Yacc程序，用于计算给定的算术表达式

简介

Yacc（Yet Another Compiler-Compiler）是 Unix 系统中的一种工具，常常用于编译器的构造。它的作用是接受一个上下文无关文法（Context-Free Grammar），然后自动生成一个计算机程序，用于解析符合该文法的语句。本文介绍了一个 Yacc 程序，可以计算给定的算术表达式。

示例

以下是一个简单的算术表达式：1 + 2 * 3。我们希望能够使用 Yacc 程序计算这个表达式的值。在该程序执行后，输出的结果应该为 7。

实现

Yacc 程序分为两部分：语法分析器（parser）和语义动作（action）。语法分析器负责解析输入的表达式，将其转换为语法树。语义动作负责遍历语法树，并计算表达式的值。

以下是该程序的代码片段。

%{
#include <stdio.h>

int yylex();
void yyerror(const char *s);

int result;
%}

%token NUM ADD SUB MUL DIV

%%

expr: add_operator term {
    result = $2;
}
    | expr add_operator term {
        switch ($1) {
        case ADD:
            result += $3;
            break;
        case SUB:
            result -= $3;
            break;
        }
    }
    ;

add_operator: ADD | SUB;

term: mul_operator factor {
    result = $2;
}
    | term mul_operator factor {
        switch ($1) {
        case MUL:
            result *= $3;
            break;
        case DIV:
            result /= $3;
            break;
        }
    }
    ;

mul_operator: MUL | DIV;

factor: NUM {
    result = atoi(yytext);
}
    | '(' expr ')' {
        result = $2;
    }
    ;

%%

int main() {
    yyparse();
    printf("Result: %d\n", result);
    return 0;
}

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

int yywrap() {
    return 1;
}

在该程序中，%token 声明了可能出现的终结符（Terminals）。在本例中，我们可以使用 NUM、ADD、SUB、MUL、DIV 作为终结符。

接下来是语法分析器规则。该程序中使用了自顶向下的递归下降语法分析。

expr 规则用于计算表达式的值。它包含两个产生式，分别是 add_operator term 和 expr add_operator term。语义动作表示了如何计算这些表达式的值。

add_operator 规则包含两个产生式，分别是 ADD 和 SUB。它表示了加法和减法的运算。

term 规则用于计算项（Term）的值。它包含两个产生式，分别是 mul_operator factor 和 term mul_operator factor。语义动作表示了如何计算这些项的值。

mul_operator 规则包含两个产生式，分别是 MUL 和 DIV。它表示了乘法和除法的运算。

factor 规则用于计算因子（Factor）的值。它包含两个产生式，分别是 NUM 和 (expr)。语义动作表示了如何计算这些因子的值。

在 factor: NUM 的语义动作中，我们使用了 atoi() 函数将字符串转换为整数。

在 `factor: (expr)`` 的语义动作中，我们直接返回括号中的表达式的值。

最后，在 main 函数中调用 yyparse() 开始解析输入表达式。对于非法表达式，调用 yyerror() 输出错误信息。在解析完成后，输出结果。

总结

在本文中，我们介绍了 Yacc 程序，用于计算给定的算术表达式。除了计算算术表达式，Yacc 还可以用于构造编译器和解释器等复杂的程序。了解 Yacc 的使用方法，可以加深我们对编译原理领域的理解。