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从lex&yacc说到编译器(2.flex的使用) [复制链接]

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发表于 2006-01-15 21:42 |只看该作者 |倒序浏览

看了第一篇的关于正则表达式的说明后,下面我们就来通过它,使用flex这个词法分析工具来构造我们的编译器的词法分析器.
关于lex的教程应该是很多,这里我就简单地介绍一下,然后着重后面的lex和yacc的配合使用以及其技巧.所以,如果你不看了后还是不太明白lex或者yacc的使用,请你自己上网去查查,这方面的教程是很多的.我知道的一篇常见的就是
Yacc 与 Lex 快速入门
Lex 与 Yacc 介绍
它的作者就是Ashish Bansal.

Flex就是fast lex的意思.而lex就是Lexical Analyzar的意思.flex可以在cygwin或者gnupro中找到.它是unix的一个工具,属于GNU组织产品.网上也可以找到单独可以在windows下用的版本.
我们一般把我们的词法扫描程序要扫描的一些单词(token)用正则表达式写好,然后作为lex的输入文件,输入命令flex xxx.l(xxx.l就是输入文件),lex经过处理后,就能得到一个名字叫lex.yy.c的C源代码.这个C源代码文件,就是我们的词法扫描程序.通常lex为我们生成的词法分析器的C源代码都是十分复杂而且庞大的,我们一般根本不会去查看里面的代码(放心好了,flex这个东西不会出错的)

下面让我们看看几个我已经使用过的几个lex输入文件.
这是一个前段时间我为GBA上的一个RPG游戏写的脚本引擎所使用的lex输入文件(部分)
例2.1

%{
/* need this for the call to atof() below */
#i nclude  
#i nclude  
#i nclude  
#i nclude "globals.h"

%}
digit        [0-9]
number       ("-"|"+")?{digit}+
hexnumber    "0x"({digit}|[a-fA-F])+
letter       [a-zA-Z]
identifier   ({letter}|_)({number}|{letter}|_)*
newline      [\n]
whitespace   [ \t]+
string       \"[^"]*\"
comment      "#"[^#]*"#"
%%

{string}     { return VM_STRING;        }
"Logo"       { return VMIN_LOGO; }
"FaceIn"     { return VMIN_FACEIN; }
"FaceOut"    { return VMIN_FACEOUT; }
"LoadTile"   { return VMIN_LOAD_TILE;   }
"CreateRole" { return VMIN_CREATE_ROLE; }
"ReleaseRole" { return VMIN_RELEASE_ROLE;}
"CreateMap"  { return VMIN_CREATE_MAP;  }
"ReleaseMAP" { return VMIN_RELEASE_MAP;}
"ShowBitmap" { return VMIN_SHOWBITMAP;  }
"CreateDialog" { return VMIN_CREATE_DIALOG; }
"ReleaseDialog" { return VMIN_RELEASE_DIALOG;}
"Fight"      { return VMIN_FIGHT;       }
"Delay"      { return VMIN_DELAY;       }
"PressA"     { return VMIN_PRESS_A;     }
"PressB"     { return VMIN_PRESS_B;     }
"PressR"     { return VMIN_PRESS_R;     }
"PressL"     { return VMIN_PRESS_L;     }
"PressStart" { return VMIN_PRESS_START; }
"PressSelect" { return VMIN_PRESS_SELECT;}
{number}     { return VM_NUMBER;        }
{whitespace} { /* skip whitespace */    }
{identifier} { return VM_ID;            }
{newline}    ;
.            ;
%%
int yywrap()
{
      return 1;
}

这里的lex输入文件一共有三个部分,用%%分开.第一部分中的%{和}%中的内容就是直接放在lex输出C代码中的顶部.我们通过它可以来定义一些所需要的宏,函数和include一些头文件等等.我的这个lex输入文件中也没什么特别的东西,就是常规的C源文件的include头文件
%{
/* need this for the call to atof() below */
#i nclude  
#i nclude  
#i nclude  
#i nclude "globals.h"
%}

第一部分中,除了前面的%{和}%包含的部分,下面的就是正则表达式的定义.
看了第一篇的正则表达式,这样你就能够在这里派上用场了.
让我们来看看我这里定义的正则表达式:
digit        [0-9]
number       ("-"|"+")?{digit}+
hexnumber    "0x"({digit}|[a-fA-F])+
letter       [a-zA-Z]
identifier   ({letter}|_)({number}|{letter}|_)*
newline      [\n]
whitespace   [ \t]+
string       \"[^"]*\"
comment      "#"[^#]*"#"

digit就不用说了,就是0-9的阿拉伯数字定义,第一篇文章中也举了这个例子.number就是digit的1到无限次的重复,再在其前面加上”+”和”-“符号.
注意:
“a”: 即使a是元字符,它仍是字符a
\a: 当a是元字符时候,为字符a
a?: 一个可选的a,也就是说可以是a,也可以没有a
a|b: a或b
(a): a本身
[abc]: 字符a,b或c中的任一个
[a-d]: a,b,d或者d中的任一个
[^ab]: 除了a或b外的任何一个字符
.: 除了新行之外的任一个字符
{xxx}: 名字xxx表示的正则表达式

这里需要特别说明的就是
newline      [\n]
newline就是新行,这里我使用了[]把\n换行号括起来.因为如果我直接用\n表示的话,那么按照上面的规则,那就会看成\和n两个字符,所以我使用了[\n].有些时候newline也被写成[\n]|[\r\n].因为在文本文件中,一般换行一次,那么就是一个\n(0xA),可是在二进制文件中,换行有时候又是\r\n(0xD,0xA)一共两个字符号.



第二部分就是定义扫描到正则表达式的动作.
这些动作其实就是C代码,它们将会被镶嵌在lex输出的C文件中的yylex()函数中.
上面的例子的动作其实十分平常,就是返回一个值.
我们在外部使用这个lex为我们生成C代码的时候,只需要使用它的int yylex()函数.当我们使用一次yylex(),那么就会自动去扫描一个匹配的正则表达式,然后完成它相应的动作.这里的动作都是返回一值,那么yylex就会返回这个值.通常默认yylex返回0时候,表示文件扫描结束,所以你的动作中最好不要返回0,以免发生冲突.当然,动作中也可以不返回一值,那么yylex就会完成这个动作后自动扫描下一个可以被匹配的字符串,一直到扫描到文件结束.
当扫描到一个可以被匹配的字符串,那么这个时候,全局变量yytext就等于这个字符串

请大家一定记住这些正则表达式的顺序.
如果出现一个字符串,可以同时匹配多个正则表达式,那么它将会被定义在前面的正则表达式匹配.所以我一般把字符串string定义在最前面.
如果文件中的字符没有被lex输入文件中任何一个字符匹配,那么它会自动地被标准输出.所以大家一定要记住在每个正则表达式处理完毕后,一定要加上{newline}和.这两个正则表达式的动作.

好,让我们看看lex为我们输出C文件中提供一些常量
Lex 变量
yyin
FILE* 类型。 它指向 lexer 正在解析的当前文件。
yyout
FILE* 类型。 它指向记录 lexer 输出的位置。 缺省情况下,yyin 和 yyout 都指向标准输入和输出。
yytext
匹配模式的文本存储在这一变量中(char*)。
yyleng
给出匹配模式的长度。
yylineno
提供当前的行数信息。(lexer不一定支持。)

例2.2
这是>书中配套的源代码的lex输入文件.大家可以参考一下,作者为它自己定义的一个Tiny C编译所做的词法扫描器.
/****************************************************/
/* File: tiny.l                                     */
/* Lex specification for TINY                       */
/* Compiler Construction: Principles and Practice   */
/* Kenneth C. Louden                                */
/****************************************************/

%{
#i nclude "globals.h"
#i nclude "util.h"
#i nclude "scan.h"
/* lexeme of identifier or reserved word */
char tokenString[MAXTOKENLEN+1];
%}

digit       [0-9]
number      {digit}+
letter      [a-zA-Z]
identifier  {letter}+
newline     \n
whitespace  [ \t]+

%%

"if"            {return IF;}
"then"          {return THEN;}
"else"          {return ELSE;}
"end"           {return END;}
"repeat"        {return REPEAT;}
"until"         {return UNTIL;}
"read"          {return READ;}
"write"         {return WRITE;}
":="            {return ASSIGN;}
"="             {return EQ;}
"             {return LT;}
"+"             {return PLUS;}
"-"             {return MINUS;}
"*"             {return TIMES;}
"/"             {return OVER;}
"("             {return LPAREN;}
")"             {return RPAREN;}
";"             {return SEMI;}
{number}        {return NUM;}
{identifier}    {return ID;}
{newline}       {lineno++;}
{whitespace}    {/* skip whitespace */}
"{"             { char c;
                  do
                  { c = input();
                    if (c == EOF) break;
                    if (c == '\n') lineno++;
                  } while (c != '}');
                }
.               {return ERROR;}

%%

TokenType getToken(void)
{ static int firstTime = TRUE;
  TokenType currentToken;
  if (firstTime)
  { firstTime = FALSE;
    lineno++;
    yyin = source;
    yyout = listing;
  }
  currentToken = yylex();
  strncpy(tokenString,yytext,MAXTOKENLEN);
  if (TraceScan) {
    fprintf(listing,"\t%d: ",lineno);
    printToken(currentToken,tokenString);
  }
  return currentToken;
}

这里有点不同的就是,作者用了另外一个getToken函数来代替yylex作为外部输出函数.其中getToken里面也使用了lex默认的输出函数yylex(),同时还做了一些其它的事情.不过我建议大家不要像作者那样另外写自己的结果输出函数,因为在后面,需要和yacc搭配工作的时候,yacc生成的语法分析程序只认名字叫yylex()的词法结果输出函数.
if (firstTime)
  { firstTime = FALSE;
    lineno++;
    yyin = source;
    yyout = listing;
  }


本文来自ChinaUnix博客,如果查看原文请点:http://blog.chinaunix.net/u/13101/showart_68081.html
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