Linux下使用Yacc进行语法分析-猿码集

1. Yacc简介

Yacc（Yet Another Compiler-Compiler）是一种用于生成语法分析器的工具。它是由AT&T贝尔实验室的Stephen C. Johnson在20世纪70年代开发的。Yacc接受一个用来描述语法的上下文无关文法（Context-Free Grammar），并生成一个可以根据这个文法进行语法分析的C语言代码。

Yacc的输入文件通常分为三个部分：定义部分（Definitions Section）、规则部分（Rules Section）和用户子程序部分（User Subroutines Section）。

1.1 定义部分

定义部分主要用于定义文法的终结符和非终结符。终结符通常是单词、标点符号和特殊符号，非终结符则是由终结符和其他非终结符组成的符号。

在定义部分，我们可以使用C语言的宏定义来定义终结符和非终结符。例如：

%token PLUS MINUS TIMES DIVIDE %left PLUS MINUS %left TIMES DIVIDE

上述代码定义了四个终结符（PLUS、MINUS、TIMES、DIVIDE），以及加减乘除操作的优先级（左结合）。

1.2 规则部分

规则部分是Yacc文件的核心部分，用来定义语法的产生式规则。每条规则由一个非终结符和一个右侧的表达式组成，表示非终结符如何通过一系列终结符和非终结符推导得到。例如：


expr : expr PLUS expr
     | expr MINUS expr
     | expr TIMES expr
     | expr DIVIDE expr
     | NUM

上述代码定义了一个表达式的文法，可以表示加减乘除运算及数字。

1.3 用户子程序部分

用户子程序部分包含整个语法分析的具体实现。这里可以定义一些与语言特性相关的函数，例如计算表达式的值。

在Yacc的用户子程序部分，可以使用C语言的代码来定义相应的行为。例如：


#include <stdio.h>
int yylex(); // 词法分析函数
int main() {
    yyparse(); // 语法分析函数
    return 0;
}
void yyerror(char *s) {
    printf("%s\n", s);
}
int yywrap() {
    return 1;
}

上述代码定义了一个简单的主函数，以及词法分析函数yylex、语法分析函数yyparse，以及错误处理函数yyerror和结束处理函数yywrap。

2. 使用Yacc进行语法分析

接下来，我们将使用Yacc来对一个简单的语言进行语法分析。假设我们的语言只包含加法和乘法运算，以及整型常量。我们的目标是计算输入表达式的值。

2.1 定义部分

首先，我们需要定义我们的终结符和非终结符。在这个例子中，我们只需要定义一个终结符NUM表示整型常量：

%token NUM

2.2 规则部分

接下来，我们需要定义语法的产生式规则。根据我们的要求，我们需要定义加法和乘法运算规则：


expr : expr PLUS expr
     | expr TIMES expr
     | NUM

上述规则表示一个表达式可以是两个表达式相加、两个表达式相乘，或者是一个整型常量。

2.3 用户子程序部分

最后，我们需要在用户子程序部分实现对表达式的计算。在这个例子中，我们可以简单地将表达式的值存储在全局变量中，并在规则右侧的动作中对其进行计算：


#include <stdio.h>
int result;
int yylex(); // 词法分析函数
int main() {
    yyparse(); // 语法分析函数
    printf("Result: %d\n", result);
    return 0;
}
void yyerror(char *s) {
    printf("%s\n", s);
}
int yywrap() {
    return 1;
}
expr : expr PLUS expr {
    result = $1 + $3;
}
     | expr TIMES expr {
    result = $1 * $3;
}
     | NUM {
    result = atoi(yytext);
}

上述代码定义了一个全局变量result，用来存储表达式的计算结果。在每个规则的右侧动作中，我们使用$1、$2、$3等特殊变量来引用对应规则左侧的非终结符的值。在规则NUM中，我们使用yytext变量来获取当前的符号文本，并使用atoi函数将其转换为整型。

3. 编译和运行Yacc程序

在Linux环境下，使用Yacc进行语法分析的步骤如下：

将代码保存为.y文件，例如calc.y。

使用Yacc编译器将.y文件生成对应的C语言代码：

yacc -d calc.y

生成的C语言代码保存为y.tab.c。

使用gcc编译器将生成的C语言代码编译成可执行文件：

gcc -o calc y.tab.c -ll

运行可执行文件：

./calc

输入表达式，即可得到计算结果。

4. 总结

本文介绍了使用Yacc进行语法分析的基本步骤，并以一个简单的加法和乘法运算的例子进行了说明。通过定义终结符和非终结符，以及规则的产生式，我们可以使用Yacc生成对应的语法分析器。使用Yacc可以帮助我们快速地构建、管理和维护复杂的语法分析器，提高开发效率。

Yacc不仅在编译器和解释器的开发中有广泛应用，还可以用于其他领域的语法分析，例如自然语言处理和数据描述语言等。掌握Yacc的使用，对于有需要进行语法分析的项目来说，是非常有价值的技能。

Linux下使用Yacc进行语法分析