使用lex和yacc 结合llvm编写一个C语言的简单编译器

这是一个非常广阔的话题，需要进行深入的研究和实践。以下是一个简单的步骤指南：

1. 学习基本的LLVM API，包括Module、Function、BasicBlock、Instruction、Type等。可以从LLVM官网获取教程和文档。

2. 编写C语言的词法分析器（lexer），使用Lex工具生成词法分析器的代码。在这个过程中，定义C语言的关键字、标识符、字面量等的正则表达式，以及它们所对应的token类型。

3. 编写C语言的语法分析器（parser），使用Yacc工具生成语法分析器的代码。在这个过程中，定义C语言的语法规则，以及它们所对应的语法树节点类型。

4. 在语法分析器中，使用LLVM API创建相应的LLVM IR指令。将语法树节点转换为LLVM IR指令，将生成的指令添加到LLVM Module中。

5. 实现LLVM IR的优化，包括常量折叠、无用代码消除、控制流简化等。

6. 将LLVM IR编译为目标平台的机器码，生成可执行文件。

以上仅是一个简单的步骤指南，实际编写C语言编译器需要涉及更多的细节和技术。建议先学习LLVM和Lex/Yacc的基本使用，再逐步深入学习和实践。

相关问题

使用lex和yacc编写一个C语言的语法分析器

以下是一个基本的C语言语法分析器示例，使用lex和yacc编写：

1. 首先，我们需要定义我们的C语言语法规则。下面是一个简单的示例：

program -> declaration_list

declaration_list -> declaration | declaration_list declaration

declaration -> var_declaration | func_declaration

var_declaration -> type_specifier ID ;

type_specifier -> int | float | double | char

func_declaration -> type_specifier ID ( params ) compound_stmt

params -> param_list | void

param_list -> param | param_list , param

param -> type_specifier ID

compound_stmt -> { local_declarations statement_list }

local_declarations -> local_declarations var_declaration | ε

statement_list -> statement | statement_list statement

statement -> expression_stmt | compound_stmt | selection_stmt | iteration_stmt | return_stmt

expression_stmt -> expression ;

selection_stmt -> if ( expression ) statement | if ( expression ) statement else statement

iteration_stmt -> while ( expression ) statement

return_stmt -> return ; | return expression ;

expression -> var = expression | simple_expression

var -> ID

simple_expression -> additive_expression relop additive_expression | additive_expression

additive_expression -> additive_expression addop term | term

term -> term mulop factor | factor

factor -> ( expression ) | var | call | NUM

call -> ID ( args )

args -> arg_list | ε

arg_list -> expression | arg_list , expression

2. 接下来，我们使用lex编写一个词法分析器，它将读取C代码并将其分解为标记流。以下是一个简单的示例：

%{
#include "y.tab.h"
%}

%%

"auto"          return AUTO;
"break"         return BREAK;
"case"          return CASE;
"char"          return CHAR;
"const"         return CONST;
"continue"      return CONTINUE;
"default"       return DEFAULT;
"do"            return DO;
"double"        return DOUBLE;
"else"          return ELSE;
"enum"          return ENUM;
"extern"        return EXTERN;
"float"         return FLOAT;
"for"           return FOR;
"goto"          return GOTO;
"if"            return IF;
"int"           return INT;
"long"          return LONG;
"register"      return REGISTER;
"return"        return RETURN;
"short"         return SHORT;
"signed"        return SIGNED;
"sizeof"        return SIZEOF;
"static"        return STATIC;
"struct"        return STRUCT;
"switch"        return SWITCH;
"typedef"       return TYPEDEF;
"union"         return UNION;
"unsigned"      return UNSIGNED;
"void"          return VOID;
"volatile"      return VOLATILE;
"while"         return WHILE;

[0-9]+          yylval.num = atoi(yytext); return NUM;
[a-zA-Z]+       yylval.name = strdup(yytext); return ID;
[ \t\n]         /* ignore whitespace */
.               return yytext[0];

%%

int yywrap() {
    return 1;
}

3. 最后，我们使用yacc编写语法分析器，它将使用我们的语法规则和词法分析器生成的标记流来分析C代码。以下是一个简单的示例：

%{
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
%}

%token ID NUM AUTO BREAK CASE CHAR CONST CONTINUE DEFAULT DO DOUBLE ELSE ENUM EXTERN FLOAT FOR GOTO IF INT LONG REGISTER RETURN SHORT SIGNED SIZEOF STATIC STRUCT SWITCH TYPEDEF UNION UNSIGNED VOID VOLATILE WHILE

%%

program: declaration_list
    ;

declaration_list: declaration
    | declaration_list declaration
    ;

declaration: var_declaration
    | func_declaration
    ;

var_declaration: type_specifier ID ';'
    ;

type_specifier: INT
    | FLOAT
    | DOUBLE
    | CHAR
    ;

func_declaration: type_specifier ID '(' params ')' compound_stmt
    ;

params: param_list
    | VOID
    ;

param_list: param
    | param_list ',' param
    ;

param: type_specifier ID
    ;

compound_stmt: '{' local_declarations statement_list '}'
    ;

local_declarations: local_declarations var_declaration
    | /* empty */
    ;

statement_list: statement
    | statement_list statement
    ;

statement: expression_stmt
    | compound_stmt
    | selection_stmt
    | iteration_stmt
    | return_stmt
    ;

expression_stmt: expression ';'
    ;

selection_stmt: IF '(' expression ')' statement
    | IF '(' expression ')' statement ELSE statement
    ;

iteration_stmt: WHILE '(' expression ')' statement
    ;

return_stmt: RETURN ';'
    | RETURN expression ';'
    ;

expression: var '=' expression
    | simple_expression
    ;

var: ID
    ;

simple_expression: additive_expression relop additive_expression
    | additive_expression
    ;

additive_expression: additive_expression addop term
    | term
    ;

term: term mulop factor
    | factor
    ;

factor: '(' expression ')'
    | var
    | call
    | NUM
    ;

call: ID '(' args ')'
    ;

args: arg_list
    | /* empty */
    ;

arg_list: expression
    | arg_list ',' expression
    ;

relop: '<'
    | LE
    | '>'
    | GE
    | EQ
    | NE
    ;

addop: '+'
    | '-'
    ;

mulop: '*'
    | '/'
    ;

%%

int main() {
    yyparse();
    return 0;
}

void yyerror(char *s) {
    printf("Error: %s\n", s);
}

这是一个基本的C语言语法分析器示例，它将读取C代码并检查它是否符合我们的语法规则。需要注意的是，这只是一个简单的示例，实际的C语言语法规则远比这个复杂，因此需要更复杂的词法和语法规则来处理它。

编写 LEX 和 YACC 源文件,实现一个简单的计算器程序

好的，下面是LEX和YACC的源文件实现一个简单的计算器程序的示例：

首先是LEX程序，命名为calc.l：

%{
#include "y.tab.h"
%}

%%

[0-9]+      { yylval = atoi(yytext); return NUMBER; }
[ \t]       ;
\n          return 0;
.           return yytext[0];

%%

int yywrap(void) {
    return 1;
}

接下来是YACC程序，命名为calc.y：

%{
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
%}

%token NUMBER

%%

stmt:   expr '\n'   { printf("%d\n", $1); }
    ;

expr:   expr '+' expr   { $$ = $1 + $3; }
    |   expr '-' expr   { $$ = $1 - $3; }
    |   expr '*' expr   { $$ = $1 * $3; }
    |   expr '/' expr   { $$ = $1 / $3; }
    |   '(' expr ')'   { $$ = $2; }
    |   NUMBER      { $$ = $1; }
    ;

%%

int main(void) {
    yyparse();
    return 0;
}

void yyerror(char *s) {
    fprintf(stderr, "error: %s\n", s);
}

接下来编译并生成可执行文件：

$ lex calc.l
$ yacc -d calc.y
$ gcc lex.yy.c y.tab.c -o calc

最后，输入以下命令运行程序：

$ ./calc
1+2*3
7