flex and bison学习笔记01

工作需要，学习一下Flex and bison，以前在编译原理的课上听老师说过他们的前辈，lex and yacc。Flex and bison就是lex and yacc的升级版。

参考书：flex 与 bison

1、Flex and bison简介

Flex和bison是两个用来生成程序的工具，它们生成的程序分别叫做词法分析器和语法分析器，工作中主要是用来生成SQL语句的词法和语法分析器。

2、词法分析器和语法分析器是如何工作的？

任何一种语言，都是有一定的语法规则的，不管是人类的语言，还是计算机语言（如C/C++编程语言等），因此，可以利用这些已知的规则，来对相应的语言进行分析。举个例子，汉语中的一个句子，基本的格式是：主（名词/代词）+谓（动词）+宾（名词/代词），当你在说一句话的时候，我们把你说的话（输入）先拆分成一个个有意义的字或者词组，然后对照该语法，看词性及组合，是否符合既定的语法规范，如果符合，则可以知道你说的话是符合规范的。比如，你说“我吃饭”，输入会被依次拆成“我”“吃”“饭”，它们分别是代词、动词、名词，因此符合上面的语法规则，因此这句话是OK的。而如果说“我饭吃”，则会发现与上面的规范不符合（也没有其他符合的规范），因此这句话语法上市有问题的。Flex和bison生成的词法和语法分析器就是干这两件事的，Flex生成的词法分析器将输入拆分成一个个记号（token），bison生成的语法分析器根据已有的规则，分析这些token的组合，是否符合语法规范。

3、Flex源文件格式

Flex是用来生成词法分析器的
Flex源文件扩展名.l
分为三个段：定义段、规则段、用户子程序段
/* 定义段 */
%{
...
%}
...

%%
    /* 规则段 */
...
%%

    /* 用户子程序段 */
...

三个段用%%进行分隔
1.定义段
    这一部分一般是一些声明及选项设置等。C语言的注释、头文件包含等一般就放在%{%}之间，这一部分的内容会被直接复制到输出文件的开头部分.
2.规则段

    规则段为一系列匹配模式和动作，模式一般使用正则表达式书写，动作部分为C代码：
    模式1 {动作1 （C代码）}
    在输入和模式1匹配的时候，执行动作部分的代码。
3.用户子程序段
    
    这里为C代码，会被原样复制到输出文件中，一般这里定义一些辅助函数等，如动作代码中使用到的辅助函数。
    
    词法分析器所做的，就是在输入中寻找字符的模式（pattern）。在词法分析器中，我们要给定我们需要识别的模式，因此需要使用一种方式来描述模式，这就是常用的正则表达式。学习正则表达式

4、Flex小例子

1.编写以下Flex源文件（01.l，注意后缀名是l字母）

%{
    #include <stdio.h>
%}

%%

[a-zA-Z]+ {printf("get word:%s
", yytext);}
[0-9]+ {printf("get number:%d
", yytext);}

 {printf("New line
");}
. {}

%%

代码中定义了四条规则，前面的部分就是模式，处于一行的开始位置，后面部分是动作，也就是，输入中匹配到了这个模式的时候，对应进行什么动作（就像机器人接受到了什么样的指令，然后会执行相应的动作一样）

第一个模式，匹配连续一到多个字符串，匹配之后就将其打印出来。yytext：在输入中匹配到该模式的时候，匹配的部分就存储在这个yytext里面了。这里的动作是把它作为字符串直接输出。

第二个模式，匹配连续一个或者多个数字，匹配到之后就将其输出。

第三个模式，匹配一个换行符，匹配到之后就打印一个新行的信息。

第四个模式，匹配出了 之外的字符，没有任何动作。

总体来说，这个规则就是匹配到英语单词，则将其输出；匹配到连续数字，则将其输出；匹配到换行符，打印一条信息；匹配到任何其他字符直接忽略（{}也就是动作为空，就是什么都不做了。）

源文件写好了之后就是编译、生成可执行程序，然后测试是否按我们所想的那样了。

找一个安装有Flex、bison的机器试一下吧，如果没有自行安装

centos下使用下面命令安装，

yum install flex

yum nistall bison

生成C代码：felx ./01.l

编译生成的C代码：gcc -o scanner ./lex.yy.c -lfl

然后运行scanner程序即可。

第二个小例子的代码：

%{
    int chars = 0;
    int words = 0;
    int lines = 0;
%}

%%

[a-zA-Z]+ {words++; chars += strlen(yytext);}

 {chars++; lines++;}
. {chars++;}

%%

main(int argc, char **argv)
{
    yylex();
    printf("lines:%8d
words:%8d
chars:%8d
", lines, words, chars);
}

这个例子的规则是，统计输入的单词数，字符数以及行数。