flex和bison入门实例分析—简单计算器

柔情只为你懂 2023-01-03 01:53 277阅读 0赞

最近在学习编译原理，利用flex和bison编写一个基于文本识别的简单计算器程序，参考《flex于bison》中内容，对程序进行一些简单的修改，加入Makefile。该计算器程序主要实现识别文本中的整数和运算符，进行加减乘除四则运算，暂不考虑括号对运算顺序的影响。  
        flex用于词法分析器的构建，bison用于语法分析器构建，两者可以结合使用，利用bison生成源程序可以直接调用flex生成源程序中yylex()函数，提取标准输入文本中的目标字符，虽然main函数可以放到flex或bison的源码文件的用户自定义部分，但是不便于阅读和理解。因此将main函数单独放到一个cpp文件中，调用bison源码文件中的yyparse()函数对输入内容进行解析和处理。将计算器的运算实现放到bison源码的规则部分。  
       创建test.l文件，编写词法分析规则（数字和符号识别）

%{
        #include <stdio.h>
        #include "test_yacc.h" 
        //因为使用了bison在test_yacc.h中自动生成的token枚举
    
        extern int yylval; 
        //yylval定义在bison库中
    %}
    
    number [0-9]
    
    %%
    {number}+ {
        yylval = atoi(yytext);
        printf("number: %d  ", yylval);
        return INT;
    }
    
    "+" {
        printf("operator: +  ");
        return ADD; 
    }
    
    "-" {
        printf("operator: -  ");
        return SUB;
    }
    
    "*" {
        printf("operator: *  ");
        return MUL;
    }
    
    "/" {
        printf("operator: /  ");
        return DIV;
    }
    
    \n { return EOL; }
    
    [ \t] {}
    
    . { //该条规则匹配除以上字符外的剩余字符，并且报错
        printf("error: input illegal character '%s'.\n", yytext);
    }
    %%
    
    void yyerror(const char *msg) 
    //该函数的重写可以放在任意位置，bison的yyparse()会调用该函数，需在.y文件中声明此函数
    //传参必须为const，不然编译会报warning
    {
        fprintf(stderr, "error: %s.\n", msg);
    }

创建test.y文件，编写语法分析规则（计算器的运算处理）,cal为创建的空规则，专门用于判断是否有换行，如果有换行，完成一次cal的规约，exp属性栈弹出，即exp清零。根据BNF表示方法，将首处理符号INT放在最底层规则，其次优先匹配乘除法，在处理乘除法之后再匹配加减法。

%{
        #include <stdio.h>
    
        extern int yylex();
        extern void yyerror(const char *);
    %}
    
    %token INT
    %token ADD SUB MUL DIV
    %token EOL
    %%
    cal : 
        | cal exp EOL { printf("\n<archerfoo> caculation result: %d\n", $2); }
        ;
    
    exp : factor
        | exp ADD factor { $$ = $1 + $3; } 
        | exp SUB factor { $$ = $1 - $3; } 
        ;
    
    factor : term
        | factor MUL term { $$ = $1 * $3; } 
        | factor DIV term { $$ = $1 / $3; } 
        ;
    
    term : INT
        ;
    %%

创建testMain.cpp，编写main函数内容：

#include <stdio.h>
    
    //extern int yylex();
    extern int yyparse();
    
    int main(int argc, char ** args) 
    {
        //yylex(); 
        yyparse(); //调用bison的yyparse()函数
    
        return 0;
    }

编写编译Makefile脚本

ECHO = echo
    CXX  = g++
    
    TARGET = ./testDemo
    
    LIBS   = -lfl
    
    CFLAGS = -Wall
    CFLAGS += -std=c++11
    
    OBJECTS =  testMain.o 
    OBJECTS += test_yacc.o
    OBJECTS += test_lex.o
    
    $(TARGET) : $(OBJECTS)
        $(CXX) -o $(TARGET) $(OBJECTS) $(LIBS) $(CFLAGS) 
    
    .cpp.o :
        $(CXX) -o $@ -c $<
    
    #生成test_yacc.cpp、test_yacc.h
    #test_yacc.h会生成token的相关枚举
    test_yacc.cpp : test.y
        bison -d $< -b test_yacc
        mv test_yacc.tab.c test_yacc.cpp
        mv test_yacc.tab.h test_yacc.h
    
    #生成test_lex.cpp
    test_lex.cpp : test.l
        flex -o $@ $<
    
    .PHONY : clean
    
    clean:
        rm $(OBJECTS) $(TARGET) test_yacc.h test_yacc.cpp test_lex.cpp

编译：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0MDQxMDgz_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

yylex()返回记号token标志，标志0-255被保留作为字符值，可以自己定义token标志的值，一般由bison产生的token标志默认从258开始。本例中，由bison生成的test\_yacc.h文件，其中token枚举定义：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0MDQxMDgz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

调试结果：

![20210106204131108.png][]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0MDQxMDgz_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221119/fd5650a3ca1947dab62c572d9fd34cd8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0MDQxMDgz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221119/13c4b1ec66014a188a97df83d1ce0227.png
[20210106204131108.png]: /images/20221119/3286af8e4f3844e8a3c3afe0a79b716f.png