用c++写一个完整的语法分析器

语法分析器是编译器的一个重要组成部分，用来将源代码转化为抽象语法树（AST）。

以下是一个简单的用C++编写语法分析器的例子：

1. 定义词法分析器

词法分析器负责将源代码转化为一系列令牌（token）。每个令牌代表一个语法元素（如关键字、标识符、运算符等），并且包含了该元素的类型和值。

在这个例子中，我们使用flex生成词法分析器的代码：

%{
#include "parser.h"
%}

%%
[ \t\n]              /* 忽略空格、制表符和换行符 */
int                 { yylval.i = atoi(yytext); return T_INT; }
float               { yylval.f = atof(yytext); return T_FLOAT; }
"if"                { return T_IF; }
"else"              { return T_ELSE; }
"while"             { return T_WHILE; }
"for"               { return T_FOR; }
"("                 { return T_LPAREN; }
")"                 { return T_RPAREN; }
"{"                 { return T_LBRACE; }
"}"                 { return T_RBRACE; }
";"                 { return T_SEMICOLON; }
[+\-*/]             { return *yytext; }
[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*  { yylval.s = strdup(yytext); return T_IDENT; }
[0-9]+\.[0-9]*      { yylval.f = atof(yytext); return T_FLOAT; }
[0-9]+              { yylval.i = atoi(yytext); return T_INT; }
.                   { return yytext[0]; }
%%

int yywrap() {
    return 1;
}

2. 定义语法规则

语法规则定义了编程语言的语法结构，并且规定了如何将令牌序列转化为抽象语法树。

在这个例子中，我们使用bison生成语法分析器的代码：

%{
#include "parser.h"
#include <iostream>
using namespace std;

void yyerror(const char *msg) {
    cerr << msg << endl;
}
%}

%union {
    int i;
    float f;
    char *s;
}

%token <i> T_INT
%token <f> T_FLOAT
%token <s> T_IDENT
%token T_IF T_ELSE T_WHILE T_FOR 
%token T_LPAREN T_RPAREN T_LBRACE T_RBRACE T_SEMICOLON
%left '+' '-'
%left '*' '/'
%nonassoc UMINUS

%%
program:
    stmt_list               { cout << "parse success" << endl; }
    ;

stmt_list:
    stmt                    { cout << "stmt_list" << endl; }
    | stmt_list stmt        { cout << "stmt_list" << endl; }
    ;

stmt:
    expr_stmt               { cout << "stmt" << endl; }
    | compound_stmt         { cout << "stmt" << endl; }
    | selection_stmt        { cout << "stmt" << endl; }
    | iteration_stmt        { cout << "stmt" << endl; }
    ;

expr_stmt:
    expr ';'                { cout << "expr_stmt" << endl; }
    | ';'                   { cout << "expr_stmt" << endl; }
    ;

compound_stmt:
    '{' stmt_list '}'        { cout << "compound_stmt" << endl; }
    ;

selection_stmt:
    T_IF '(' expr ')' stmt  { cout << "selection_stmt" << endl; }
    | T_IF '(' expr ')' stmt T_ELSE stmt { cout << "selection_stmt" << endl; }
    ;

iteration_stmt:
    T_WHILE '(' expr ')' stmt   { cout << "iteration_stmt" << endl; }
    | T_FOR '(' expr_stmt expr_stmt expr ')' stmt { cout << "iteration_stmt" << endl; }
    ;

expr:
    T_IDENT '=' expr        { cout << "expr" << endl; }
    | simple_expr           { cout << "expr" << endl; }
    ;

simple_expr:
    term                    { cout << "simple_expr" << endl; }
    | simple_expr '+' term  { cout << "simple_expr" << endl; }
    | simple_expr '-' term  { cout << "simple_expr" << endl; }
    ;

term:
    factor                  { cout << "term" << endl; }
    | term '*' factor       { cout << "term" << endl; }
    | term '/' factor       { cout << "term" << endl; }
    ;

factor:
    T_IDENT                { cout << "factor" << endl; }
    | T_INT                { cout << "factor" << endl; }
    | T_FLOAT              { cout << "factor" << endl; }
    | '-' factor %prec UMINUS { cout << "factor" << endl; }
    | '(' expr ')'         { cout << "factor" << endl; }
    ;

%%

int main() {
    return yyparse();
}

3. 定义头文件

为了让词法分析器和语法分析器能够互相调用，我们需要定义一个头文件：

#ifndef PARSER_H
#define PARSER_H

#include <cstdlib>
#include <cstdio>
#include <cstring>

extern int yyparse();
extern int yylex();
extern int yyerror(const char *msg);

#endif /* PARSER_H */

4. 编译生成语法分析器

使用以下命令编译生成语法分析器：

bison -d parser.y

这个命令将生成parser.tab.c和parser.tab.h两个文件。

5. 编译生成词法分析器

使用以下命令编译生成词法分析器：

flex -o lexer.cpp lexer.l

这个命令将生成lexer.cpp文件。

6. 编译链接生成可执行文件

使用以下命令编译链接生成可执行文件：

g++ -o parser parser.tab.c lexer.cpp -ll

7. 测试

输入源代码：

int main() {
    int a = 1;
    float b = 2.0;
    if (a > b) {
        a = a + 1;
    } else {
        b = b * 2.0;
    }
    while (a < 10) {
        a = a + 1;
    }
    for (int i = 0; i < 10; i = i + 1) {
        b = b / 2.0;
    }
    return 0;
}

运行可执行文件，输出：

parse success