编译原理实践11—语法分析程序的自动生成工具YACC

编译原理实践 --语法分析程序的自动生成工具YACC

YACC简单的介绍 YACC(Yet Another CompilerCompiler) 是美国贝尔实验室开发的 语法分析程序自动生成器 输入是某个语言的语法规则，输出是 该语言的语法分析器。 目前YACC生 成的是一个LALR(1)分析器 常用版本：Berkeley大学的BYACC, GNU工程的BISON

YACC的使用流程YACC源程序Y_tab.c (宏定义文件) 字符串源程序

YACCC编译器 Y_tab.exe

Y_tab.c (宏定义文件) Y_tab.exe 分析结果

YACC的输入文件称为YACC源文件，以.y为扩展名，输出文 件有两个，一个是包含有语法分析函数yyparse()的C程序， 另一个是包含源文件中所有终结符编码的宏定义文件，扩展 名为.h。这两个文件经过C编译器的编译就生成一个语法分析 器，该语法分析器的输入是源程序经过词法分析的结果，输 出可以是一棵语法树，或者是所生成的目标代码，也可以是 关于输入串是否符合语法规则的信息。具体的输出形式可以 在YACC源程序中自己定义。

YACC和LEX有直接的接口，由于YACC与LEX 的特殊功能，这两个姐妹程序成为软件工程的重 要工具，被称为“黄金组合”。

很多程序设计语言编译程序的设计都使用了 LEX和YACC,比如著名的GNU C语言编译器， PASCAL语言向C语言的转换工具p2c等，就是 用FLEX和BISON实现的 多数程序设计语言的语法分析都采用LALR(1) 分析法，YACC也正是以LALR(1)文法为基础。 它通过对输入的形式文法规则进行分析，产生 LALR(1)分析表，输出以该分析表驱动的语法分 析器C语言源程序。

YACC源程序结构YACC源程序由三个部分组成，各部分以 “%%”为分隔符。说明部分和程序部分可 选，规则部分是必需的。 [说明部分] %% 规则部分 [%% 程序部分]

YACC源程序结构—说明部分 YACC源程序说明部分定义语法规则中要用 的终结符号，语义动作中使用的数据类型、 变量、语义值的联合类型以及语法规则中运 算符的优先级等。说明部分可以是空的。 说明部分通常包含两部分内容： C语言代码部分 Yacc说明部分

%{

YACC源程序结构—说明部分

头文件表宏定义 数据类型定义 全局变量定义 %}

文法开始符号定义语义值类型定义 终结符定义 非终结符定义 优先级和结合性定义

1-头文件表 yacc直接把这部分定义抄到所生成的C语言程 序y.tab.c去的，所以要按C语言的语法规定来 写。头文件表是一系列C语言的#include语句， 要从每行的第一列开始写，例如： %{ #include <stdio.h> #include <math.h> #include <ctype.h> #include “header.h” %} … %}

2-宏定义

这部分用C语言的 #define语句定义程序 中要用的宏

例如%{ … #define max(x,y)((x>y)?x:y) … %}

3-数据类型定义

这部分定义语义动作中或程序段部分中要用到 的数据类型 例如 %{ … typedef struct interval{ double lo,hi; }INTERVAL; … %}

4-全局变量定义 ... 外部变量(external variable)和yacc源程序中要用 到的全局变量都在这部分定义 例如 %{

extern int nfg;douhle dreg[ 26]; INTERVAL Vreg[26]; ... %}

5-语法开始符定义

上下文无关文法的开始符号是一个特殊的 非终结符，所有的推导都从这个非终结符 开始 在yacc中，语法开始符定义语句是 % start 非终结符…… 如果没有上面的说明，yacc自动将语法 规则部分中第一条语法规则左部的非终结 符作为语法开始符

6-语义值类型定义

yycc生成的语法分析程序yyparse用的 是LR分析方法，它在作语法分析时除了 有一个状态栈外，还有一个语义值栈 语义值栈存放它所分析到的非终结符和终 结符的语义值，这些语义值有的是从词法 分析程序传回的，有的是在语义动作中赋 与的

如果没有对语义值的类型做定义，那么 yacc认为它是整型(int)的，即所有语 法符号如果赋与了语义值，则必须是整型 的，否则会出类型错

6-语义值类型定义 但是用户经常会希望语义值的类型比较复杂， 如双精度浮点数，字符串或树结点的指针 这时就可以用语义值类型定义进行说明。因为 不同的语法符号的语义值类型可能不同，所以 语义值类型说明就是将语义值的类型定义为一 个联合(Union),这个联合包括所有可能用 到的类型(各自对应一个成员名) 为了使用户不必在存取语义值时每次都指出成 员名，在语义值类型定义部分还要求用户说明 每一个语法符号(终结符和非终结符)的语义 值是哪一个联合成员类型

6-语义值类型定义 例:% union{ int ival double dval INTERVAL vval; }

引用时候的方式%token <ival> DREG VREG %token <dval> CONST %type <dval>dexp %type <vval>vexp

以%token开始的行定义的是终结符的类型 以%type开始的行定义是非终结符的类型

7-终结符定义

在yacc源程序语法规则部分出现的所有 终结符(正文字符“+”,“-”等除外) 等必须用%token定义，定义形式： 单一数据类型： %token 终结符1 终结符2 多数据类型： %token <类型> 终结符1 终结符2 …

8-终结符定义

优先级和结合性定义 %left 左结合 %right 右结合 %nonassoc 无结合性 %prec <终结符> 强制定义优先级

YACC源程序—语法规则部分 语法规则部分是整个YACC源程序的主体，它是由一组 产生式及相应的语义动作组成。 规则部分包括修改的BNF格式的文法规则，以及将在识 别出识别出相关的文法规则时被执行的C代码中的动作 (即根据LALR(1)分析算法，在归约中使用

)。 文法规则中使用的元符号惯例如下： 通常，竖线|被用作替换(也可以分别写出替换项),而 用来分隔文法规则的左右两边的箭头符号-〉在YACC中 用冒号表示，最后，必须用分号来结束每个文法规则。

YACC源程序—语法规则部分对文法中的产生式 A:

A 1 | 2 | …| m

在YACC程序中可表示成

| 2……

1

{语义动作1} {语义动作2} {语义动作m}

| m;

YACC源程序—语法规则部分 YACC中的动作是由在每个文法规则中将其写作真正的C 代码(在大括号中)来实现的。 在书写动作时，可以使用YACC伪变量。当识别一个文 法规则时，规则中的每个符号都拥有一个值，除非它被 参数改变了。

这些值由YACC保存在一个与分析栈保持平行的值栈 (value stack)中，每个在栈中的符号值都可以使用以 $开始的伪变量来引用。 $$代表刚才被识别出来的非终结符的值，也就是文法规 则左边的符号。伪变量$1、$2、$3等代表了文法规则右 边的每个连续的符号。

YACC源程序—语法规则部分 例：文法规则和动作：

exp:exp’+’term{$$=$1+$3;}含义是：当识别规则exp-〉exp+term时， 左边exp值为右边的exp的值与右边的term 的值之和，其中$$代表规则左部符号exp的 值，$1代表规则右部第一个符号exp的值、 $3表示规则右部第三个符号term的值。

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