跟我一起写编译器（一）——lex&yacc【原创】

最新推荐文章于 2022-07-07 14:24:25 发布

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第一节、工欲善其事，必先利其器。

　　笔者不会过多地陈述理论，而是希望通过实践还原一个C编译器的完成过程。

　　先来看一个简单的源文件main.c：

#include <stdio.h>

int main()
{
     printf(“Hello World\n”);
     return 0;
}

　　我们会用gcc main.c生成可执行文件a.out, 那么问题来了，gcc是如何识别include int main printf return这些词汇的呢，又是如何根据这些词汇做出相应操作的呢？答案是使用lex和yacc.

　　lex 代表 lexical analyzar（词法分析器），yacc 代表 yet another compiler compiler（编译器代码生成器）。lex和yacc在UNIX下分别叫flex和bison. 简单地理解下lex&yacc, lex词法分析器，读取文件中的关键词（后面说到的token标记其实可看做关键词）；然后把关键词递交给yacc，yacc对一些关键词进行匹配，看它们是否符合一定的语法逻辑，如果符合就进行相应动作。

　　我们使用lex&yacc写编译器，所以先来学习下lex&yacc吧。

第二节、一个简单的lex程序。

　　跟着笔者将下面的程序编译运行一遍，相信你会有所收获。

1. 程序代码。

　　文件名：test.l

/* 第一段 */ 
%{
    int chars = 0;
    int words = 0;
    int lines = 0;
%}

/* 第二段 */  
%%
[a-zA-Z]+  { words++; chars += strlen(yytext); }
\n         { chars++; lines++; }
.          { chars++; }
%%

/* 第三段 */  
main(int argc, char **argv)
{
    yylex();
    printf("%8d%8d%8d\n", lines, words, chars);
}

分析：

　　这段lex程序的作用是：根据输入的字符串，输出其行数、单词数和字符的个数。

(1) %%把文件分为3段，第一段是c和lex的全局声明，第二段是规则段，第三段是c代码。

(2) 第一段的c代码要用%{和%}括起来，第三段的c代码不用。

(3) 第二段是规则段，[a-zA-Z]+ \n . 是正则表达式，表示匹配的内容，{}内的是c编写的动作。

　　上面程序中yytext是lex变量，匹配模式的文本存储在这一变量中。yylex()这一函数开始分析，它由lex自动生成。关于lex变量和函数后续介绍，这里只是通过简单的lex程序来认识lex.

2、按照下面过程编译运行。

#flex test.l

#gcc lex.yy.c –lfl

#./a.out

然后输入一段文字，按ctrl+d结束输入，则会输出行数，单词数和字符的个数。

编译过程和运行结果等见下图：

第三节、lex进阶。

　　修改第二节程序，将正则表达式放在全局声明中，使逻辑更清晰。

%{
int chars = 0;
int words = 0;
int lines = 0;
%}

mywords	[a-zA-Z]+ 
mylines	\n 
mychars	.  

%%
{mywords}  { words++; chars += strlen(yytext); }
{mylines}  { chars++; lines++; }
{mychars}  { chars++; }
%%

main(int argc, char **argv)
{
　　yylex();
　　printf("%8d%8d%8d\n", lines, words, chars);
}

　　编译运行同第二节。

第四节、lex再进阶—循环扫描。

　　下面给出一个lex程序，这个程序在扫描到 + 或 - 时做一个特殊输出。当调用yylex()函数时，若扫描到return对应的标记时，yylex返回，且值就为return后的值；若没扫描到return对应的标记，yylex继续执行，不返回。下次调用自动从前一次的扫描位置处开始。

%{
enum yytokentype
{
    ADD = 259,
    SUB = 260,
};
%}
 
myadd   "+"
mysub   "-"
myother .
 
%%
{myadd}    { return ADD; }
{mysub}    { return SUB; }
{myother}  { printf("Mystery character\n"); }
%%
 
main(int argc, char **argv)
{
    int tok;
 
    while (tok = yylex())
    {                           
        if (tok == ADD || tok == SUB)
        {
            printf("meet + or -\n");
        }
        else
        {
            printf("this else statement will not be printed, \
                   because if yylex return,the retrun value must be ADD or SUB.");
        }
    }
}

编译同上，运行结果见下图：