flex+bison语法树生成实验

使用flex、bison和Graphviz生成语法树是一种常见的方法，用于解析和可视化编程语言的语法结构。以下是一个简要的介绍： ### 1. flex flex是一个快速词法分析器生成工具。它根据用户定义的规则生成一个C程序，该程序可以识别输入文本中的模式。flex的输入文件通常以.l为扩展名。 ### 2. bison bison是一个语法分析器生成工具。它根据用户定义的语法规则生成一个C程序，该程序可以解析输入文本的语法结构。bison的输入文件通常以.y为扩展名。 ### 3. Graphviz Graphviz是一个开源的图形可视化软件。它可以将文本描述的图形转换为图像格式。Graphviz的输入文件通常使用.dot扩展名。 ### 生成语法树的步骤 #### 1. 定义词法规则（flex） 首先，使用flex定义词法规则。例如，定义关键字、标识符、数字等。 ```flex %{ #include "parser.tab.h" %} %% [ \t\n]+ /* 忽略空白字符 */ [0-9]+ { yylval = atoi(yytext); return NUMBER; } [A-Za-z][A-Za-z0-9]* { yylval = strdup(yytext); return IDENTIFIER; } "+" { return PLUS; } "-" { return MINUS; } "*" { return MULTIPLY; } "/" { return DIVIDE; } "(" { return LPAREN; } ")" { return RPAREN; } ";" { return SEMICOLON; } <<EOF>> { return END; } . { return yytext[0]; } ``` #### 2. 定义语法规则（bison） 接下来，使用bison定义语法规则。语法规则描述了语言的语法结构。 ```bison %{ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <graphviz/cgraph.h> int yylex(); void yyerror(const char *s); typedef struct ASTNode { int type; int value; char *name; struct ASTNode *left; struct ASTNode *right; } ASTNode; ASTNode *createNode(int type, int value, char *name, ASTNode *left, ASTNode *right); void printAST(ASTNode *node, FILE *dotFile); %} %union { int ival; char *sval; struct ASTNode *node; } %token <ival> NUMBER %token <sval> IDENTIFIER %token PLUS MINUS MULTIPLY DIVIDE LPAREN RPAREN SEMICOLON %type <node> expr term factor %% program: expr SEMICOLON END { printAST($1, stdout); } ; expr: expr PLUS term { $$ = createNode(PLUS, 0, NULL, $1, $3); } | expr MINUS term { $$ = createNode(MINUS, 0, NULL, $1, $3); } | term { $$ = $1; } ; term: term MULTIPLY factor { $$ = createNode(MULTIPLY, 0, NULL, $1, $3); } | term DIVIDE factor { $$ = createNode(DIVIDE, 0, NULL, $1, $3); } | factor { $$ = $1; } ; factor: NUMBER { $$ = createNode(NUMBER, $1, NULL, NULL, NULL); } | IDENTIFIER { $$ = createNode(IDENTIFIER, 0, $1, NULL, NULL); } | LPAREN expr RPAREN { $$ = $2; } ; %% ASTNode *createNode(int type, int value, char *name, ASTNode *left, ASTNode *right) { ASTNode *node = (ASTNode *)malloc(sizeof(ASTNode)); node->type = type; node->value = value; node->name = name; node->left = left; node->right = right; return node; } void printAST(ASTNode *node, FILE *dotFile) { if (node == NULL) return; fprintf(dotFile, "node%d [label=\"", node->value); if (node->type == NUMBER) { fprintf(dotFile, "%d", node->value); } else if (node->type == IDENTIFIER) { fprintf(dotFile, "%s", node->name); } else { switch (node->type) { case PLUS: fprintf(dotFile, "+"); break; case MINUS: fprintf(dotFile, "-"); break; case MULTIPLY: fprintf(dotFile, "*"); break; case DIVIDE: fprintf(dotFile, "/"); break; } } fprintf(dotFile, "\"];\n"); if (node->left != NULL) { fprintf(dotFile, "node%d -> node%d;\n", node->value, node->left->value); printAST(node->left, dotFile); } if (node->right != NULL) { fprintf(dotFile, "node%d -> node%d;\n", node->value, node->right->value); printAST(node->right, dotFile); } } ``` #### 3. 使用Graphviz生成图形 最后，使用Graphviz生成语法树的图形。 ```bash dot -Tpng -o syntax_tree.png syntax_tree.dot ``` ### 总结 通过flex、bison和Graphviz的结合使用，可以方便地生成和可视化编程语言的语法树。这对于理解和调试编译器或解析器非常有帮助。

好的，这里举一个简单的例子。 假设我们要实现一个简单的加减乘除计算器，支持整数运算，那么我们可以先定义我们的语法规则： ``` expression: expression '+' term | expression '-' term | term term: term '*' factor | term '/' factor | factor factor: NUMBER ``` 其中，`NUMBER` 表示整数。 接下来，我们使用 flex 生成词法分析器，使用 bison 生成语法分析器和语法树。具体实现如下： 1. 定义词法分析器（`calc.l`）： ``` %{ #include "calc.tab.h" %} %% [0-9]+ { yylval = atoi(yytext); return NUMBER; } [ \t\n] ; /* skip whitespace */ [-+*/] { return yytext[0]; } . { return yytext[0]; } %% int yywrap(void) { return 1; } ``` 2. 定义语法分析器和语法树（`calc.y`）： ``` %{ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int yylex(void); void yyerror(const char *s); int result; %} %union { int val; } %token NUMBER %token PLUS MINUS TIMES DIVIDE %type <val> expression term factor %% expression: expression PLUS term { $$ = $1 + $3; } | expression MINUS term { $$ = $1 - $3; } | term { $$ = $1; } term: term TIMES factor { $$ = $1 * $3; } | term DIVIDE factor { if ($3 == 0) { yyerror("division by zero"); } $$ = $1 / $3; } | factor { $$ = $1; } factor: NUMBER { $$ = $1; } %% void yyerror(const char *s) { printf("error: %s\n", s); exit(1); } int main(void) { yyparse(); printf("result: %d\n", result); return 0; } ``` 3. 编译并运行 ``` $ flex calc.l $ bison -d calc.y $ gcc -o calc calc.tab.c lex.yy.c $ ./calc ``` 这里我们输入类似于 `1+2*3-4/2` 的表达式，程序会自动计算出结果并输出。在这个例子中，我们使用了 flex 生成词法分析器，bison 生成语法分析器和语法树，实现了一个简单的加减乘除计算器。