编译原理—（从零开始）用flex、bison实现一个简单的计算器

目标：参考范例程序, 用 Flex 和 Bison 实现一个功能更为强大的计算器，包含以下运算：
a) 加、减、乘、除运算
b) 乘方、开方运算
c) 位运算
– 与 & 、或 |、非 ~…
d) 阶乘运算 !
e)sin cos tan

sin（SIN*pi/180.0）//把角度变成弧度即把180度变成π

如果要写实验报告的话，请先看报告书的要求，一边截图一边编程，免得写报告的时候，浪费时间。

一 环境配置：Windows/Ubuntu+flex、bison

\1 使用Windows+CodeBlocks+flex、bison的环境（有两种方式）

方式1 借助codeblcoks编译、运行。

链接：http://pan.baidu.com/s/1nvkiURB 密码：khty
1）下载百度云里的flex和bison。放到windows环境下。
2）把.l文件和.y文件复制到该文件下
3）在2）文件夹的地址栏（也就是下图画红圈的地方），输入cmd

4）在cmd里输入

flex -ocalc.c calc.lbison -ocalc.tab.h calc.y  //注意-o后面没有空格

这样，会生成两个文件，calc.tab.h 和 calc.c
然后，把生成的.c文件（calc.c），丢进 codeblocks里，编译，运行。

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方式2 配置MinGW直接在cmd下编译、运行。

链接：http://pan.baidu.com/s/1nvkiURB 密码：khty
1）下载百度云里的flex和bison。放到windows环境下。
2）把.l文件和.y文件复制到该文件下
3）把%codeblocks%\MinGW\bin添加到 电脑\属性\高级系统设置\环境变量\PATH（即把codeblocks的编译器的路径放到环境变量PATH里）
4）在2）文件夹的地址栏（也就是下图画红圈的地方），输入cmd

flex  calc.lbison -o calc.tab.h calc.y  //注意-o后面有没有空格都可以 ==gcc -o aa lex.yy.c calc.tab.h  //编译aa      //运行aa.exe

这种方式，会生成两个文件，calc.tab.h 、calc.tab.c 和 calc.c
这样，就直接在cmd界面，运行程序，而不要通过codeblocks。

\2 使用Ubuntu+flex、bison的环境，来编译、运行。

vm12+ubuntukylin16.04 虚拟机安装ヾ(o◕∀◕)ﾉヾ (❁´︶`❁)
然后，在ubuntu安装flex、bison并完成编译
老版本的ubuntu可能这样安装不了，这种情况，我只能说。。。。。重装一下ubuntu？（逃

ubuntu下打开终端，安装flex、bison：

sudo apt-get install flex bison     //安装flex和bisonflex -hbison -h        //如果有提示信息表示安装成功

编译和运行：

cd ........./calcSimple     //移动到程序的当前目录bison -d calc.yflex calc.l/*-lm在提示pow未定义引用时添加。编译lex.yy.c calc.tab.c 用-o输出到calc*/gcc -o calc lex.yy.c calc.tab.c  -lm ./calc      //运行calc

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如果有 正确的 Makefile文件 的话，直接输入:

sudo make./calc

二 一个简单的示例代码calcSimple下载

链接：http://pan.baidu.com/s/1slc9aPn 密码：uyyi

calc.l

%option noyywrap%{    /*     *  一个简单计算器的Lex词法文件     */    void yyerror(char*);    #include "calc.tab.h"%}%%     /* a-z为变量 */   [a-z]   {            yylval = *yytext - 'a';            return VARIABLE;        }    /* 整数 */[0-9]+  {            yylval = atoi(yytext);            return INTEGER;        }    /* 运算符 */[-+()=/*\n] {return *yytext;}    /* 空白被忽略 */[ \t]    ;    /* 其他字符都是非法的 */.    yyerror("无效的输入字符");%%

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calc.y

%token    INTEGER VARIABLE%left    '+' '-'%left    '*' '/'%{/*for Visual studio *//*  #define  __STDC__   0   */       #include <stdio.h>       void yyerror(char*);    int yylex(void);    int sym[26];%}%%program:    program statement '\n'    |    ;statement:     expr    {printf("%d\n", $1);}     |VARIABLE '=' expr    {sym[$1] = $3;}     ;expr:    INTEGER    |VARIABLE{$$ = sym[$1];}    |expr '+' expr    {$$ = $1 + $3;}    |expr '-' expr    {$$ = $1 - $3;}    |expr '*' expr    {$$ = $1 * $3;}    |expr '/' expr    {$$ = $1 / $3;}    |'('expr')'    {$$ = $2;}    ;%%void yyerror(char* s){    fprintf(stderr, "%s\n", s);}int main(void){    printf("A simple calculator.\n");    yyparse();    return 0;}

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三 把 calcSimple 修改成 完整版的计算器 全攻略

此小节简略说明一下.l文件和.y文件，如果想更多的了解这个程序的意义，请看下文
在calcSimple的基础上，

在.l文件里添加:（注意中/英文的标点符号不一样）
/* 运算符 */
[-+()=/*!\n] {return *yytext;}

在.y文件里添加文法部分:
|expr ‘!’ {int i,s=1;for(int i=1;i<=$2;i++)s*=i;$$=s;}
这里用到了c语言，所以要在.y程序第二部分即%｛｝%里面添加#include<stdio.h>

然后在.y文件开头添加 %right ‘!’
这里表示左/右结合性，以及运算符优先级，越是在下面优先级越高

仿照以下两个程序，把运算符都添加进去，就完成了基本完整的计算器。
http://blog.csdn.net/xiaofeige567/article/details/28301877
http://blog.csdn.net/ly_624/article/details/51125482

四 非常重要的 两个学长学姐的 示例程序。

两个学长学姐，写的很清晰易懂，但不能直接使用，不清楚为什么，仅供参考。==
两个代码差别挺大的。
http://blog.csdn.net/xiaofeige567/article/details/28301877
http://blog.csdn.net/ly_624/article/details/51125482

五 理解 .l 文件和 .y 文件

\1 查阅龙书（编译原理）中文第二版(P86和P170 )

(lex和yacc是Unix的软件，而flex和bison是其在ubantu（linux下）的兼容版本)
P86 详细解释了flex（lex）软件的 代码。也就是calc.l文件的详细解释
P170 详细解释了bison（yacc）软件的 代码。也就是calc.y文件的详细解释

\2 老师课件上的解释

2-词法分析-RE-Lex.pptx
YACC.pptx
实验-补充-LEX.pdf

\3 网络上 一些代码的补充解释（比较详细）

转自：https://my.oschina.net/costaxu/blog/107714

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\1 词法分析

首先来看flex的使用：
简单来说分为两步：
1 先定义一个flex的输入文件，描述词法。
2 用flex程序处理这个文件，生成对应的C语言源代码文件。
（一般flex的输入文件以.l文件结尾， 比如这个文件calc.l）

文件分成三个部分

第一部分是从 %{ 到 }% 标记的部分。 这个部分会原封不动的复制到flex的生成代码中。文件开头定义了一个YYSTYPE宏。每个TOKEN可以有一个lval值属性，YYSTYPE定义类型就是token的lval的类型。_EasyTData是我们的web服务层和web页面层公用的通用数据结构。然后就是一些要include的头文件，第一部分就完了。lex的输入文件的第二部分，是从 % } 到 % % 之间的部分，这部分用正则表达式定义了一些数据类型。 比如int num string ignore_char identifier等。 注意这里使用的正则表达式的形式是ERE而不是BRE。 ERE与BRE比较明显的区别就是，ERE使用+表示字符重复一次以上，*表示字符重复0次以上。BRE使用{1,}这种方式表示字符重a文件的第三部分，是% % 到% % 的部分。这里定义了词法分析器在解析的处理动作。yytext是一个flex内部的标识符，表示匹配到的字符串。上文介绍了，lval也是一个内部标识符，表示TOKEN的值。json2tdata_是标识符的前缀, 在执行flex的时候，用-P指定。flex输入文件写完之后，使用下面这条命令，就可以把flex的输入文件转换为C语言的源代码了。flex calc.l//生成lex.yy.c

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\2 语法分析

语法分析是使用bison工具。
使用bison工具也是分为两步，
第一步写bison的输入文件，第二步用bison程序生成C语言源码。
（bison的输入文件一般用.y作为后缀名。）

和flex的词法分析输入文件类似，bison的输入文件也是分成3部分。

第一部分% {和% }之间，是原封不动拷贝到输出的C语言源文件中的。 json2tdata_lex这个函数是flex生成的。 json2tdata_error是用来处理错误信息的函数。通过定义和实现这个函数你可以把错误信息写到任何地方。与flex类似，json2tdata也是自定义的前缀。第二部分是%token INT NUM STRING R_BRACKET COLON SEMICOLON COMMA IDENTIFIER TRUE FALSE NIL这一行，这一行的作用就是声明在flex中定义的那些TOKEN。第三部分是% % % %包围的部分。这部分就是语法的推导过程。  可以比较轻松的看出，这部分主要就是采用BNF对语法进行描述。比如Array， 它有两种形式。第一种是 L_BRACKET ELEMENTS R_BRACKET,第二种则是L_BRACKET R_BRACKET， 这表示一个空的Array。Bison能够完全支持LR(1)文法。 这种文法的特点是只要多向前看一个TOKEN，就能够决定如何解析。因此如果bison告诉你语法ambiguous的时候，可以想一想如何把自己的文法改成LR(1)型文法。另外，每一条规则的后面可以用{}来定义解析的动作bison用$$表示规则左边的对象，用$1 $2 $3 等依次表示规则右边的对象。

七 编译、运行的时候，常见错误以及对策

1） ……shift/reduce conflict……

最常见的情况是：在.l 和.y文件中没有添加相应 符号，或者没有写优先级

2） 在原来的只能用整数的示例程序里添加 小数 的功能

  在 .l 和 .y 文件里添加   #define YYSTYPE double  在.l文件里 atoi（yytext）改为 atof（yytext）//一般会有错误提示，按照错误提示一个个改就好了。  为所有用到整数型的地方，添加强制类型转换 (int) 

3） pow的未定义引用

两种可能      .y文件里没有添加math.h头文件      gcc -o calc lex.yy.c calc.tab.c -lm //没有添加-lm

转自：
http://blog.csdn.net/li740207611/article/details/51072111

原因：Linux下用math.h库的pow()函数，gcc编译的时候报错返回：对‘pow’未定义的引用 查了下资料，需要在gcc编译的时候加上-lm参数才能正常编译。 这是为什么呢？再查了下资料： 使用math.h中声明的库函数还有一点特殊之处，gcc命令行必须加-lm选项，因为数学函数位于libm.so库文件中（这些库文件通常位于/lib目录下），-lm选项告诉编译器，我们程序中用到的数学函数要到这个库文件里找。本书用到的大部分库函数（例如printf）位于libc.so库文件中，使用libc.so中的库函数在编译时不需要加-lc选项，当然加了也不算错，因为这个选项是gcc的默认选项。

以上，如有疏漏，敬请指正。

八 完成品下载（需要2积分）

calc计算器完成品下载