PLY (Python lex-Yacc) – 简介

PLY是Python Lex-Yacc的缩写，它是Python的一个解析器生成器（parser generator），可以用于解析各种不同的语言。

PLY的主要特点

• 易于使用： PLY模块可以轻松地集成到Python中，并提供了简洁易懂的API。
• 快速生成解析器： PLY使用了性能强大的Python解释器，可以生成快速的解析器。
• 支持多种语言： PLY具有通用性，可以用于解析多种不同的语言。
• 采用BSD协议： PLY使用BSD协议，可自由使用和分发。

PLY的组成部分

PLY由两个主要组件组成：Lex和Yacc。其中，Lex用于将文本输入转换成单词（tokens），而Yacc则将这些单词转换成语法树。以下是它们的简要介绍：

Lex

Lex是一个词法分析器生成器，用于将输入的字符流转换成词法单元（tokens）。Lex为标记化（tokenization）提供了一套规则，并生成C语言代码，用于将输入的字符流转换成单词。

Lex的主要作用就是将原始文本分解为一个个的token，这些token将被送入Yacc中进一步分析。

Yacc

Yacc是一个语法分析器生成器，用于将分解出来的单词转换成语法树。Yacc提供了一种规则语言，用于定义输入的语法结构，并生成C语言代码，用于构建语法树和执行语法分析。

Yacc的主要作用就是将从Lex中获取到的token进行组合，构建相应的数据结构，对代码进行分析和处理。

如何使用PLY

使用PLY可以快速地构建一个解析器，只需三步即可完成：定义词法规则、定义语法规则、构建解析器。

安装PLY

首先需要安装PLY模块，可以通过pip安装：pip install ply

定义词法规则

定义词法规则，指定如何将输入的字符转换成单词。这些单词将成为语法分析器的输入。

import ply.lex as lex

# 定义词法单元名称
tokens = (
    'NAME', 'NUMBER',
    'PLUS', 'MINUS', 'TIMES', 'DIVIDE', 'EQUALS',
    'LPAREN', 'RPAREN',
    )

# 定义各个词法单元的正则表达式规则
t_PLUS = r'\+'
t_MINUS = r'-'
t_TIMES = r'\*'
t_DIVIDE = r'/'
t_EQUALS = r'='
t_LPAREN = r'\('
t_RPAREN = r'\)'

# 定义特定词法单元的正则表达式规则及动作处理函数（code）
def t_NAME(t):
    r'[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*'
    return t

def t_NUMBER(t):
    r'\d+'
    t.value = int(t.value)
    return t

# 忽略空格和制表符
t_ignore = ' \t'

定义语法规则

定义语法规则，指定如何构建语法树。这些规则由产生式（production）组成，可以在单独的文件中定义。

import ply.yacc as yacc

# 定义语法规则
def p_expression_plus(p):
    'expression : expression PLUS term'
    p[0] = p[1] + p[3]

def p_expression_minus(p):
    'expression : expression MINUS term'
    p[0] = p[1] - p[3]

def p_expression_term(p):
    'expression : term'
    p[0] = p[1]

def p_term_times(p):
    'term : term TIMES factor'
    p[0] = p[1] * p[3]

def p_term_div(p):
    'term : term DIVIDE factor'
    p[0] = p[1] / p[3]

def p_term_factor(p):
    'term : factor'
    p[0] = p[1]

def p_factor_num(p):
    'factor : NUMBER'
    p[0] = p[1]

def p_factor_expr(p):
    'factor : LPAREN expression RPAREN'
    p[0] = p[2]

# 错误处理函数
def p_error(p):
    print("Syntax error in input!")

# 构建解析器
parser = yacc.yacc()

# 解析输入数据
result = parser.parse("2 + 3 * 4")
print(result)

构建解析器

构建解析器，将词法规则和语法规则组合到一个解析器中。可以通过yacc模块的yacc函数来构建解析器。

import ply.lex as lex
import ply.yacc as yacc

# 定义词法规则和语法规则
...

# 构建词法分析器
lexer = lex.lex()

# 构建语法分析器
parser = yacc.yacc()

# 解析输入数据
result = parser.parse("2 + 3 * 4")
print(result)

到此，我们就完成了一个简单的解析器的构建，可以快速地将输入的表达式解析成语法树，并进行计算。

总结

PLY模块可以为我们提供一个快速生成解析器的工具，因为它可以通过简单的词法规则和语法规则来生成解析器。在实际使用过程中，可以根据需求定制特定的解析器，从而实现多种语法结构的解析。