p4 language learning :Part 1（学习笔记）-优快云博客

p4 language learning :Part 1

1.1 Syntax and semantics

P416的完整语法在附录E中给出，使用Yacc / Bison语法描述语言。该文本基于相同的语法。提供语法摘录时，我们采用了几种标准约定：

大写符号表示语法中的终端。
语法节选以BNF表示法如下：

p4program
  : /* empty */
  | p4program declaration
  | p4program ';'
  ;

注：附录E可以在文章末尾所给的链接中找到

伪代码（Pseudo-code）（主要用于描述各种P4构造的语义）以固定大小的字体显示，如以下示例所示：

ParserModel.verify(bool condition, error err) {
    if (condition == false) {
        ParserModel.parserError = err;
        goto reject;
    }
}

我们根据执行传统命令式代码的抽象机（abstract machine）来描述P4的语义。每个P4子语言（解析器，控件）都有一个抽象机。本文以伪代码和英文描述了抽象机。

P4编译器可以自由重组它们以任何方式生成的代码，只要按照本规范的描述保留了P4程序的外部可见行为，其中外部可见行为定义为：

The input/output behavior of all P4 blocks, and
The state maintained by extern blocks.
1：所有P4块的输入/输出行为
2: 由外部块保持的状态

注：伪代码解释；抽象机解释

1.2 Preprocessing

为了帮助从多个源文件组成程序，P4编译器应支持C预处理程序功能的以下子集：

#define                           //for defining macros (without arguments)
#undef
#if #else #endif #ifdef #ifndef #elif
#include

预处理程序还应删除序列反斜杠换行符（ASCII码92、10），以便在格式化时方便地将内容拆分为多行。

可能会支持其他C预处理器功能，但不能保证，例如带有参数的宏。与C类似，＃include可以在双引号或<>中指定文件名

# include <system_file>
# include "user_file"

两种形式之间的区别在于，当路径未完全指定时，预处理器搜索头文件的顺序

P4编译器应正确处理可能在预处理期间生成的#line指令。
此功能允许从多个源文件构建P4程序，这些文件可能由不同的程序员在不同的时间生成：

1:本文档中定义的P4核心库(the P4 core library)
2:建筑(architecture)，定义数据平面接口和外部模块
3:用户定义的有用组件库( (user-defined libraries of useful components )（例如，标准协议标头定义）
4:P4程序，用于指定每个可编程块的行为。

注：
#line 的作用是改变当前行数和文件名称，它们是在编译程序中预先定义的标识符命令的基本形式如下：
#line number[“filename”]
其中[ ]内的文件名可以省略。例如：
#line 30 a.h
其中，文件名a.h 可以省略不写。
这条指令可以改变当前的行号和文件名，例如上面的这条预处理指令就可以改变当前的行号为30，文件名是a.h。初看起来似乎没有什么用，不过，他还是有点用的，那就是用在编译器的编写中，我们知道编译器对C 源码编译过程中会产生一些中间文件，通过这条指令，可以保证文件名是固定的，不会被这些中间文件代替，有利于进行分析。
注释来源网址：C语言中文网

1.2.1 P4 core library

P4语言规范定义了一个核心库（core library），其中包括几个常见的编程构造。附录B中提供了核心库的描述。所有P4程序都必须包括核心库。包括核心库是用：

# include <core.p4>

1.3 Lexical constructs

所有P4关键字仅使用ASCII字符。所有P4标识符只能使用ASCII字符。 P4编译器应正确处理注释和字符串文字中包含8位字符的字符串。 P4区分大小写。空格字符（包括换行符）被视为标记分隔符。缩进是自由形式；但是，P4具有类似C的块结构，并且我们所有的示例都使用C样式的缩进。制表符被视为空格。

IDENTIFIER（标识符）：以字母或下划线开头，并包含字母，数字和下划线
TYPE（类型）：表示类型名称的标识符
INTEGER（整数）：整数文字
DONTCARE：下划线
诸如RETURN之类的关键字。按照惯例，每个关键字终端对应于具有相同拼写但使用小写字母的语言关键字。例如，RETURN终端对应于return关键字。

1.3.1 Identifiers

标识符：不赘述，和C基本一致。

1.3.2 Comments

注释：不赘述，和C++基本一致。

1.3.3 Literal constants

1.3.3.1 Boolean literals

布尔类型：ture 和 false两种

1.3.3.2 Integer literals

整型类型：都为正数且为任意精度
默认为10进制可以使用前缀改变进制：
0x or 0X indicates base 16 (hexadecimal)
0o or 0O indicates base 8 (octal)
0b or 0B indicates base 2indicate

数字文字的宽度（以位为单位）可以由一个无符号数字前缀指定，该前缀由多个位数和一个符号指示符组成：

w indicates unsigned numbers
s indicates signed numbers

直接上例子：

32w0xFF        // a 32-bit unsigned number with value 255
32s0xFF        // a 32-bit signed number with value 255
8w0b10101010   // an 8-bit unsigned number with value 0xAA
8w0b_1010_1010 // same value as above
8w170          // same value as above
8s0b1010_1010  // an 8-bit signed number with value -86
16w0377        // 16-bit unsigned number with value 377 (not 255!)
16w0o377       // 16-bit unsigned number with value 255 (base 8)

这个部分还是比较简单的，好好掌握！

笔者注：
1.做这个学习笔记的目的是自己在刚刚开始学习这个部分时，在哪里都找不到学习的资料，而找到的资料是纯英语版的，学习难度较大，希望做这个系列可以坚持下来，一方面帮助想学p4的同学尽快入门，另一方面督促自己学习。
2.这个学习笔记几乎都来源于P416 Language Specification，大家可以进入超链接查看原文，借用google翻译了大部分，有些名词怕翻译不准，显示了原词，若有错误欢迎指正。
3.今天先学到这，剩下的明天继续（希望有时间~），这里主要学语法，后期尽量写一下实验操作和实验遇到的问题，语法的前面部分的有所省略，大家可以结合翻译软件好好读一下代码，我觉得会对理解数据包的处理过程理解有帮助！
4.最后如果有大神对p4的学习有建议，十分欢迎评论留言，我现在对它的学习还是很茫然，期待得到大家的帮助。