Yacc 和 Bison
From :http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/sdk/lex/index.html
Yacc
Yacc 代表 Yet Another Compiler Compiler。 Yacc 的 GNU 版叫做Bison。它是一种工具,将任何一种编程语言的所有语法翻译成针对此种语言的Yacc 语 法解析器。它用巴科斯范式(BNF, Backus NaurForm)来书写。按照惯例,Yacc 文件有 .y 后缀。编译行如下调用 Yacc编译器:
$ yacc <options> <filename ending with .y> |
在进一步阐述以前,让我们复习一下什么是语法。在上一节中,我们看到Lex 从输入序列中识别标记。如果你在查看标记序列,你可能想在这一序列出现时执行某一动作。这种情况下有效序列的规范称为语法。Yacc 语法文件包括这一语法规范。它还包含了序列匹配时你想要做的事。
为了更加说清这一概念,让我们以英语为例。 这一套标记可能是:名词,动词,形容词等等。为了使用这些标记造一个语法正确的句子,你的结构必须符合一定的规则。一个简单的句子可能是名词+动词或者名词+动词+名词。(如 I care. Seespot run.)
所以在我们这里,标记本身来自语言(Lex),并且标记序列允许用 Yacc来指定这些标记(标记序列也叫语法)。
终端和非终端符号
终端符号 : 代表一类在语法结构上等效的标记。终端符号有三种类型:
命名标记: 这些由 %token 标识符来定义。按照惯例,它们都是大写。
字符标记 : 字符常量的写法与 C 相同。例如, --就是一个字符标记。
字符串标记 : 写法与 C 的字符串常量相同。例如,"<<"就是一个字符串标记。
lexer 返回命名标记。
非终端符号 : 是一组非终端符号和终端符号组成的符号。按照惯例,它们都是小写。 在例子中,file 是一个非终端标记而 NAME是一个终端标记。
用 Yacc 来创建一个编译器包括四个步骤:
- 通过在语法文件上运行 Yacc 生成一个解析器。
- 说明语法:
- 编写一个 .y 的语法文件(同时说明 C 在这里要进行的动作)。
- 编写一个词法分析器来处理输入并将标记传递给解析器。 这可以使用Lex 来完成。
- 编写一个函数,通过调用 yyparse() 来开始解析。
- 编写错误处理例程(如 yyerror())。
- 编译 Yacc 生成的代码以及其他相关的源文件。
- 将目标文件链接到适当的可执行解析器库。
用 Yacc 编写语法
如同 Lex 一样, 一个 Yacc 程序也用双百分号分为三段。它们是:声明、语法规则和 C 代码。 我们将解析一个格式为 姓名 = 年龄的文件作为例子,来说明语法规则。我们假设文件有多个姓名和年龄,它们以空格分隔。 在看 Yacc程序的每一段时,我们将为我们的例子编写一个语法文件。
C 与 Yacc 的声明
C 声明可能会定义动作中使用的类型和变量,以及宏。还可以包含头文件。每个 Yacc声明段声明了终端符号和非终端符号(标记)的名称,还可能描述操作符优先级和针对不同符号的数据类型。lexer (Lex) 一般返回这些标记。所有这些标记都必须在 Yacc声明中进行说明。
在文件解析的例子中我们感兴趣的是这些标记:name, equal sign, 和age。Name 是一个完全由字符组成的值。 Age是数字。于是声明段就会像这样:
文件解析例子的声明
% #typedef char* string; /* to specify token types as char* */ #define YYSTYPE string /* a Yacc variable which has the value of returned token */ %} %token NAME EQ AGE %% |
你可能会觉得 YYSTYPE 有点奇怪。但是类似 Lex, Yacc也有一套变量和函数可供用户来进行功能扩展。 YYSTYPE 定义了用来将值从lexer 拷贝到解析器或者 Yacc 的 yylval (另一个 Yacc 变量)的类型。默认的类型是 int。 由于字符串可以从 lexer 拷贝,类型被重定义为char*。 关于 Yacc 变量的详细讨论,请参考 Yacc 手册(见 资源)。
Yacc 语法规则
Yacc 语法规则具有以下一般格式:
result: components { /* action to be taken in C */ } ; |
在这个例子中,result 是规则描述的非终端符号。Components是根据规则放在一起的不同的终端和非终端符号。 如果匹配特定序列的话Components 后面可以跟随要执行的动作。 考虑如下的例子:
param : NAME EQ NAME { printf("/tName:%s/tValue(name):%s/n", $1,$3);} | NAME EQ VALUE{ printf("/tName:%s/tValue(value):%s/n",$1,$3);} ; |
如果上例中序列 NAME EQ NAME 被匹配,将执行相应的 { }括号中的动作。 这里另一个有用的就是 $1 和 $3 的使用, 它们引用了标记NAME 和 NAME(或者第二行的 VALUE)的值。 lexer 通过 Yacc 的变量yylval 返回这些值。标记 NAME 的 Lex 代码是这样的:
char [A-Za-z] name {char}+ %% {name} { yylval = strdup(yytext); return NAME; } |
文件解析例子的规则段是这样的:
文件解析的语法
file : record file | record ; record: NAME EQ AGE { printf("%s is now %s years old!!!", $1, $3);} ; %% |
附加 C 代码
现在让我们看一下语法文件的最后一段,附加 C 代码。(这一段是可选的,如果有人想要略过它的话:)一个函数如 main() 调用yyparse() 函数(Yacc 中 Lex 的 yylex() 等效函数)。 一般来说,Yacc最好提供 yyerror(char msg) 函数的代码。 当解析器遇到错误时调用yyerror(char msg)。错误消息作为参数来传递。 一个简单的 yyerror(char* ) 可能是这样的:
int yyerror(char* msg) { printf("Error: %s encountered at line number:%d/n", msg, yylineno); } |
yylineno 提供了行数信息。
这一段还包括文件解析例子的主函数:
附加 C 代码
void main() { yyparse(); } int yyerror(char* msg) { printf("Error: %s encountered /n", msg); |
要生成代码,可能用到以下命令:
$ yacc _d <filename.y> |
这生成了输出文件 y.tab.h 和 y.tab.c,它们可以用 UNIX上的任何标准 C 编译器来编译(如 gcc)。
命令行的其他常用选项
- '-d' ,'--defines' :编写额外的输出文件,它们包含这些宏定义:语法中定义的标记类型名称,语义的取值类型 YYSTYPE, 以及一些外部变量声明。如果解析器输出文件名叫'name.c', 那么 '-d' 文件就叫做 'name.h'。 如果你想将 yylex定义放到独立的源文件中,你需要 'name.h', 因为 yylex必须能够引用标记类型代码和 yylval变量。
- '-b file-prefix' ,'--file-prefix=prefix' :指定一个所有Yacc输出文件名都可以使用的前缀。选择一个名字,就如输入文件名叫'prefix.c'.
- '-o outfile' ,'--output-file=outfile' :指定解析器文件的输出文件名。其他输出文件根据 '-d'选项描述的输出文件来命名。
Yacc库通常在编译步骤中自动被包括。但是它也能被显式的包括,以便在编译步骤中指定 �ly选项。这种情况下的编译命令行是:
$ cc <source file names> -ly |
将 Lex 与 Yacc 结合起来
到目前为止我们已经分别讨论了 Lex 和Yacc。现在让我们来看一下他们是怎样结合使用的。
一个程序通常在每次返回一个标记时都要调用 yylex()函数。只有在文件结束或者出现错误标记时才会终止。
一个由 Yacc 生成的解析器调用 yylex()函数来获得标记。 yylex() 可以由 Lex来生成或完全由自己来编写。 对于由 Lex 生成的 lexer 来说,要和 Yacc结合使用,每当 Lex 中匹配一个模式时都必须返回一个标记。 因此 Lex中匹配模式时的动作一般格式为:
{pattern} { /* do smthg*/ return TOKEN_NAME; } |
于是 Yacc 就会获得返回的标记。当 Yacc 编译一个带有 _d 标记的 .y文件时,会生成一个头文件,它对每个标记都有 #define的定义。 如果 Lex 和 Yacc 一起使用的话,头文件必须在相应的 Lex 文件 .lex中的 C 声明段中包括。
让我们回到名字和年龄的文件解析例子中,看一看 Lex 和 Yacc文件的代码。
Name.y - 语法文件
% typedef char* string; #define YYSTYPE string %} %token NAME EQ AGE %% file : record file | record ; record : NAME EQ AGE { printf("%s is %s years old!!!/n", $1, $3); } ; %% int main() { yyparse(); return 0; } int yyerror(char *msg) { printf("Error encountered: %s /n", msg); } |
Name.lex - Lex 的解析器文件
%{ #include "y.tab.h" #include <stdio.h> #include <string.h> extern char* yylval; %} char [A-Za-z] num [0-9] eq [=] name {char}+ age {num}+ %% {name} { yylval = strdup(yytext); return NAME; } {eq} { return EQ; } {age} { yylval = strdup(yytext); return AGE; } %% int yywrap() { return 1; } |
作为一个参考,我们列出了 y.tab.h, Yacc 生成的头文件。
y.tab.h - Yacc 生成的头文件
# define NAME 257 # define EQ 258 # define AGE 259 |
我们对于 Lex 和Yacc的讨论到此为止。今天你想要编译什么语言呢?
参考资料
- 您可以参阅本文在 developerWorks 全球站点上的 英文原文.
- Lex and Yacc, Levine, Mason 和 Branson, O�Reilly及其合作公司,2nd Ed。
- Program Development in UNIX, J. T. Shen, Prentice-HallIndia。
- Compilers: Principles, Techniques and Tools, Ahoo, Sethi 和Ullman, Addison-Wesley Pub. Co., 1985,11。
- Lex andYacc and compiler writing指导。
- Java 版的 Lex 指导, 叫做 Jlex。
- 使用 Lex 和 Yacc 的 formalizinga grammar实例。
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