編譯原理之 Bison 原始檔結構原理

0x01 參考

我們需要按照bison的要求，書寫bison的源程式（gramma.y），然後由bison把它翻譯為c檔案。因此，bison是編譯程式的翻譯器。bison的原始檔通常由八個部分組成：

一. 自由定義部分:

這部分被bison原封不動地複製到輸出的.c檔案中。

二．語法棧的聯合(union)結構

語法分析程式使用乙個堆疊來存放規約到的各個語法成分，堆疊用乙個陣列表示，這個陣列的每個元素需要能夠描述每乙個語法成分，所以採用乙個union：

%union

union中的每乙個項，都是乙個語法規則的每乙個非終結符；以整數四則表示式為例：

exp : exp 『+』 exp
| exp 『-『 exp
| exp 『*』 exp
| exp 『/』 exp
| 『(『 exp 『)』
| lt_integer
;

lt_integer: lt_integer;

有兩個語法規則，對應了兩個非終結符號:exp是表示式，lt_integer表示整數常量（lt_integer表示詞法分析程式返回的乙個確認為整數的單詞）。對應的，這個union可以書寫為：

%;

其中par_exp_t用來描述被識別出的exp的資訊，int存放被識別出的整數的值。上面的例子很簡單，所以union只有兩個字段；在dm的語法分析程式中，這個union大約有490個字段，也就是，大概有490個語法規則產生式。

三．非終結符的型別宣告

上面定義了分析棧的union型別, 還需要把欄位名與語法非終結符號對應起來：

%type

《欄位名》非終結符號

如上例，這部分應該寫為：

%type exp%type

lt_integer

看上去似乎有點多餘，每一行都是乙個簡單的重複。但前面乙個表示的是union中對應的欄位名，後乙個是語法符號；如果我們把union改為:

%;

那麼對應的型別宣告需要改為：

%type
exp%type
lt_integer;

這種不一致的寫法，事實上會造成混亂，所以在dm系統中，採用上面一致的寫法。

四：單詞宣告

語法分析的輸入是連續的有確定意義的單詞。下面需要宣告分析程式支援的單詞：

%token

lt_integer

對於sql語法，關鍵字如：select, from, where等，都可以定義為單詞:

%token kw_select, kw_from %token

kw_where

五. 確定運算子的優先順序

%left
『-『 『+』
%left
『*』 『/』
%left
『(『 『)』

%left表示是左結合的，表示先規約左邊的產生式，反應到表示式計算中：

1 + 2 + 3 別識別為：（（1 + 2） + 3), 而不是 (1 + (2 + 3))

優先順序低的符號列在前面，高有限級的符號列在後面;同一行的表示優先順序相同。所以上面的書寫方式，　符合「先乘除，後加減，括號最優先」的原則。

除了%left以後，還有%right, %nonassoc等用來只是右結合，或者不結合等說明符號，可檢視bison的詳細說明。

六. 宣告語法的開始符號

%start

exp

這是告知bison, 這是語法最終需要規約的非終結符號。

七. 語法規則定義

這是語法分析程式的核心定義部分，用%%開始, 前面已經列出了關於表示式的語法規則：

%%
exp : exp 『+』 exp
| exp 『-『 exp
| exp 『*』
exp     | exp 『/』 exp
| 『(『 exp 『)』
| lt_integer
;

lt_integer: lt_integer;

八．自由新增的c源**

在語法規則定義部分的後面，可以用%%開始，定義c的輔助**。這部分**將被原封不動地複製到輸出的.c檔案中。

給語法規則配上規約動作

規約動作是一段c**，它的作用是每當分析器識別出乙個語法符號時，呼叫該**，完成一定的動作。通常，我們使用這段**，來建立當前語法節點與子節點勾連動作。規約動作應該緊接在語法規則的後面。

如上例:語法分析器 bison

這裡僅列出了其中的兩個子規則, 其中a, b, c, d四個語句構成了第乙個子規則的語句塊:

a:為識別出的exp 生成乙個結構, 用指向它。$$是乙個bison定義的特殊標記，其意義是當前語法棧的規約元素。如果沒有規約動作**，預設情況下賦予$$為null。new_node是乙個需要自己編寫的函式,用於生成各個子節點，par_exp是乙個事先定義的常量。顯然，對於不同的規則，需要定義不同的常量型別。象new_node這樣的函式，一般放在.y檔案的最後乙個部分。

b:用來區分是哪個子規則規約的，這裡用tag = 1來表示兩個子表示式『+』運算

c:保留第乙個子表示式；$1表示這個產生式的第1個語法成分所在的語法棧中對應的值

d：保留第二個子表示式；$3表示這個產生式的第3個語法成分所在的語法棧中對應的值；注意這裡的』+』也佔乙個位置，用$2，這裡因為有tag=1，已經把相應的資訊儲存到$$中，所以不需要管它。

e:這是乙個比較特別的語句，它把$$賦給了乙個全域性量。因為exp是個開始符號，當分析結束時，這個g_root就是語法樹的根。

f:因為加了括號的表示式與原表示式等價，所以直接把$2賦給$$就可以了，不需要再生成par_exp節點。

最終的函式yyparse()

yyarse（）是bison生成的分析器的主函式。呼叫yyarse()，如果一切順利，那麼上例中的g_root將指向乙個完成的語法樹。

出錯處理

如果輸入的字串有語法錯誤，則分析器將停止分析，在退出yyparse()函式前，會呼叫乙個yyerror(char*s)的函式，這個函式需要使用者自己定義，以便能捕獲一些用意義的資訊，比如：語法錯誤出現的行號，附近的單詞等。

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