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lex yacc 学习

发布时间:2016-12-3 10:27:21 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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http://www.cnblogs.com/welkinwalker/archive/2012/04/09/2439065.html 写在前面的几句废话  最近在项目的过程中接触了lex 和 yacc,他们可以帮助我们来实现自己的领域语言。最典型的应用就是可以帮助我们来实现自定义测试脚本的执行器。但是,这里也有一个限制,就是测试脚本要做的基本事情必须有现成的C语言库来实现,否则就做不到了;如果基本的操作是用java来做的,那么还可以用Antlr,这里不对Antlr做详细介绍。 lex是什么? 教科书上把lex的作用的作用叫做“词法分析 lexical analysis ”,这个中文叫法非常让人看不明白(叫做“符号提取”更合适),其实从它的英文单词lexical上来看他的意思其实是非常清楚的。 lexical,在webster上的解释是:of or relating to words or the vocabulary of a language as distinguished from its grammar and construction。 指的是: 一种语言中关于词汇、单词的,与之相对的是这种语言的语法和组织 这么来看的话 lexical analysis 的作用就应该是语言中的词汇和单词分析。事实上他的作用就是从语言中提取单词。放到编程语言中来说,他要做的事情其实就是提取编程语言占用的各种保留字、操作符等等语言的元素。 所以他的另外一个名字scanner其实更形象一些,就是扫描一个文本中的单词。 lex把每个扫面出来的单词叫统统叫做token,token可以有很多类。对比自然语言的话,英语中的每个单词都是token,token有很多类,比如non(名词)就是一个类token,apple就是属于这个类型的一个具体token。对于某个编程语言来说,token的个数是很有限的,不像英语这种自然语言中有几十万个单词。 lex工具会帮我们生成一个yylex函数,yacc通过调用这个函数来得知拿到的token是什么类型的,但是token的类型是在yacc中定义的。 lex的输入文件一般会被命名成 .l文件,通过lex XX.l 我们得到输出的文件是lex.yy.c yacc是什么呢? 刚才说完lex了,那么yacc呢,教科书上把yacc做的工作叫做syntactic analysis。 这次我们翻译没有直译做句法分析,而是叫语法分析,这个翻译能好一点,意思也基本上比较清楚。 其实我们最开始学习英语的时候老师都会告诉我们英语其实就是“单词+语法”,这个观点放到编程语言中很合适,lex提取了单词,那么是剩下的部分就是如何表达语法。那么yacc做的事情就是这一部分(实际应该说是BNF来做的)。 yacc会帮我们生成一个yyparse函数,这个函数会不断调用上面的yylex函数来得到token的类型。 yacc的输入文件一般会被命名成 .y文件,通过yacc -d XX.y我们得到的输出文件是y.tab.h y.tab.c,前者包含了lex需要的token类型定义,需要被include进 .l文件中    lex和yacc的输入文件格式   Definition section %% Rules section %% C code section   .l和.y的文件格式都是分成三段,用%%来分割,三个section的含义是:  Definition Section  这块可以放C语言的各种各种include,define等声明语句,但是要用%{ %}括起来。  如果是.l文件,可以放预定义的正则表达式:minus "-" 还要放token的定义,方法是:代号 正则表达式。然后到了,Rules Section就可以通过{符号} 来引用正则表达式 如果是.y文件,可以放token的定义,如:%token INTEGER PLUS ,这里的定一个的每个token都可以在y.tab.h中看到   Rules section .l文件在这里放置的rules就是每个正则表达式要对应的动作,一般是返回一个token .y文件在这里放置的rules就是满足一个语法描述时要执行的动作 不论是.l文件还是.y文件这里的动作都是用{}扩起来的,用C语言来描述,这些代码可以做你任何想要做的事情   C code Section main函数,yyerror函数等的定义    lex和yacc能帮我们做什么? 一句话:解释执行自定义语言。有几点要注意:  自定义语言的要做的事情必须可以能通过C语言来实现。其实任何计算机能做的事情都可以用C语言来实现,lex和yacc存在的意义在于简化语言,让使用者能够以一种用比较简单的语言来实现复杂的操作。比如:对于数据库的查询肯定有现成的库可以来完成,但是使用起来比较麻烦,要自己写成语调用API,编译才行。如果我们想实自定义一个简单的语言(比如SQL)来实现操作,这个时候就可以用lex和yacc。lex和yacc 做的事情只是:用C语言来实现另外一种语言。所以,他没办法实现C语言自己,但是可以实现java、python等。当然你可以通过Antlr来实现C语言的解析和执行,如果你这么做的话,C语言程序首先是通过java来执行,然后java又变成了本地语言(C语言)来执行,谁叫我们的操作系统都是C语言实现的呢。  使用lex和yacc我们要做那几件事情?  定义各种token类型。他们在.y中定义,这些token既会被lex使用到,也会被.y文件中的BNF使用到。 写词汇分析代码。这部分代码在.l文件(就是lex的输入文件)中。这块的定义方式是:正则表达式-->对应操作。如果和yacc一起来使用的话,对应的操作通常是返回一个token类型,这个token的类型要在yacc中提前定义好。写BNF。这些东西定义了语言的规约方式。 关于BNF 是一种context-free grammars,请参考:http://en.wikipedia.org/wiki/Backus%E2%80%93Naur_Form 摘录:  <symbol> ::= __expression__    <symbol> is a nonterminal  __expression__ consists of one or more sequences of symbols  more sequences are separated by the vertical bar, '|'  Symbols that never appear on a left side are terminals. On the other hand  symbols that appear on a left side are non-terminals and are always enclosed between the pair <>.     在yacc中定义的方式其实是:  <symbol> : __expression__  {operation} |  __expression__  {operation} operation 是 满足语法时要执行的C语言代码,这里的C语言代码可以使用一些变量,他们是:$$ $1 $2等等。$$代表规约的结果,就是表达式__expression__的值,$1代表的是前面 __expression__ 中出现的各个word。举个例子:   expr2:   expr3 { $$ == $1; } | expr2 PLUS expr3 { $$ = plus($1, $3); } | expr2 MINUS expr3 { $$ = minus($1, $3); } ; 来自:http://memphis.compilertools.net/interpreter.html  expr2 expr3都是BNF中定义的non-terminal PLUS和MINUS都是.y中定义的token类plus和minus 是事先定义好的C语言函数 关于yacc中BNF的推导过程引用后面的《lex和yacc简明教程》做一下说明: yacc 在内部维护着两个堆栈;一个分析栈和一个内容栈。分析栈中保存着终结符和非终结符,并且代表当前剖析状态。内容栈是一个YYSTYPE 元素的数组,对于分析栈中的每一个元素都保存着一个对应的值。例如,当yylex 返回一个INTEGER标记时,y acc 把这个标记移入分析栈。同时,相应的yylval 值将会被移入内容栈中。分析栈和内容栈的内容总是同步的,因此从栈中找到对应于一个标记的值是很容易实现的。对expr: expr '+' expr { $$ = $1 + $3; }来说,在分析栈中我们其实用左式替代了右式。在本例中,我们弹出“expr '+' expr” 然后压入“expr”。 我们通过弹出三个成员,压入一个成员缩小的堆栈。在我们的C 代码中可以用通过相对地址访问内容栈中的值,“ $1”代表右式中的第一个成员,“ $2”代表第二个,后面的以此类推。“ $$ ”表示缩小后的堆栈的顶部。在上面的动作中,把对应两个表达式的值相加,弹出内容栈中的三个成员,然后把造得到的和压入堆栈中。这样,分析栈和内容栈中的内容依然是同步的。 来看一个用lex和yacc实现计算器的例子 参考了下面链接的lex和yacc文件:http://blog.csdn.net/crond123/article/details/3932014  cal.y  %{ #include <stdio.h> #include "lex.yy.c" #define YYSTYPE int   int yyparse(void); %} %token INTEGER PLUS MINUS TIMES DIVIDE LP RP %% command : exp {printf("%d/n",$1);} exp: exp PLUS term {$$ = $1 + $3;}     |exp MINUS term {$$ = $1 - $3;}     |term {$$ = $1;}     ; term : term TIMES factor {$$ = $1 * $3;}     |term DIVIDE factor {$$ = $1/$3;}     |factor {$$ = $1;}     ; factor : INTEGER {$$ = $1;}     | LP exp RP {$$ = $2;}     ; %% int main() {     return yyparse(); } void yyerror(char* s) {     fprintf(stderr,"%s",s); } int yywrap() {     return 1; }  cal.l  %{   #include<string.h>   #include "y.tab.h"   extern int yylval;   %}   numbers ([0-9])+   plus "+"   minus "-"   times "*"   divide "/"   lp "("   rp ")"   delim [ /n/t]   ws {delim}*   %%   {numbers} {sscanf(yytext, "%d", &yylval); return INTEGER;}   {plus} {return PLUS;}   {minus} {return MINUS;}   {times} {return TIMES;}   {divide} {return DIVIDE;}   {lp} {return LP;}   {rp} {return RP;}   {ws}       ;    . {printf("Error");exit(1);}     %%    使用方式:  yacc -d cal.y  lex cal.l g++ -o cal y.tab.c  运行./cal 然后输入3+4 ctrl+D就可以看到结果了      关于lex和yacc中一些预定义的东西    Lex 变量 yyin FILE* 类型。 它指向 lexer 正在解析的当前文件。 yyout FILE* 类型。 它指向记录 lexer 输出的位置。 缺省情况下,yyin 和 yyout 都指向标准输入和输出。 yytext 匹配模式的文本存储在这一变量中(char*)。 yyleng 给出匹配模式的长度。 yylineno 提供当前的行数信息。 (lexer不一定支持。)    Lex 函数 yylex() 这一函数开始分析。 它由 Lex 自动生成。 yywrap() 这一函数在文件(或输入)的末尾调用。 如果函数的返回值是1,就停止解析。 因此它可以用来解析多个文件。 代码可以写在第三段,这就能够解析多个文件。 方法是使用 yyin 文件指针(见上表)指向不同的文件,直到所有的文件都被解析。 最后,yywrap() 可以返回 1 来表示解析的结束。 yyless(int n) 这一函数可以用来送回除了前�n? 个字符外的所有读出标记。 yymore() 这一函数告诉 Lexer 将下一个标记附加到当前标记后。 参考资料:  首先推荐《lex and yacc tutorial》 http://epaperpress.com/lexandyacc/download/LexAndYaccTutorial.pdf  上面pdf的中文版《lex和yacc简明教程》在在:http://ishare.iask.sina.com.cn/f/22266803.html   http://memphis.compilertools.net/interpreter.html  http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/sdk/lex/  http://hi.baidu.com/kuangxiangjie/blog/item/b4a11c46e333e60e6b63e5fa.html 一个老外写的上手教程 http://www.ibm.com/developerworks/library/l-lexyac/index.html http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-lexyac2/index.html 这两个用 lex 和 yacc实现了 c语言解释器 http://www.lysator.liu.se/c/ANSI-C-grammar-y.html http://www.lysator.liu.se/c/ANSI-C-grammar-l.html http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/game/sdl/pirates-4/index.html 

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