文章目錄

• 工作原理
• • .y文件結(jié)構(gòu)
  • 原理
  • 編譯運(yùn)行
  • 語義 (語義值類型，語義動作)
  • 聲明部分(終結(jié)符，編碼，結(jié)合律，優(yōu)先級)
  • 優(yōu)先級和結(jié)合律
  • bison 無法處理的語法
• 語法與內(nèi)置函數(shù)
• 編譯選項
• 沖突與出錯處理
• • 沖突
  • 出錯處理
  • 跟蹤分析過程
• flex & bison
• • 原理
  • 例子(后綴表達(dá)式的計算)：

工作原理

.y文件結(jié)構(gòu)

• YYSTYPE 語義值類型
• %token NUM ?定義終結(jié)符NUM
• yyerror 必須用戶自己提供
• int yylex() ? 這個例子中使用自己編寫的yylex，實際會使用flex編譯的文件所提供的yylex
• 產(chǎn)生式右邊為空表示 $?$
• 產(chǎn)生式后面的c語言代碼稱為語義動作
• $$ 表示產(chǎn)生式左部的語義值
• $1,$2,…分別表示右邊第一，第二個符號的語義值
• yylval 是全局變量，表示當(dāng)前所識別的詞形的語義值。

%{ c 語言說明部分，定義語義動作中需要的全局變量，語義值類型，以及頭文件等 // 逆波蘭表達(dá)式的計算 #define YYSTYPE int #include <ctype.h> #include<stdio.h> void yyerror(char*); int yylex(); %}聲明部分 定義終結(jié)符， 規(guī)定非終結(jié)符語義值類型，規(guī)定運(yùn)算優(yōu)先級，規(guī)定文法形態(tài)等 %token NUM%% 語法規(guī)則部分，定義產(chǎn)生式和語義動作 input: /*empty equal to epsilon*/| input line; line: '\n'|exp '\n' {printf("\%.d\n",$1);}; exp: NUM {$$ = $1;}| exp exp '+' {$$ = $1+$2;}| exp exp '-' {$$ = $1-$2;}| exp exp '*' {$$ = $1*$2;}| exp exp '/' {$$ = $1 / $2;}| exp 'n' {$$ = -$1; }; %% // 附加c語言代碼： bison直接拷貝到.tab.c文件的尾部，用戶再次可定義接口函數(shù)，也可由其它文件提供再鏈接。 int yylex(){int c;/*skip white space*/while((c=getchar())==' '||c=='\t');/*process numbers*/if(isdigit(c)){ungetc(c, stdin);scanf("%d",&yylval);return NUM;}if(c==EOF) return 0;return c; }int main(void){return yyparse(); }void yyerror(char*s){printf("%s\n",s); }

原理

• 對輸入.y文件中的形式文法構(gòu)架LALR分析表，并生成基于該分析表的語法分析器C語言源程序.tab.c。
• bison 通過 int yylex() 的返回值獲得單詞的編碼；通過全局變量YYSTYPE yylval獲得當(dāng)前單詞的語義值.
• 分析方法采用自頂向上的移進(jìn)/規(guī)約法，完成規(guī)約時，yyparse()將執(zhí)行bison源文件對應(yīng)產(chǎn)生式的語義動作。
• 必要的語法環(huán)境：yylex()，main()， yyerror()， 其中yylex可由用戶提供，也可由flex源程序提供，然后和bison源程序一起連接成可執(zhí)行文件

編譯運(yùn)行

• bision rpcalc.y
• gcc -o rpcalc rpcalc.tab.c
• rpcalc （啟動程序）

語義 (語義值類型，語義動作)

語義值類型：

• 由于在移進(jìn)、規(guī)約的時候是拷貝進(jìn)棧，所以當(dāng)語義值的類型是指針時，所指的地址一定不能是局部變量。安全的做法是：生命周期開始時通過動態(tài)申請內(nèi)存所指的值保存，生命周期結(jié)束時釋放該內(nèi)存(動態(tài)內(nèi)存分配)
• 通過%union 在聲明部分講YYSTYPE定義為C語言的union結(jié)構(gòu)。
  • 對于非終結(jié)符，通過 %type \<union 分量名> 非終結(jié)符名 來規(guī)定語義動作中以何種方式訪問語義值對應(yīng)的類型。
  • 對于非終結(jié)符，使用 %token \<union 分量名> 終結(jié)符名，或者%type規(guī)定。
  • 在語義動作中，使用$<comp_name>m訪問

%union { double val; /* 表達(dá)式的語義值 */ SYMREC *tptr; /* 變量和函數(shù)的語義值是符號表元素指針 */ } %token<val> NUM /* 語義值的類型是雙精度浮點數(shù) */ %token<tptr> VAR FNCT /* 語義值的類型是符號表元素指針 */ %type<val> exp

語義值聲明周期：

• 在語義棧中存在的時間
• 比如 NUM的生命周期從yylex()通過scanf("%d",&yylval)創(chuàng)建，然后壓入語義棧中，隨后規(guī)約exp:NUM {$$=$1}, NUM的語義值從棧中退出，exp的語義值壓入。

語義動作的翻譯：

源文件中的

exp: exp exp '\' {$$ = $1 \ $2;}

會被翻譯為：
$$(yyval)=(yyvsp[(1)?(3)])/(yyvsp[(2)?(3)]);$$
yyvsp 是一個棧棧頂是yyvasp[0], 越往棧底走，索引依此減1，這個例子的存儲數(shù)據(jù)為：
(棧頂)’\’ $2 $1，

語義動作：

• 尾部語義動作
  產(chǎn)生式尾部的語義動作在發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)生式句柄時已經(jīng)在棧頂形成，需要對該產(chǎn)生式進(jìn)行規(guī)約時進(jìn)行。語義動作包括計算綜合屬性(S屬性)和產(chǎn)生副作用

每個產(chǎn)生式有一個默認(rèn)動作 {$$=$1;}

• 產(chǎn)生式中間語義動作
  用來解決**繼承屬性(L屬性)**的計算
  
  
  
  在這里插入圖片描述

聲明部分(終結(jié)符，編碼，結(jié)合律，優(yōu)先級)

bison將終結(jié)符分為兩類：字符(Symbol)和單詞(Token). Token需要聲明，字符在產(chǎn)生式(語法規(guī)則)中直接用字符常量，注意加引號’ '。如 exp: exp exp + 是錯的

• token對終結(jié)符的編碼規(guī)則
  • 0或負(fù)數(shù)： 文件結(jié)束標(biāo)記
  • 字符單詞：對應(yīng)的ASCII碼
  • error： 256
  • 非字符單詞從258開始順序編碼, 在.tab.c中可以找到具體定義

在使用單獨的詞法分析模塊的時候，需要bison需要使用 -d 選項，這樣講token的宏定義等輸出到.tab.h 文件中，這樣詞法分析模塊可以include此頭文件來使用宏定義的token。

• 規(guī)定結(jié)合律
  %left ‘+’ ‘-’

優(yōu)先級和結(jié)合律

%left '+' '-' %left '*' '/' %left UMINUS %% exp : exp '+' exp | exp '-' exp | exp '*' exp | exp '/' exp | '-' exp %prec UMINUS;

• 結(jié)合性：%left 左結(jié)合； %right 右結(jié)合；%nonassoc 不能結(jié)合；
• 出現(xiàn)在同一個%left后的單詞優(yōu)先級相同
• 優(yōu)先級：出現(xiàn)在不同 “%left” 的終結(jié)符，其運(yùn)算優(yōu)先級別按照 “%left” 在源文件中出現(xiàn) 的先后次序由低到高排列, 即：UMINUS的優(yōu)先級最高，乘法和除法次之，加法和 減法最低.
• 由于一元減和二元減的運(yùn)算符相同，在語法中出現(xiàn)一元減的產(chǎn)生式通過%prec UNIMUS設(shè)定一元減和UMINUS具有相同的優(yōu)先級.

bison 無法處理的語法

?bison語法分析器可以使用兩種分析方法，一種是LALR(1), 另一種是GLR(通用的自左向右)。GLR更強(qiáng)大但更麻煩。
? LALR(1)不能處理的語法有：

• 有歧義的語法
• 需要向前查看超過1個記號才能確定是否匹配的語法。

語法與內(nèi)置函數(shù)

變量說明

yylval	當(dāng)前終結(jié)符語義值的全局變量
YYSTYPE	語義值數(shù)據(jù)類型

編譯選項

選項說明

-d	輸出文件 .tab.h
-v	輸出分析表文件 name.output
-t	在輸出文件(.tab.c)中設(shè)置宏YYDEBUG 為1， 從而打開分析器的調(diào)試代碼，使得最后生成的分析器文件能夠?qū)Ψ治鲞^程進(jìn)行追蹤。

沖突與出錯處理

沖突

• 輸出沖突的報警信息：打開-t選項，在LALR(1)分析表文件.output文件中指出沖突所在
• 如果是S/R沖突，優(yōu)先S
• 如果是RR沖突，排列在前者優(yōu)先。

出錯處理

• 如果在 bison 輸入文件中沒有任何提供任何出錯處理，輸出分析器在工作時，如果發(fā)現(xiàn)語法錯誤 (即在當(dāng)前狀態(tài)下面對當(dāng)前的終結(jié)符不能進(jìn)行任何移進(jìn)或歸約 操作), yyparse()在傳參 “syntax error” 調(diào)用用戶提供的void yyerror(char const *)函數(shù)后，返回1退出yyparse().
• 通常yyerror可定義如下：

void yyerror(char const *s) { fprintf(stderr, "%s\n", s); }

• bison 通過預(yù)留的終結(jié)符 error 提供從出錯狀態(tài)恢復(fù)分析的機(jī)制, 如：
  $$stmnts:/?emptystring?/$$ $$|stmnts{}^{\prime }\backslash n^{\prime }$$ $$|stmntsexp{}^{\prime }\backslash n^{\prime }$$ $$|stmntserror{}^{\prime }\backslash n^{\prime }$$
  在產(chǎn)生式右邊有保留終結(jié)符 error 的規(guī)則稱為錯誤恢復(fù)規(guī)則，輸出分析器在一 個含有錯誤恢復(fù)規(guī)則的狀態(tài)出錯時，首先從分析棧中彈出語法符號直到能 將 error 移進(jìn)，在棧頂形成錯誤恢復(fù)規(guī)則中 error 前的句型為止，如上例中在 分析exp 時出錯，將彈出所有的已分析的表達(dá)式成分，將 error 壓棧到項目, 此時棧中符號為：{stnmts error . ‘\n’}; 然后，跳過所有的輸入直到遇到錯誤恢 復(fù)規(guī)則規(guī)中error的后隨符號為止. 如上例中將跳過所有的輸入直到’\n’ 才恢 復(fù)分析.
• 在錯誤恢復(fù)規(guī)則中可以像其他規(guī)則一樣有語義動作，但是不能引用終結(jié) 符error的語義值.
• 在某一錯誤恢復(fù)規(guī)則起作用時，為了防止分析器頻繁報錯，輸出分析器規(guī)定只 有在連續(xù)移進(jìn)三個單詞后才恢復(fù)報錯，在錯誤恢復(fù)規(guī)則語義動作中，可以使用 bison 提供的 C 語言宏 “yyerrok;” 解消上述限定，即刻恢復(fù)報錯機(jī)制.
• 在激活錯誤恢復(fù)規(guī)則后，當(dāng)前向前查看的單詞將會繼續(xù)作為向前查看符號進(jìn)行 分析，如果用戶希望跳過該單詞，可在語義動作中用 bison 提供的宏 “yyclearin;” 跳過當(dāng)前單詞. 但是由于該操作是在歸約出錯產(chǎn)生式時才起作用， 因此如果錯誤恢復(fù)規(guī)則中error 之后還有終結(jié)符，只有移進(jìn)該終結(jié)符才能有語 義動作，因此 “yyclearin;” 將無任何效果. “yyclearin;” 有效當(dāng)且僅當(dāng)它是 在緊隨error之后的動作中

跟蹤分析過程

調(diào)用yyparse()前，置yydebug非零，如下的main.c

main() { extern int yydebug;yydebug = 1;yyparse(); }

flex & bison

原理

?ex 輸出的單詞掃描程序正是int yylex(), 為了讓 bison 輸出的語法分析源程序能與 ?ex 輸出的詞法分析源程序協(xié)同工作，必須保證單詞編碼的一致，以及 語義值數(shù)據(jù)類型的一致, 這要求在 ?ex 源程序中:

• 1 定義部分包含 bison 輸出的頭文件.tab.h
• 2 根據(jù)語法規(guī)則中的單詞設(shè)計匹配單詞的正規(guī)表達(dá)式，及需要過濾的白字符 (white space) 和注釋, 如: ‘\n’ 如果是語義規(guī)則所需的單詞，就不能冒然 過濾掉
• 3 在識別單詞的 C 語言動作中，如果該單詞有語義值，應(yīng)先計算其語義值并 賦值到全局變量yylval，如果是字符單詞，return yytext[0];，否 則return 單詞名;
• 4 為了保證詞法分析能處理所有的字符，對語法分析不支持的字符的的動作報錯并過濾
• 5 bison 使用的單詞名不能與 ?ex 中自帶的宏名有沖突. 如: BEGIN不能作為 單詞名, 否則return BEGIN;將調(diào)用 ?ex 預(yù)置的宏BEGIN, 而不能返回期望的單 詞編碼, 可修改單詞名為SBEGIN來避免沖突.

例子(后綴表達(dá)式的計算)：

rpcacle.y:

%{ // 逆波蘭表達(dá)式的計算 // #define YYSTYPE int 默認(rèn)int #include<stdio.h>void yyerror(char*); int yylex(); %}%token NUM %token ADD SUB MUL DIV %token EOL%% input: /*empty equal to epsilon*/| input line; line: EOL| exp EOL {printf("\%d\n",$1);}; exp: NUM {$$ = $1;}| exp exp ADD {$$ = $1+$2;}| exp exp SUB {$$ = $1-$2;}| exp exp MUL {$$ = $1*$2;}| exp exp DIV {$$ = $1 / $2;}; %%int main(void){ int n=yyparse();printf("%d",n);return n; }void yyerror(char*s){printf("%s\n",s); }

rpcalc.l

%{ #include "rpcalc_fb.tab.h"%}%% "+" { return ADD; } "-" { return SUB; } "*" { return MUL; } "/" { return DIV; }[0-9]+ { yylval = atoi(yytext); return NUM; }\n { return EOL; } "//".* [ \t] { /* ignore white space */ } . { printf("Mystery character %c\n", *yytext); } %%

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的BISON的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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