从lex&yacc说到编译器(二)flex的使用
[原创] tangl_99 2004-01-31
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看了第一篇的关于正则表达式的说明后，下面我们就来通过它，使用flex这个词法治龉ぞ呃垂乖煳颐堑谋嘁肫鞯拇史ǚ治銎鳌?
关于lex的教程应该是很多，这里我就简单地介绍一下，然后着重后面的lex和yacc的配合使用以及其技巧。所以，如果你不看了后还是不太明白lex或者yacc的使用，请你自己上网去查查，这方面的教程是很多的。我知道的一篇常见的就是
Yacc 与 Lex 快速入门
Lex 与 Yacc 介绍
它的作者就是Ashish Bansal。
Flex就是fast lex的意思。而lex就是Lexical Analyzar的意思。flex可以在cygwin或者gnupro中找到。它是unix的一个工具，属于GNU组织产品。网上也可以找到单独可以在windows下用的版本。
我们一般把我们的词法扫描程序要扫描的一些单词(token)用正则表达式写好，然后作为lex的输入文件，输入命令flex xxx.l(xxx.l就是输入文件)，lex经过处理后，就能得到一个名字叫lex.yy.c的C源代码。这个C源代码文件，就是我们的词法扫描程序。通常lex为我们生成的词法分析器的C源代码都是十分复杂而且庞大的，我们一般根本不会去查看里面的代码(放心好了，flex这个东西不会出错的)。
下面让我们看看几个我已经使用过的几个lex输入文件。
这是一个前段时间我为GBA上的一个RPG游戏写的脚本引擎所使用的lex输入文件(部分)
例2.1
%{
/* need this for the call to atof() below */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include "globals.h"
%}
digit [0-9]
number ("-"|"+")?{digit}+
hexnumber "0x"({digit}|[a-fA-F])+
letter [a-zA-Z]
identifier ({letter}|_)({number}|{letter}|_)*
newline [\n]
whitespace [ \t]+
string \"[^">*\"
comment "#"[^#]*"#"
%%
{string} { return VM_STRING; }
"Logo" { return VMIN_LOGO; }
"FaceIn" { return VMIN_FACEIN; }
"FaceOut" { return VMIN_FACEOUT; }
"LoadTile" { return VMIN_LOAD_TILE; }
"CreateRole" { return VMIN_CREATE_ROLE; }
"ReleaseRole" { return VMIN_RELEASE_ROLE; }
"CreateMap" { return VMIN_CREATE_MAP; }
"ReleaseMAP" { return VMIN_RELEASE_MAP; }
"ShowBitmap" { return VMIN_SHOWBITMAP; }
"CreateDialog" { return VMIN_CREATE_DIALOG; }
"ReleaseDialog" { return VMIN_RELEASE_DIALOG; }
"Fight" { return VMIN_FIGHT; }
"Delay" { return VMIN_DELAY; }
"PressA" { return VMIN_PRESS_A; }
"PressB" { return VMIN_PRESS_B; }
"PressR" { return VMIN_PRESS_R; }
"PressL" { return VMIN_PRESS_L; }
"PressStart" { return VMIN_PRESS_START; }
"PressSelect" { return VMIN_PRESS_SELECT; }
{number} { return VM_NUMBER; }
{whitespace} { /* skip whitespace */ }
{identifier} { return VM_ID; }
{newline} ;
. ;
%%
int yywrap()
{
return 1;
}
这里的lex输入文件一共有三个部分，用%%分开。第一部分中的%{和}%中的内容就是直接放在lex输出C代码中的顶部。我们通过它可以来定义一些所需要的宏，函数和include一些头文件等等。我的这个lex输入文件中也没什么特别的东西，就是常规的C源文件的include头文件。
%{
/* need this for the call to atof() below */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include "globals.h"
%}
第一部分中，除了前面的%{和}%包含的部分，下面的就是正则表达式的定义。
看了第一篇的正则表达式，这样你就能够在这里派上用场了。
让我们来看看我这里定义的正则表达式:
digit [0-9]
number ("-"|"+")?{digit}+
hexnumber "0x"({digit}|[a-fA-F])+
letter [a-zA-Z]
identifier ({letter}|_)({number}|{letter}|_)*
newline [\n]
whitespace [ \t]+
string \"[^">*\"
comment "#"[^#]*"#"
digit就不用说了，就是0-9的阿拉伯数字定义，第一篇文章中也举了这个例子。number就是digit的1到无限次的重复，再在其前面加上“+”和“-”符号。
注意:
“a” : 即使a是元字符，它仍是字符a
\a : 当a是元字符时候，为字符a
a? : 一个可选的a，也就是说可以是a，也可以没有a
a|b : a或b
(a) : a本身
[abc] : 字符a，b或c中的任一个
[a-d] : a，b，d或者d中的任一个
[^ab] : 除了a或b外的任何一个字符
. : 除了新行之外的任一个字符
{xxx} : 名字xxx表示的正则表达式
这里需要特别说明的就是
newline [\n]
newline就是新行，这里我使用了[]把\n换行号括起来。因为如果我直接用\n表示的话，那么按照上面的规则，那就会看成\和n两个字符，所以我使用了[\n]。有些时候newline也被写成[\n]|[\r\n]。因为在文本文件中，一般换行一次，那么就是一个\n(0xA)，可是在二进制文件中，换行有时候又是\r\n(0xD，0xA)一共两个字符号。
第二部分就是定义扫描到正则表达式的动作。
这些动作其实就是C代码，它们将会被镶嵌在lex输出的C文件中的yylex()函数中。
上面的例子的动作其实十分平常，就是返回一个值。
我们在外部使用这个lex为我们生成C代码的时候，只需要使用它的int yylex()函数。当我们使用一次yylex()，那么就会自动去扫描一个匹配的正则表达式，然后完成它相应的动作。这里的动作都是返回一值，那么yylex就会返回这个值。通常默认yylex返回0时候，表示文件扫描结束，所以你的动作中最好不要返回0，以免发生冲突。当然，动作中也可以不返回一值，那么yylex就会完成这个动作后自动扫描下一个可以被匹配的字符串，一直到扫描到文件结束。
当扫描到一个可以被匹配的字符串，那么这个时候，全局变量yytext就等于这个字符串
请大家一定记住这些正则表达式的顺序。
如果出现一个字符串，可以同时匹配多个正则表达式，那么它将会被定义在前面的正则表达式匹配。所以我一般把字符串string定义在最前面。
如果文件中的字符没有被lex输入文件中任何一个字符匹配，那么它会自动地被标准输出。所以大家一定要记住在每个正则表达式处理完毕后，一定要加上{newline}和.这两个正则表达式的动作。
好，让我们看看lex为我们输出C文件中提供一些常量
Lex 变量
yyin FILE* 类型。它指向 lexer 正在解析的当前文件。
yyout FILE* 类型。它指向记录 lexer 输出的位置。
缺省情况下，yyin 和 yyout 都指向标准输入和输出。
yytext 匹配模式的文本存储在这一变量中（char*）。
yyleng 给出匹配模式的长度。
yylineno 提供当前的行数信息。（lexer不一定支持。）
例2.2
这是《编译原理与实践》书中配套的源代码的lex输入文件。大家可以参考一下，作者为它自己定义的一个Tiny C编译所做的词法扫描器。
/****************************************************/
/* File: tiny.l */
/* Lex specification for TINY */
/* Compiler Construction: Principles and Practice */
/* Kenneth C. Louden */
/****************************************************/
%{
#include "globals.h"
#include "util.h"
#include "scan.h"
/* lexeme of identifier or reserved word */
char tokenString[MAXTOKENLEN+1];
%}
digit [0-9]
number {digit}+
letter [a-zA-Z]
identifier {letter}+
newline \n
whitespace [ \t]+
%%
"if" {return IF;}
"then" {return THEN;}
"else" {return ELSE;}
"end" {return END;}
"repeat" {return REPEAT;}
"until" {return UNTIL;}
"read" {return READ;}
"write" {return WRITE;}
":=" {return ASSIGN;}
"=" {return EQ;}
"<" {return LT;}
"+" {return PLUS;}
"-" {return MINUS;}
"*" {return TIMES;}
"/" {return OVER;}
"(" {return LPAREN;}
")" {return RPAREN;}
";" {return SEMI;}
{number} {return NUM;}
{identifier} {return ID;}
{newline} {lineno++;}
{whitespace} {/* skip whitespace */}
"{" { char c;
do
{ c = input();
if (c == EOF) break;
if (c == '\n') lineno++;
} while (c != '}');
}
. {return ERROR;}
%%
TokenType getToken(void) {
static int firstTime = TRUE;
TokenType currentToken;
if (firstTime) {
firstTime = FALSE;
lineno++;
yyin = source;
yyout = listing;
}
currentToken = yylex();
strncpy(tokenString，yytext，MAXTOKENLEN);
if (TraceScan) {
fprintf(listing，"\t%d: "，lineno);
printToken(currentToken，tokenString);
}
