设计一个简单的语法分析器,能够将输入的单词序列分析成语法树,支持语法规则、优先级等特性
时间: 2024-04-21 14:27:14 浏览: 231
设计一个简单的语法分析器需要考虑以下步骤:
1. 定义语法规则:定义符号、终结符号、非终结符号、语法规则等等。
2. 词法分析:将输入的字符流转换成一个个的单词(token),并且为每个单词加上词法类型(例如标识符、数字、运算符等等)。
3. 语法分析:根据语法规则将单词序列分析成语法树。可以使用自上而下的解析方法(例如递归下降分析法)或自下而上的解析方法(例如LR分析法)。
4. 语义分析:对语法树进行语义分析,例如类型检查、常量折叠、变量声明等等。
5. 代码生成:根据语法树生成目标代码。
下面是一个示例的语法规则(以四则运算为例):
```
<expr> ::= <expr> + <term> | <expr> - <term> | <term>
<term> ::= <term> * <factor> | <term> / <factor> | <factor>
<factor> ::= <number> | ( <expr> )
```
其中,`<expr>`、`<term>`、`<factor>`是非终结符号,`+`、`-`、`*`、`/`、`(`、`)`是终结符号,`<number>`是数字的非终结符号。
可以使用递归下降分析法来实现语法分析器。具体步骤如下:
1. 实现一个词法分析器,将输入的字符流转换成一个个的单词,并为每个单词加上词法类型。
2. 实现一个`parse_expr()`函数,用于解析`<expr>`语法规则。该函数的基本思路是:先解析`<term>`,然后根据下一个单词的类型判断是加法还是减法,最后递归解析剩余的表达式。
3. 实现一个`parse_term()`函数,用于解析`<term>`语法规则。该函数的基本思路是:先解析`<factor>`,然后根据下一个单词的类型判断是乘法还是除法,最后递归解析剩余的表达式。
4. 实现一个`parse_factor()`函数,用于解析`<factor>`语法规则。该函数的基本思路是:判断下一个单词的类型是数字还是左括号,如果是数字则返回该数字的节点,如果是左括号则递归解析剩余的表达式,最后需要匹配右括号。
5. 实现一个`parse()`函数,用于启动语法分析器。该函数的基本思路是:调用`parse_expr()`函数解析整个表达式,返回语法树的根节点。
下面是示例代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <ctype.h>
#include <string.h>
#define MAX_TOKEN_LEN 100
typedef enum {
TOKEN_NUMBER,
TOKEN_PLUS,
TOKEN_MINUS,
TOKEN_MULTIPLY,
TOKEN_DIVIDE,
TOKEN_LPAREN,
TOKEN_RPAREN,
TOKEN_EOF
} TokenKind;
typedef struct Token {
TokenKind kind;
char value[MAX_TOKEN_LEN];
} Token;
typedef struct Node {
char op;
int value;
struct Node *left;
struct Node *right;
} Node;
char *input;
int pos = 0;
Token *get_token() {
Token *token = (Token *)malloc(sizeof(Token));
token->kind = TOKEN_EOF;
token->value[0] = '\0';
while (isspace(input[pos])) {
pos++;
}
if (isdigit(input[pos])) {
int i = 0;
while (isdigit(input[pos])) {
token->value[i] = input[pos];
i++;
pos++;
}
token->kind = TOKEN_NUMBER;
} else if (input[pos] == '+') {
token->kind = TOKEN_PLUS;
token->value[0] = '+';
pos++;
} else if (input[pos] == '-') {
token->kind = TOKEN_MINUS;
token->value[0] = '-';
pos++;
} else if (input[pos] == '*') {
token->kind = TOKEN_MULTIPLY;
token->value[0] = '*';
pos++;
} else if (input[pos] == '/') {
token->kind = TOKEN_DIVIDE;
token->value[0] = '/';
pos++;
} else if (input[pos] == '(') {
token->kind = TOKEN_LPAREN;
token->value[0] = '(';
pos++;
} else if (input[pos] == ')') {
token->kind = TOKEN_RPAREN;
token->value[0] = ')';
pos++;
}
token->value[strlen(token->value)] = '\0';
return token;
}
Node *new_node(char op, int value, Node *left, Node *right) {
Node *node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
node->op = op;
node->value = value;
node->left = left;
node->right = right;
return node;
}
Node *parse_expr();
Node *parse_term();
Node *parse_factor();
Node *parse_expr() {
Node *left = parse_term();
Token *token = get_token();
while (token->kind == TOKEN_PLUS || token->kind == TOKEN_MINUS) {
Node *right = parse_term();
left = new_node(token->value[0], 0, left, right);
free(token);
token = get_token();
}
pos--;
return left;
}
Node *parse_term() {
Node *left = parse_factor();
Token *token = get_token();
while (token->kind == TOKEN_MULTIPLY || token->kind == TOKEN_DIVIDE) {
Node *right = parse_factor();
left = new_node(token->value[0], 0, left, right);
free(token);
token = get_token();
}
pos--;
return left;
}
Node *parse_factor() {
Token *token = get_token();
if (token->kind == TOKEN_NUMBER) {
int value = atoi(token->value);
return new_node('\0', value, NULL, NULL);
} else if (token->kind == TOKEN_LPAREN) {
Node *node = parse_expr();
free(token);
token = get_token();
if (token->kind != TOKEN_RPAREN) {
printf("Syntax error: expected ')'\n");
exit(1);
}
return node;
} else {
printf("Syntax error: unexpected token '%s'\n", token->value);
exit(1);
}
}
Node *parse(char *str) {
input = str;
return parse_expr();
}
void print_tree(Node *node, int depth) {
if (node == NULL) {
return;
}
print_tree(node->right, depth + 1);
for (int i = 0; i < depth; i++) {
printf(" ");
}
if (node->op == '\0') {
printf("%d\n", node->value);
} else {
printf("%c\n", node->op);
}
print_tree(node->left, depth + 1);
}
int main() {
Node *root = parse("1+2*3");
printf("Syntax tree:\n");
print_tree(root, 0);
return 0;
}
```
这个示例代码实现了一个简单的四则运算语法分析器,支持加减乘除运算和括号。它使用递归下降分析法来解析输入的单词序列,并将其转换成语法树。可以根据需要修改语法规则和解析函数来支持更复杂的语法特性。
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