手写C语言编译器，学习编译原理，写编译器（第六天)
学习编译原理，写编译器（第六天）
现在已经学会了Bison和Flex部分（没学会的看，学编译器第一天和第二天），那么我们开始实战吧！要求做一个编译器
PS::存稿发错了，将错就错吧， 看第五天和第四天的会简单点，都是偏实战的系列。 这个会复杂一丢丢
目录
- 1.基本要求
- 2.拓展功能
- 3.步骤大概分析
- 4.开始写flex和bison文件
1.基本要求：
- 变量类型：int
- 语句：注释，声明，赋值，循环（while和for），判断（if），输入输出
- 算术运算：+，-，*，/，%，^
- 关系运算：==，<，>，<=，>=，!=
- 逻辑运算：&&（与），||（或），!（非）
2.拓展功能
- 支持过程和函数调用
- 支持数组运算
- 支持指针运算
- 支持结构体
3. 步骤大概分析：
- [x] 词法分析
- [x] 语法分析
- [ ] 类型检查
- [ ] 代码优化
- [ ] 生成目标代码
4. 开始写flex和bison文件
- 读前须知
在这段Flex代码中，包含"yacc.tab.h"头文件是出于以下的考虑：
通信：Flex与Yacc通过yylval变量进行通信，Flex代码中的规则动作部分通常将识别到的符号的相关信息（比如文本，类型，行号等）存储在yylval中，然后返回给Yacc的解析程序。"yacc.tab.h"文件中定义了yylval变量的类型YYSTYPE，因此需要在Flex代码中包含这个文件。
解析："yacc.tab.h"文件中还定义了Yacc生成的语法单元的枚举值。Flex代码中的规则部分需要返回这些枚举值给Yacc解析，因此也需要包含这个头文件。
综上，包含"yacc.tab.h"头文件是为了让Flex词法分析器能正确识别并返回给Yacc语法分析器所需的信息。
Yacc（Yet Another Compiler-Compiler）是一个计算机程序，用于为 Unix 操作系统编写编译器和解析器。Yacc 是由 Stephen C. Johnson 于 AT&T 电话实验室开发的，它使用 LALR 解析的方式生成一个 LALR(1) 的解析器。
基本来说，Yacc 是一个工具，它接受一个上下文无关语法作为输入，然后产生一个C语言编写的语法分析器作为输出。这个输出的程序在给定输入时，可以确定是否该输入遵循了制定的语法。
使用Yacc生成解析器的主要步骤如下：
提供上下文无关语法：这是描述目标语言语法结构的规则，通常以 Backus-Naur Form（BNF）或 Extended Backus-Naur Form（EBNF）的形式提供。
描述语法规则的动作：每条语法规则后面通常会跟一个在成功匹配该规则后要执行的 C 代码块。
Yacc 与其配套使用的词法分析器生成工具通常是 Lex 或者 Flex。Lex/Flex 负责将输入文本分解为一系列的标记或称为词素（token），然后由 Yacc 产生的解析器根据这些 token 和给定的语法规则进行语法解析。
a.词法分析文件lea.l
%{
#include "yacc.tab.h" //包含 yacc生成的头文件
void comment(void); //声明处理注释的函数
struct Tree* terminator(char* name, int number, ...); //声明建立AST(抽象语法树)节点的函数
%}
%option yylineno //这个选项会开启行号记录
delim [ \\\\t\\\\n] //定义界定符，包括空格、制表符和换行符
whitespace {delim}+ //定义空白字符，即一个或多个界定符
digit [0-9] //定义数字，即0-9//定义整数常量
int8 (0([0-7])+)
int10 ([1-9]|1-9+|0)
int16 (0xX+)//定义字符串
string "?["]
letter [A-Za-z_] //定义字母，即A-Z、a-z和_
id {letter}({digit}|{letter}) //定义标识符，即字母开头后接字母或数字//规则部分
void { yylval.tree = terminator("VOID", yylineno); return VOID;} //当识别到"void"关键字时，调用terminator函数并返回VOID，下同
main { yylval.tree = terminator("MAIN", yylineno); return MAIN;}
//……略{whitespace} {} //对于空白字符不做处理
{int8} { yylval.tree = terminator("INT8", yylineno); return INT8;} //当识别到8进制整数常量时，调用terminator函数并返回INT8，下同
{int10} { yylval.tree = terminator("INT10", yylineno); return INT10;}
{int16} { yylval.tree = terminator("INT16", yylineno); return INT16;}//识别操作符
"(" { yylval.tree = terminator("LP", yylineno); return '(';} //当识别到"("时，调用terminator函数并返回字符'('，下同
")" { yylval.tree = terminator("RP", yylineno); return ')';}//……略void comment(void) // 定义函数来处理识别到的注释
{
// 此函数会跳过注释部分，并检查注释是否正确结束
}int yywrap() // 定义yywrap函数，当输入为空时，yylex函数将终止，此时yywrap函数返回1
{
return 1;
}
这段代码具体做的事情如下：
识别关键词、变量、常量和运算符等：例如，void, main, return, const, static等C语言的关键字，以及识别C语言的运算符（+, -, , /等）。这种识别是通过正则表达式规则进行的。
处理注释：识别并剔除单行注释（//），以及跨行注释（/ …*/）。对这部分内容不进行进一步的处理。
生成抽象语法树：每当识别到一个关键字，变量，或者运算符等，它会调用名为terminator的函数，创建一个对应的抽象语法树（AST）节点。在这个过程中，它会把识别到的元素类型和位置信息（行数）等信息传递给terminator函数。
这样，通过这个Flex代码，输入的源程序字符流被转换为了一系列的词法单元，同时相应的词法信息被记录在AST中。这是编译器处理源程序的第一步，为后续的语法分析，语义分析等阶段提供了基础数据。
b. 语法分析器
读前须知:
在这段Flex代码中，包含"yacc.tab.h"头文件是出于以下的考虑：
通信：Flex与Yacc通过yylval变量进行通信，Flex代码中的规则动作部分通常将识别到的符号的相关信息（比如文本，类型，行号等）存储在yylval中，然后返回给Yacc的解析程序。"yacc.tab.h"文件中定义了yylval变量的类型YYSTYPE，因此需要在Flex代码中包含这个文件。
解析："yacc.tab.h"文件中还定义了Yacc生成的语法单元的枚举值。Flex代码中的规则部分需要返回这些枚举值给Yacc解析，因此也需要包含这个头文件。
综上，包含"yacc.tab.h"头文件是为了让Flex词法分析器能正确识别并返回给Yacc语法分析器所需的信息。
Yacc（Yet Another Compiler-Compiler）是一个计算机程序，用于为 Unix 操作系统编写编译器和解析器。Yacc 是由 Stephen C. Johnson 于 AT&T 电话实验室开发的，它使用 LALR 解析的方式生成一个 LALR(1) 的解析器。
基本来说，Yacc 是一个工具，它接受一个上下文无关语法作为输入，然后产生一个C语言编写的语法分析器作为输出。这个输出的程序在给定输入时，可以确定是否该输入遵循了制定的语法。
使用Yacc生成解析器的主要步骤如下：
提供上下文无关语法：这是描述目标语言语法结构的规则，通常以 Backus-Naur Form（BNF）或 Extended Backus-Naur Form（EBNF）的形式提供。
描述语法规则的动作：每条语法规则后面通常会跟一个在成功匹配该规则后要执行的 C 代码块。
Yacc 与其配套使用的词法分析器生成工具通常是 Lex 或者 Flex。Lex/Flex 负责将输入文本分解为一系列的标记或称为词素（token），然后由 Yacc 产生的解析器根据这些 token 和给定的语法规则进行语法解析。
语法分析器有点长， 但是读它是一个学习bison还有编译器比较好的方式，如果前面的一二三天都看了，就看下去吧，我放在最后，一行一行加注释的版本
;%{
// 包含头文件和声明外部函数
#include "tree.h" // 处理抽象语法树的结构
#include "hashMap.h" // 提供哈希表功能，用于符号表
#include "inner.h" // 可能包含一些内部定义
#include 这段代码具体做的事情如下：
- 识别关键词、变量、常量和运算符等：例如，void, main, return, const, static等C语言的关键字，以及识别C语言的运算符（+, -, , /等）。这种识别是通过正则表达式规则进行的。
- 处理注释：识别并剔除单行注释（//），以及跨行注释（/ …*/）。对这部分内容不进行进一步的处理。
- 生成抽象语法树：每当识别到一个关键字，变量，或者运算符等，它会调用名为terminator的函数，创建一个对应的抽象语法树（AST）节点。在这个过程中，它会把识别到的元素类型和位置信息（行数）等信息传递给terminator函数。
- 这样，通过这个Flex代码，输入的源程序字符流被转换为了一系列的词法单元，同时相应的词法信息被记录在AST中。这是编译器处理源程序的第一步，为后续的语法分析，语义分析等阶段提供了基础数据。
文件头部 (%)
- 头文件和外部函数声明 ：引入了与语法分析器相关的自定义头文件，如
"tree.h","hashMap.h", 和"inner.h"。同时声明了外部函数和变量，如yylex()（词法分析函数），yyerror()（错误处理函数），以及行号变量yylineno。 - 全局变量 ：定义了多个全局变量，例如
hashMap（用作符号表），scope（跟踪当前作用域），以及root和head（用于构建和管理抽象语法树）。
符号和类型声明
- %union{} ：定义了一个共用体，其成员
tree是一个指向Tree结构的指针。这用于在不同的规则之间传递复杂的数据结构。 - %token
%union定义的tree类型。
语法规则和动作
- project 规则：定义了整个程序的最高层结构。它指定了程序由一个
main_function组成。匹配到此规则时，将执行大括号中的代码，用于构建抽象语法树的根节点。 - main_function 规则：定义了主函数的语法结构。它匹配
VOID MAIN '(' ')' '{' sentence '}'这样的模式，并构建一个表示主函数的语法树节点。
具体的规则和动作
- sentence 和 statement 规则：定义了程序中的句子和语句的结构。这些规则负责匹配更小的代码块，如变量声明、表达式和控制流语句，并将它们组合成更大的结构。
- expression 规则：定义了各种表达式的语法，包括算术表达式、关系表达式和逻辑表达式。每个表达式规则都会构建相应的语法树节点。
错误处理和主函数
- yyerror 函数：在解析过程中遇到错误时被调用，打印出错误信息和发生错误的行号。
- main 函数：设置输入输出文件，初始化全局变量，启动解析过程，并在解析完成后进行清理。
总结
这个 Bison 文件定义了一个编程语言（可能是类似C语言的某种语言）的语法规则和结构。它利用 Bison 的语法定义语言的结构，并在符合特定规则时构建抽象语法树（AST）。这个 AST 是进一步进行语义分析和代码生成的基础。整个文件涵盖了从最基本的元素（如变量、表达式）到高级结构（如函数和控制流语句）的构建过程。