bien que cette expression régulière inclue le quantificateur {2}, elle est évaluée de façon linéaire. Le moteur des expressions régulières ne revient pas en arrière, car {2} n'est pas un quantificateur facultatif ; il spécifie un nombre exact et pas un nombre variable de fois que la sous-expression précédente doit correspondre. Par conséquent, le moteur des expressions régulières tente de correspondre au modèle d'expression régulière avec la chaîne d'entrée comme indiqué dans le tableau suivant.

Opération	Position dans le modèle	Position dans la chaîne	Résultats
1	e	"besoin d'un roseau" (index 0)	Pas de correspondance.
2	e	"esoin d'un roseau" (index 1)	Correspondance possible.
3	e{2}	"soin d'un roseau" (index 2)	Correspondance possible.
4	\w	"oin d'un roseau" (index 3)	Correspondance possible.
5	\b	"in d'un roseau" (index 4)	Échecs de correspondance possibles.
6	e	"soin d'un roseau" (index 2)	Correspondance possible.
7	e{2}	"oin d'un roseau" (index 3)	Échecs de correspondance possibles.
8	e	"oin d'un roseau" (index 3)	Échec de la correspondance.
9	e	"in d'un roseau" (index 4)	Pas de correspondance.
10	e	"n d'un roseau" (index 5)	Pas de correspondance.
11	e	"d'un roseau" (index 6)	Pas de correspondance.
12	e	" un roseau" (index 7)	Pas de correspondance.
13	e	"un roseau" (index 8)	Pas de correspondance.
14	e	" roseau" (index 9)	Pas de correspondance.
15	e	"roseau" (index 10)	Pas de correspondance
16	e	"seau" (index 11)	Correspondance possible.
17	e{2}	"au" (index 12)	Correspondance possible.
18	\w	"u" (index 13)	Correspondance possible.
19	\b	"" (index 14)	Correspondance

Si un modèle d'expression régulière n'inclut aucun quantificateur facultatif ou construction d'alternative, le nombre maximal de comparaisons requises pour correspondre au modèle d'expression régulière avec la chaîne d'entrée équivaut à peu près au nombre de caractères dans la chaîne d'entrée. Dans ce cas, le moteur des expressions régulières utilise 19 comparaisons pour identifier les correspondances possibles dans cette chaîne de 13 caractères. En d'autres termes, le moteur des expressions régulières s'exécute en temps quasi linéaire s'il ne contient pas de quantificateur facultatif ou de construction d'alternative.

Rétroaction avec des quantificateurs facultatifs ou des constructions d’alternative

Lorsqu'une expression régulière inclut des quantificateurs facultatifs ou des constructions d'alternative, l'évaluation de la chaîne d'entrée n'est plus linéaire. Les critères spéciaux avec un moteur NFA (Nondeterministic Finite Automaton) sont pilotés par les éléments de langage dans l’expression régulière, et non par les caractères à mettre en correspondance dans la chaîne d’entrée. Par conséquent, le moteur des expressions régulières tente de correspondre complètement aux sous-expressions facultatives ou alternatives. Lorsqu'il avance à l'élément de langage suivant dans la sous-expression et que la correspondance échoue, le moteur des expressions régulières peut abandonner une partie de sa correspondance trouvée et retourner à un état enregistré précédent afin de mettre en correspondance l'expression régulière dans son ensemble avec la chaîne d'entrée. Ce processus de retour à un état enregistré précédent pour rechercher une correspondance est appelé rétroaction.

Considérons, par exemple, le modèle d'expression régulière .*(es), qui correspond aux caractères « es » et tous caractères qui précèdent. Comme l'exemple suivant l'indique, si la chaîne d'entrée est « Des services essentiels sont fournis par les expressions régulières. », le modèle correspond à la chaîne entière jusqu'à « es » dans « expressions ».

using System;
using System.Text.RegularExpressions;

public class Example2
{
    public static void Run()
    {
        string input = "Essential services are provided by regular expressions.";
        string pattern = ".*(es)";
        Match m = Regex.Match(input, pattern, RegexOptions.IgnoreCase);
        if (m.Success)
        {
            Console.WriteLine($"'{m.Value}' found at position {m.Index}");
            Console.WriteLine($"'es' found at position {m.Groups[1].Index}");
        }
    }
}
//    'Essential services are provided by regular expres' found at position 0
//    'es' found at position 47

Imports System.Text.RegularExpressions

Module Example2
    Public Sub Run()
        Dim input As String = "Essential services are provided by regular expressions."
        Dim pattern As String = ".*(es)"
        Dim m As Match = Regex.Match(input, pattern, RegexOptions.IgnoreCase)
        If m.Success Then
            Console.WriteLine("'{0}' found at position {1}",
                              m.Value, m.Index)
            Console.WriteLine("'es' found at position {0}",
                              m.Groups(1).Index)
        End If
    End Sub
End Module
'    'Essential services are provided by regular expres' found at position 0
'    'es' found at position 47

Pour cela, le moteur des expressions régulières utilise la rétroaction comme suit :

Il établit une correspondance entre .* (qui correspond à zéro, une ou plusieurs occurrences d'un caractère) et la chaîne d'entrée entière.
Il tente de faire correspondre « e » dans le modèle d'expression régulière. Toutefois, il ne reste aucun caractère disponible pour la correspondance dans la chaîne d'entrée.
Il revient en arrière à la dernière correspondance trouvée, « Des services essentiels sont fournis par les expressions régulières » et tente de faire correspondre « e » avec le point à la fin de la phrase. La correspondance échoue.
Il continue à revenir en arrière à la correspondance précédente caractère après caractère jusqu'à ce qu'à ce que la sous-chaîne en correspondance provisoire soit « Des services essentiels sont fournis par le les expr ». Il compare ensuite le « e » dans le modèle avec le second « e » dans « expressions » et trouve une correspondance.
Il compare le « s » dans le modèle avec le « s » qui suit le « e » mis en correspondance (le premier « s » dans « expressions »). La correspondance réussit.

Lorsque vous utilisez la rétroaction, la mise en correspondance du modèle d'expression régulière avec la chaîne d'entrée, qui comporte 55 caractères, requiert 67 opérations de comparaison. En général, si un modèle d'expression régulière a une seule construction d'alternative ou un seul quantificateur facultatif, le nombre d'opérations de comparaison requises pour correspondre au modèle est supérieur au double du nombre de caractères dans la chaîne d'entrée.

Rétroaction avec des quantificateurs facultatifs imbriqués

Le nombre d'opérations de comparaison requises pour correspondre à un modèle d'expression régulière peut augmenter de façon exponentielle si le modèle se compose d'un grand nombre de constructions d'alternative, s'il est constitué de constructions d'alternative imbriquées ou, le plus souvent, s'il inclut des quantificateurs facultatifs imbriqués. Par exemple, le modèle d'expression régulière ^(a+)+$ est conçu pour une correspondance avec une chaîne complète qui contient un ou plusieurs caractères « a ». L'exemple fournit deux chaînes d'entrée de longueurs identiques, mais seule la première chaîne correspond au modèle. La classe System.Diagnostics.Stopwatch est utilisée pour déterminer la durée de l'opération de correspondance.

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Text.RegularExpressions;

public class Example3
{
    public static void Run()
    {
        string pattern = "^(a+)+$";
        string[] inputs = { "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa", "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa!" };
        Regex rgx = new Regex(pattern);
        Stopwatch sw;

        foreach (string input in inputs)
        {
            sw = Stopwatch.StartNew();
            Match match = rgx.Match(input);
            sw.Stop();
            if (match.Success)
                Console.WriteLine($"Matched {match.Value} in {sw.Elapsed}");
            else
                Console.WriteLine($"No match found in {sw.Elapsed}");
        }
    }
}
//    Matched aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa in 00:00:00.0018281
//    No match found in 00:00:05.1882144

Imports System.Text.RegularExpressions

Module Example3
    Public Sub Run()
        Dim pattern As String = "^(a+)+$"
        Dim inputs() As String = {"aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa", "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa!"}
        Dim rgx As New Regex(pattern)
        Dim sw As Stopwatch

        For Each input As String In inputs
            sw = Stopwatch.StartNew()
            Dim match As Match = rgx.Match(input)
            sw.Stop()
            If match.Success Then
                Console.WriteLine("Matched {0} in {1}", match.Value, sw.Elapsed)
            Else
                Console.WriteLine("No match found in {0}", sw.Elapsed)
            End If
        Next
    End Sub
End Module
'    Matched aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa in 00:00:00.0018281
'    No match found in 00:00:05.1882144

Comme le montre la sortie de l'exemple, le moteur d'expressions régulières a pris beaucoup plus de temps pour trouver qu'une chaîne d'entrée ne correspondait pas au modèle, comme il l'a fait pour identifier une chaîne correspondante. Cela est dû au fait qu'une correspondance infructueuse représente toujours le pire des scénarios. Le moteur des expressions régulières doit utiliser l'expression régulière pour suivre tous les chemins d'accès possibles dans les données avant qu'il puisse conclure que la correspondance est infructueuse, et les parenthèses imbriquées créent plusieurs chemins d'accès supplémentaires dans les données. Le moteur des expressions régulières conclut que la deuxième chaîne ne correspondait pas au modèle en procédant comme suit :

Il vérifie qu'il était au début de la chaîne, puis fait correspondre les cinq premiers caractères dans la chaîne avec le modèle a+. Il détermine ensuite qu'il n'y a aucun groupe supplémentaire de caractères « a » dans la chaîne. Enfin, il effectue en test pour déterminer la fin de la chaîne. Étant donné qu'il reste un caractère supplémentaire dans la chaîne, la correspondance échoue. Cette correspondance infructueuse requiert 9 comparaisons. Le moteur d'expressions régulières enregistre également les informations d'état de ses correspondances de "a" (que nous appellerons correspondance 1), "aa" (correspondance 2), "aaa" (correspondance 3) et "aaaa" (correspondance 4).
Il revient à la correspondance 4 enregistrée précédemment. Il détermine qu'il y a un caractère « a » supplémentaire à assigner à un groupe capturé supplémentaire. Enfin, il effectue en test pour déterminer la fin de la chaîne. Étant donné qu'il reste un caractère supplémentaire dans la chaîne, la correspondance échoue. Cette correspondance infructueuse requiert 4 comparaisons. Jusqu'à présent, un total de 13 comparaisons ont été effectuées.
Il revient à la correspondance 3 enregistrée précédemment. Il détermine qu'il y a deux caractères « a » supplémentaires à assigner à un groupe capturé supplémentaire. Toutefois, le test de fin de chaîne échoue. Il revient ensuite à la correspondance 3 et essaie de faire correspondre les deux caractères "a" supplémentaires dans deux groupes capturés supplémentaires. Le test de fin de chaîne échoue encore. Ces correspondances infructueuses requièrent 12 comparaisons. Jusqu'à présent, un total de 25 comparaisons ont été effectuées.

La comparaison de la chaîne d'entrée avec l'expression régulière continue de cette façon jusqu'à ce que le moteur des expressions régulières ait tenté toutes les combinaisons possibles des correspondances et conclue qu'il n'existe aucune correspondance. À cause des quantificateurs imbriqués, cette comparaison correspond à une opération O(2ⁿ) ou exponentielle, où n est le nombre de caractères dans la chaîne d’entrée. Cela signifie que dans le pire des cas, une chaîne d'entrée de 30 caractères requiert environ 1 073 741 824 comparaisons et une chaîne d'entrée de 40 caractères requiert environ 1 099 511 627 776 comparaisons. Si vous utilisez des chaînes de longueurs identiques ou supérieures, l'exécution des méthodes d'expression régulières peut prendre très longtemps lorsqu'elles traitent une entrée qui ne correspond pas au modèle d'expression régulière.

Contrôler le retour en arrière

La rétroaction vous permet de créer des expressions régulières puissantes et flexibles. Toutefois, comme la section précédente l'indiquait, ces avantages peuvent s'accompagner de performances médiocres. Pour empêcher la rétroaction excessive, vous devez définir un intervalle de délai d'attente lorsque vous instanciez un objet Regex ou appelez une méthode de mise en correspondance statique d'expression régulière. Cette situation est présentée dans la section suivante. Par ailleurs, .NET prend en charge trois éléments de langage d’expression régulière qui limitent ou suppriment le retour sur trace et prennent en charge des expressions régulières complexes avec une perte de performances faible ou nulle : les groupes atomiques, les assertions arrière et les assertions avant. Pour plus d'informations sur chaque élément de langage, consultez Groupement de constructions.

Moteur d'expression régulière sans retour en arrière

Si vous n'avez pas besoin d'utiliser des constructions nécessitant un retour arrière (par exemple, des recherches, des références arrière ou des groupes atomiques), envisagez d'utiliser le mode RegexOptions.NonBacktracking. Ce mode est conçu pour s’exécuter dans un temps proportionnel à la longueur de l’entrée. Pour plus d'informations, consultez Mode sans retour en arrière. Vous pouvez également définir une valeur de délai d'attente.

Limiter la taille des entrées

Certaines expressions régulières ont des performances acceptables, sauf si l’entrée est exceptionnellement volumineuse. Si toutes les entrées de texte raisonnables dans votre scénario sont censées être inférieures à une certaine longueur, envisagez de rejeter les entrées plus longues avant de leur appliquer l’expression régulière.

Spécifier un intervalle de temporisation

Vous pouvez définir une valeur de délai d’attente qui représente l’intervalle le plus long pendant lequel le moteur d’expression régulière recherche une correspondance avant d’abandonner la tentative et de lever une exception RegexMatchTimeoutException. Vous spécifiez l'intervalle de délai d'attente en donnant une valeur TimeSpan au constructeur Regex(String, RegexOptions, TimeSpan) pour les expressions régulières d'instances. De plus, chaque méthode de mise en correspondance statique possède une surcharge avec un paramètre TimeSpan qui vous permet de spécifier une valeur de délai d'attente.

Si vous ne définissez pas explicitement de valeur de délai d'expiration, la valeur de délai d'expiration par défaut est déterminée comme suit :

En utilisant la valeur de délai d’attente à l’échelle de l’application, le cas échéant. Il peut s’agir de n’importe quelle valeur de délai d’attente qui s’applique au domaine d’application dans lequel l’objet Regex est instancié ou dans lequel l’appel de méthode statique est effectué. Vous pouvez définir la valeur du délai d’attente à l’échelle de l’application en appelant la méthode AppDomain.SetData afin d’attribuer la représentation sous forme de chaîne d’une valeur TimeSpan à la propriété REGEX_DEFAULT_MATCH_TIMEOUT.
En utilisant la valeur InfiniteMatchTimeout, si aucune valeur de délai d’attente à l’échelle de l’application n’a été définie.

Par défaut, l'intervalle de délai d'attente est défini sur Regex.InfiniteMatchTimeout et le moteur des expressions régulières n'expire pas.

Important

Quand vous n’utilisez pas RegexOptions.NonBacktracking, nous vous recommandons de toujours définir un intervalle de délai d’attente si votre expression régulière repose sur le retour sur trace ou fonctionne sur des entrées non approuvées.

Une exception RegexMatchTimeoutException indique que le moteur des expressions régulières n’a pas pu trouver de correspondance dans l’intervalle de délai d’attente spécifié, mais n’indique pas pourquoi l’exception a été levée. La raison peut être un retour en arrière excessif, mais il est également possible que l'intervalle de temporisation ait été défini trop bas compte tenu de la charge du système au moment où l'exception a été levée. Lorsque vous gérez l'exception, vous pouvez choisir d'abandonner d'autres correspondances avec la chaîne d'entrée ou augmenter l'intervalle de délai d'attente et de retenter l'opération de mise en correspondance.

Par exemple, le code suivant appelle le constructeur Regex(String, RegexOptions, TimeSpan) pour instancier un objet Regex avec une valeur de délai d'attente de 1 seconde. Le modèle d'expression régulière (a+)+$, qui correspond à une ou plusieurs séquences d'un ou plusieurs caractères « a » à la fin d'une ligne, est soumis à une rétroaction excessive. Si un RegexMatchTimeoutException est émis, l'exemple augmente la valeur du délai d'attente jusqu'à un intervalle maximum de 3 secondes. Après cela, il abandonne la tentative pour mettre en correspondance le modèle.

using System;
using System.ComponentModel;
using System.Diagnostics;
using System.Security;
using System.Text.RegularExpressions;
using System.Threading;

public class Example
{
    const int MaxTimeoutInSeconds = 3;

    public static void Main()
    {
        string pattern = @"(a+)+$";    // DO NOT REUSE THIS PATTERN.
        Regex rgx = new Regex(pattern, RegexOptions.IgnoreCase, TimeSpan.FromSeconds(1));
        Stopwatch? sw = null;

        string[] inputs = { "aa", "aaaa>",
                         "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa",
                         "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>",
                         "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>" };

        foreach (var inputValue in inputs)
        {
            Console.WriteLine("Processing {0}", inputValue);
            bool timedOut = false;
            do
            {
                try
                {
                    sw = Stopwatch.StartNew();
                    // Display the result.
                    if (rgx.IsMatch(inputValue))
                    {
                        sw.Stop();
                        Console.WriteLine(@"Valid: '{0}' ({1:ss\.fffffff} seconds)",
                                          inputValue, sw.Elapsed);
                    }
                    else
                    {
                        sw.Stop();
                        Console.WriteLine(@"'{0}' is not a valid string. ({1:ss\.fffff} seconds)",
                                          inputValue, sw.Elapsed);
                    }
                }
                catch (RegexMatchTimeoutException e)
                {
                    sw.Stop();
                    // Display the elapsed time until the exception.
                    Console.WriteLine(@"Timeout with '{0}' after {1:ss\.fffff}",
                                      inputValue, sw.Elapsed);
                    Thread.Sleep(1500);       // Pause for 1.5 seconds.

                    // Increase the timeout interval and retry.
                    TimeSpan timeout = e.MatchTimeout.Add(TimeSpan.FromSeconds(1));
                    if (timeout.TotalSeconds > MaxTimeoutInSeconds)
                    {
                        Console.WriteLine("Maximum timeout interval of {0} seconds exceeded.",
                                          MaxTimeoutInSeconds);
                        timedOut = false;
                    }
                    else
                    {
                        Console.WriteLine("Changing the timeout interval to {0}",
                                          timeout);
                        rgx = new Regex(pattern, RegexOptions.IgnoreCase, timeout);
                        timedOut = true;
                    }
                }
            } while (timedOut);
            Console.WriteLine();
        }
    }
}
// The example displays output like the following :
//    Processing aa
//    Valid: 'aa' (00.0000779 seconds)
//
//    Processing aaaa>
//    'aaaa>' is not a valid string. (00.00005 seconds)
//
//    Processing aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
//    Valid: 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa' (00.0000043 seconds)
//
//    Processing aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>
//    Timeout with 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>' after 01.00469
//    Changing the timeout interval to 00:00:02
//    Timeout with 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>' after 02.01202
//    Changing the timeout interval to 00:00:03
//    Timeout with 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>' after 03.01043
//    Maximum timeout interval of 3 seconds exceeded.
//
//    Processing aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>
//    Timeout with 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>' after 03.01018
//    Maximum timeout interval of 3 seconds exceeded.

Imports System.ComponentModel
Imports System.Diagnostics
Imports System.Security
Imports System.Text.RegularExpressions
Imports System.Threading

Module Example
    Const MaxTimeoutInSeconds As Integer = 3

    Public Sub Main()
        Dim pattern As String = "(a+)+$"    ' DO NOT REUSE THIS PATTERN.
        Dim rgx As New Regex(pattern, RegexOptions.IgnoreCase, TimeSpan.FromSeconds(1))
        Dim sw As Stopwatch = Nothing

        Dim inputs() As String = {"aa", "aaaa>",
                                   "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa",
                                   "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>",
                                   "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>"}

        For Each inputValue In inputs
            Console.WriteLine("Processing {0}", inputValue)
            Dim timedOut As Boolean = False
            Do
                Try
                    sw = Stopwatch.StartNew()
                    ' Display the result.
                    If rgx.IsMatch(inputValue) Then
                        sw.Stop()
                        Console.WriteLine("Valid: '{0}' ({1:ss\.fffffff} seconds)",
                                          inputValue, sw.Elapsed)
                    Else
                        sw.Stop()
                        Console.WriteLine("'{0}' is not a valid string. ({1:ss\.fffff} seconds)",
                                          inputValue, sw.Elapsed)
                    End If
                Catch e As RegexMatchTimeoutException
                    sw.Stop()
                    ' Display the elapsed time until the exception.
                    Console.WriteLine("Timeout with '{0}' after {1:ss\.fffff}",
                                      inputValue, sw.Elapsed)
                    Thread.Sleep(1500)       ' Pause for 1.5 seconds.

                    ' Increase the timeout interval and retry.
                    Dim timeout As TimeSpan = e.MatchTimeout.Add(TimeSpan.FromSeconds(1))
                    If timeout.TotalSeconds > MaxTimeoutInSeconds Then
                        Console.WriteLine("Maximum timeout interval of {0} seconds exceeded.",
                                          MaxTimeoutInSeconds)
                        timedOut = False
                    Else
                        Console.WriteLine("Changing the timeout interval to {0}",
                                          timeout)
                        rgx = New Regex(pattern, RegexOptions.IgnoreCase, timeout)
                        timedOut = True
                    End If
                End Try
            Loop While timedOut
            Console.WriteLine()
        Next
    End Sub
End Module
' The example displays output like the following:
'    Processing aa
'    Valid: 'aa' (00.0000779 seconds)
'    
'    Processing aaaa>
'    'aaaa>' is not a valid string. (00.00005 seconds)
'    
'    Processing aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
'    Valid: 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa' (00.0000043 seconds)
'    
'    Processing aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>
'    Timeout with 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>' after 01.00469
'    Changing the timeout interval to 00:00:02
'    Timeout with 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>' after 02.01202
'    Changing the timeout interval to 00:00:03
'    Timeout with 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>' after 03.01043
'    Maximum timeout interval of 3 seconds exceeded.
'    
'    Processing aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>
'    Timeout with 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa>' after 03.01018
'    Maximum timeout interval of 3 seconds exceeded.

Groupes atomiques

L’élément de langage (?>subexpression) est un regroupement atomique. Il empêche le retour sur trace dans la sous-expression. Une fois cet élément de langage mis en correspondance, il ne renonce à aucune partie de sa correspondance au retour sur trace ultérieur. Par exemple, dans le modèle (?>\w*\d*)1, si le 1 ne peut pas être mis en correspondance, le \d* n’abandonne aucune de ses correspondances, même si cela signifie qu’il permet la correspondance avec succès du 1. Les groupes atomiques peuvent permettre d’empêcher les problèmes de performances associés aux correspondances ayant échoué.

L'exemple suivant montre comment la suppression de la rétroaction améliore les performances lors de l'utilisation de quantificateurs imbriqués. Il mesure le temps nécessaire pour que le moteur des expressions régulières détermine qu'une chaîne d'entrée ne correspond pas à deux expressions régulières. La première expression régulière utilise la rétroaction pour tenter de mettre en correspondance une chaîne qui contient une ou plusieurs occurrences d'un ou plusieurs chiffres hexadécimaux, suivi d'un signe deux-points, suivi d'un ou plusieurs chiffres hexadécimaux, suivi de deux signes deux-points. La seconde expression régulière est identique à la première, à ceci près qu'elle désactive la rétroaction. Comme la sortie de l'exemple l'indique, l'amélioration des performances due à la désactivation de la rétroaction est considérable.

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Text.RegularExpressions;

public class Example4
{
    public static void Run()
    {
        string input = "b51:4:1DB:9EE1:5:27d60:f44:D4:cd:E:5:0A5:4a:D24:41Ad:";
        bool matched;
        Stopwatch sw;

        Console.WriteLine("With backtracking:");
        string backPattern = "^(([0-9a-fA-F]{1,4}:)*([0-9a-fA-F]{1,4}))*(::)$";
        sw = Stopwatch.StartNew();
        matched = Regex.IsMatch(input, backPattern);
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Match: {0} in {1}", Regex.IsMatch(input, backPattern), sw.Elapsed);
        Console.WriteLine();

        Console.WriteLine("Without backtracking:");
        string noBackPattern = "^((?>[0-9a-fA-F]{1,4}:)*(?>[0-9a-fA-F]{1,4}))*(::)$";
        sw = Stopwatch.StartNew();
        matched = Regex.IsMatch(input, noBackPattern);
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Match: {0} in {1}", Regex.IsMatch(input, noBackPattern), sw.Elapsed);
    }
}
// The example displays output like the following:
//       With backtracking:
//       Match: False in 00:00:27.4282019
//
//       Without backtracking:
//       Match: False in 00:00:00.0001391

Imports System.Text.RegularExpressions

Module Example4
    Public Sub Run()
        Dim input As String = "b51:4:1DB:9EE1:5:27d60:f44:D4:cd:E:5:0A5:4a:D24:41Ad:"
        Dim matched As Boolean
        Dim sw As Stopwatch

        Console.WriteLine("With backtracking:")
        Dim backPattern As String = "^(([0-9a-fA-F]{1,4}:)*([0-9a-fA-F]{1,4}))*(::)$"
        sw = Stopwatch.StartNew()
        matched = Regex.IsMatch(input, backPattern)
        sw.Stop()
        Console.WriteLine("Match: {0} in {1}", Regex.IsMatch(input, backPattern), sw.Elapsed)
        Console.WriteLine()

        Console.WriteLine("Without backtracking:")
        Dim noBackPattern As String = "^((?>[0-9a-fA-F]{1,4}:)*(?>[0-9a-fA-F]{1,4}))*(::)$"
        sw = Stopwatch.StartNew()
        matched = Regex.IsMatch(input, noBackPattern)
        sw.Stop()
        Console.WriteLine("Match: {0} in {1}", Regex.IsMatch(input, noBackPattern), sw.Elapsed)
    End Sub
End Module
' The example displays the following output:
'       With backtracking:
'       Match: False in 00:00:27.4282019
'       
'       Without backtracking:
'       Match: False in 00:00:00.0001391

Assertions de postanalyse

.NET comporte deux éléments de langage, (?<=sous-expression) and (?<!sous-expression), qui correspondent aux caractères précédents de la chaîne d’entrée. Les deux éléments de langage sont des assertions de largeur nulle ; c’est-à-dire qu’ils déterminent si le ou les caractères qui précèdent immédiatement le caractère actuel peuvent être mis en correspondance par la sous-expression, sans avancer ou utiliser la rétroaction.

(?<=sous-expression) est une assertion de postanalyse positive ; c'est-à-dire que le ou les caractères situés avant la position actuelle doivent correspondre à la sous-expression. (?<!sous-expression) est une assertion de postanalyse négative ; c'est-à-dire que le ou les caractères situés avant la position actuelle ne doivent pas correspondre à la sous-expression. Les assertions de postanalyse positive et négative sont très utiles quand la sous-expression est un sous-ensemble de la sous-expression précédente.

L'exemple suivant utilise deux modèles d'expressions régulières équivalents qui valident le nom d'utilisateur dans une adresse e-mail. Le premier modèle est sujet à des performances médiocres dues à une rétroaction excessive. Le second modèle modifie la première expression régulière en remplaçant un quantificateur imbriqué par une assertion de postanalyse positive. La sortie de l'exemple indique la durée d'exécution de la méthode Regex.IsMatch .

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Text.RegularExpressions;

public class Example5
{
    public static void Run()
    {
        Stopwatch sw;
        string input = "test@contoso.com";
        bool result;

        string pattern = @"^[0-9A-Z]([-.\w]*[0-9A-Z])?@";
        sw = Stopwatch.StartNew();
        result = Regex.IsMatch(input, pattern, RegexOptions.IgnoreCase);
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Match: {0} in {1}", result, sw.Elapsed);

        string behindPattern = @"^[0-9A-Z][-.\w]*(?<=[0-9A-Z])@";
        sw = Stopwatch.StartNew();
        result = Regex.IsMatch(input, behindPattern, RegexOptions.IgnoreCase);
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Match with Lookbehind: {0} in {1}", result, sw.Elapsed);
    }
}
// The example displays output similar to the following:
//       Match: True in 00:00:00.0017549
//       Match with Lookbehind: True in 00:00:00.0000659

Module Example5
    Public Sub Run()
        Dim sw As Stopwatch
        Dim input As String = "test@contoso.com"
        Dim result As Boolean

        Dim pattern As String = "^[0-9A-Z]([-.\w]*[0-9A-Z])?@"
        sw = Stopwatch.StartNew()
        result = Regex.IsMatch(input, pattern, RegexOptions.IgnoreCase)
        sw.Stop()
        Console.WriteLine("Match: {0} in {1}", result, sw.Elapsed)

        Dim behindPattern As String = "^[0-9A-Z][-.\w]*(?<=[0-9A-Z])@"
        sw = Stopwatch.StartNew()
        result = Regex.IsMatch(input, behindPattern, RegexOptions.IgnoreCase)
        sw.Stop()
        Console.WriteLine("Match with Lookbehind: {0} in {1}", result, sw.Elapsed)
    End Sub
End Module
' The example displays output similar to the following:
'       Match: True in 00:00:00.0017549
'       Match with Lookbehind: True in 00:00:00.0000659

Le premier modèle d'expression régulière, ^[0-9A-Z]([-.\w]*[0-9A-Z])*@, est défini comme indiqué dans le tableau suivant.

Modèle	Description
`^`	Démarrer la correspondance au début de la chaîne.
`[0-9A-Z]`	Mettre en correspondance un caractère alphanumérique. Cette comparaison ne respecte pas la casse, parce que la méthode Regex.IsMatch est appelée avec l'option RegexOptions.IgnoreCase .
`[-.\w]*`	Mettre en correspondance zéro, une ou plusieurs occurrences d'un trait d'union, d'un point ou d'un caractère alphabétique.
`[0-9A-Z]`	Mettre en correspondance un caractère alphanumérique.
`([-.\w][0-9A-Z])`	Mettre en correspondance zéro, une ou plusieurs occurrences de la combinaison de zéro ou plus traits d'union, points ou caractères alphabétiques, suivis d'un caractère alphanumérique. Il s'agit du premier groupe de capture.
`@`	Mettre en correspondance un arobase (« @ »).

Le second modèle d'expression régulière, ^[0-9A-Z][-.\w]*(?<=[0-9A-Z])@, utilise une assertion de postanalyse positive. Il est défini comme indiqué dans le tableau suivant.

Modèle	Description
`^`	Démarrer la correspondance au début de la chaîne.
`[0-9A-Z]`	Mettre en correspondance un caractère alphanumérique. Cette comparaison ne respecte pas la casse, parce que la méthode Regex.IsMatch est appelée avec l'option RegexOptions.IgnoreCase .
`[-.\w]*`	Mettre en correspondance zéro, une ou plusieurs occurrences d'un trait d'union, d'un point ou d'un caractère alphabétique.
`(?<=[0-9A-Z])`	Remonter au dernier caractère mis en correspondance et continuer la mise en correspondances si elle est alphanumérique. Notez que les caractères alphanumériques sont un sous-ensemble du jeu qui se compose de points, de traits d'union et de tous les caractères alphabétiques.
`@`	Mettre en correspondance un arobase (« @ »).

Assertions de préanalyse

.NET comporte deux éléments de langage, (?=sous-expression) and (?!sous-expression), qui correspondent aux caractères suivants de la chaîne d’entrée. Les deux éléments de langage sont des assertions de largeur nulle ; c’est-à-dire qu’ils déterminent si le ou les caractères qui suivent immédiatement le caractère actuel peuvent être mis en correspondance par la sous-expression, sans avancer ou utiliser la rétroaction.

(?=sous-expression) est une assertion de préanalyse positive ; c'est-à-dire que le ou les caractères situés après la position actuelle doivent correspondre à la sous-expression. (?!sous-expression) est une assertion de préanalyse négative ; c'est-à-dire que le ou les caractères situés après la position actuelle ne doivent pas correspondre à la sous-expression. Les assertions de préanalyse positive et négative sont très utiles quand la sous-expression est un sous-ensemble de la sous-expression suivante.

L'exemple suivant utilise deux modèles d'expressions régulières équivalentes qui valident un nom de type qualifié complet. Le premier modèle est sujet à des performances médiocres dues à une rétroaction excessive. Le second modifie la première expression régulière en remplaçant un quantificateur imbriqué par une assertion de préanalyse positive. La sortie de l'exemple indique la durée d'exécution de la méthode Regex.IsMatch .

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Text.RegularExpressions;

public class Example6
{
    public static void Run()
    {
        string input = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa.";
        bool result;
        Stopwatch sw;

        string pattern = @"^(([A-Z]\w*)+\.)*[A-Z]\w*$";
        sw = Stopwatch.StartNew();
        result = Regex.IsMatch(input, pattern, RegexOptions.IgnoreCase);
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("{0} in {1}", result, sw.Elapsed);

        string aheadPattern = @"^((?=[A-Z])\w+\.)*[A-Z]\w*$";
        sw = Stopwatch.StartNew();
        result = Regex.IsMatch(input, aheadPattern, RegexOptions.IgnoreCase);
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("{0} in {1}", result, sw.Elapsed);
    }
}
// The example displays the following output:
//       False in 00:00:03.8003793
//       False in 00:00:00.0000866

Imports System.Text.RegularExpressions

Module Example6
    Public Sub Run()
        Dim input As String = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa."
        Dim result As Boolean
        Dim sw As Stopwatch

        Dim pattern As String = "^(([A-Z]\w*)+\.)*[A-Z]\w*$"
        sw = Stopwatch.StartNew()
        result = Regex.IsMatch(input, pattern, RegexOptions.IgnoreCase)
        sw.Stop()
        Console.WriteLine("{0} in {1}", result, sw.Elapsed)

        Dim aheadPattern As String = "^((?=[A-Z])\w+\.)*[A-Z]\w*$"
        sw = Stopwatch.StartNew()
        result = Regex.IsMatch(input, aheadPattern, RegexOptions.IgnoreCase)
        sw.Stop()
        Console.WriteLine("{0} in {1}", result, sw.Elapsed)
    End Sub
End Module
' The example displays the following output:
'       False in 00:00:03.8003793
'       False in 00:00:00.0000866

Le premier modèle d'expression régulière, ^(([A-Z]\w*)+\.)*[A-Z]\w*$, est défini comme indiqué dans le tableau suivant.

Modèle	Description
`^`	Démarrer la correspondance au début de la chaîne.
`([A-Z]\w*)+\.`	Mettre en correspondance un caractère alphabétique (A-Z) suivi de zéro, un ou plusieurs caractères alphabétiques une ou plusieurs fois, suivi d'un point. Cette comparaison ne respecte pas la casse, parce que la méthode Regex.IsMatch est appelée avec l'option RegexOptions.IgnoreCase .
`(([A-Z]\w)+\.)`	Mettre en correspondance le modèle précédent, zéro, une ou plusieurs fois.
`[A-Z]\w*`	Mettre en correspondance un caractère alphabétique suivi de zéro, un ou plusieurs caractères alphabétiques.
`$`	Terminer la correspondance à la fin de la chaîne d'entrée.

Le second modèle d'expression régulière, ^((?=[A-Z])\w+\.)*[A-Z]\w*$, utilise une assertion de préanalyse positive. Il est défini comme indiqué dans le tableau suivant.

Modèle	Description
`^`	Démarrer la correspondance au début de la chaîne.
`(?=[A-Z])`	Effectuer une préanalyse du premier caractère et continuer la mise en correspondance s'il est alphabétique (A-Z). Cette comparaison ne respecte pas la casse, parce que la méthode Regex.IsMatch est appelée avec l'option RegexOptions.IgnoreCase .
`\w+\.`	Mettre en correspondance un ou plusieurs caractères alphabétiques suivis d'un point.
`((?=[A-Z])\w+\.)*`	Mettre en correspondance un ou plusieurs caractères alphabétiques suivis d'un point zéro, une ou plusieurs fois. Le caractère alphabétique initial doit être alphabétique.
`[A-Z]\w*`	Mettre en correspondance un caractère alphabétique suivi de zéro, un ou plusieurs caractères alphabétiques.
`$`	Terminer la correspondance à la fin de la chaîne d'entrée.

Considérations générales sur les performances

Les suggestions suivantes ne visent pas spécifiquement à empêcher un retour sur trace excessif, mais peuvent contribuer à augmenter les performances de votre expression régulière :

Précompiler les modèles très sollicités. La meilleure façon de procéder consiste à utiliser le générateur de source d’expression régulière pour la précompilation. Si le générateur de source n’est pas disponible pour votre application (par exemple, vous ne ciblez pas .NET 7 ou ultérieur ou vous ne connaissez pas le modèle au moment de la compilation), utilisez l’option RegexOptions.Compiled.
Mettre en cache les objets Regex très sollicités. Cela se produit implicitement quand vous utilisez le générateur de source. Sinon, au lieu d’utiliser les méthodes Regex statiques ou de créer un objet Regex et de le jeter, créez un objet Regex et stockez-le pour pouvoir le réutiliser.
Commencer la mise en correspondance à partir d’un décalage. Si vous savez que les correspondances commencent toujours au-delà d’un certain décalage dans le modèle, passez le décalage à l’aide d’une surcharge comme Regex.Match(String, Int32). Cela permet de réduire la quantité de texte que le moteur doit prendre en compte.
Rassembler uniquement les informations dont vous avez besoin. Si vous voulez seulement savoir si une correspondance se produit (où elle se produit ne vous intéresse pas), privilégiez Regex.IsMatch. Si vous voulez seulement savoir le nombre de fois qu’un élément est mis en correspondance, utilisez de préférence Regex.Count. Si vous voulez seulement savoir les limites d’une correspondance et rien sur les captures d’une correspondance, utilisez de préférence Regex.EnumerateMatches. Moins le moteur doit fournir d’informations, mieux c’est.
Éviter les captures inutiles. Les parenthèses dans votre modèle forment un groupe de capture par défaut. Si vous n’avez pas besoin de captures, spécifiez RegexOptions.ExplicitCapture ou utilisez des groupes sans capture à la place. Cela évite au moteur de faire le suivi de ces captures.

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