實現(xiàn)簡易的C語言編譯器(part 4)

? ? ? ? 我們緊接著上一部分的內(nèi)容,繼續(xù)討論表達(dá)式。
? ? ? ? 有了上一部分的基礎(chǔ),相信大家對這樣的抽象描述已經(jīng)有所了解了。類似的,我們可以直接寫出包含關(guān)系和邏輯運(yùn)算符的表達(dá)式的描述。

relation_expression : additive_expression
                    | relation_expression < additive_expression
                    | relation_expression <= additive_expression
                    | relation_expression > additive_expression
                    | relation_expression >= additive_expression

equality_expression : relation_expression
                    | equality_expression == relation_expression
                    | equality_expression != relation_expression

logical_and_expression : equality_expression
                       | logical_and_expression && equality_expression

logical_or_expression : logical_and_expression
                      | logical_or_expression || logical_and_expression

? ? ? ? 不知道大家有沒有注意到一個細(xì)節(jié):這些表達(dá)式為何這樣安排?這其實涉及到C語言中運(yùn)算符優(yōu)先級的問題,例如:&&就比||優(yōu)先級高。也就是說,在列出的這些表達(dá)式描述中,運(yùn)算符優(yōu)先級從上到下依次遞減。其實,在上一部分我們處理四則運(yùn)算表達(dá)式時也是基于同樣的考慮:乘除法優(yōu)先級高于加減法。只是這里列出的由表達(dá)式順序決定運(yùn)算符優(yōu)先級的方式更加明顯而已。
? ? ? ? 在寫出帶賦值運(yùn)算符的表達(dá)式之前,我們需要理解一下C語言中的兩個概念:左結(jié)合右結(jié)合

  • 左結(jié)合
    對于表達(dá)式a + b + c,C語言是默認(rèn)執(zhí)行(a + b) + c這樣的運(yùn)算順序(除非用括號顯示地進(jìn)行操作分配)。這樣的運(yùn)算方式就稱之為左結(jié)合。
  • 右結(jié)合
    對于表達(dá)式a = b = c + d,C語言是默認(rèn)執(zhí)行a = (b = (c + d))這樣的運(yùn)算順序(除非用括號顯示地進(jìn)行操作分配)。這樣的運(yùn)算方式就稱之為右結(jié)合。

? ? ? ? 再回過頭看之前我們寫出來的這些表達(dá)式的描述方法,它們都出現(xiàn)在自己運(yùn)算符的左邊,這樣保證了我們能夠按照左結(jié)合的方式去處理。那么,觸類旁通,包含賦值運(yùn)算符的表達(dá)式的描述就該寫成:

expression : logical_or_expression
           | logical_or_expression = expression

我不知道商業(yè)化的編譯器是怎樣實現(xiàn)的這個過程,但是通過學(xué)習(xí)這部分的內(nèi)容,對于C語言表達(dá)式的運(yùn)算實際結(jié)果就有了一個清晰的認(rèn)識,知其然也知其所以然了。
我們將表達(dá)式的這些描述方法都匯總起來,之前用primary_expression表示的,現(xiàn)在可以都用expression來描述,這樣就擴(kuò)展了C語言所支持的表達(dá)式形式的范圍。例如,primary_expression可以更新為:

primary_expression : ( expression )
                   | CHAR
                   | INT
                   | ID

? ? ? ? 到此,我們的表達(dá)式描述已經(jīng)基本上涵蓋了C語言中出現(xiàn)的大部分表達(dá)式,剩下沒有出現(xiàn)的我們將在后面進(jìn)行介紹。
? ? ? ? 至于實現(xiàn),都大同小異,這里就不在重復(fù)了。

3.2 語句(statement)

? ? ? ? 在前面的表達(dá)式中,我們從最小單元primary_expression起逐漸構(gòu)建起最終完整的表達(dá)式expression。但是,和表達(dá)式的這種自底向上的分析方法相反,我們需要采用自頂向下的方式來分析C語言中出現(xiàn)的語句,因為語句都是層層嵌套的,并不按照遞歸的方式進(jìn)行實現(xiàn)。因此,為了方便,我們將語句分成以下幾類:

  • 表達(dá)式語句(expression statement)
    表達(dá)式后面用分號結(jié)尾的語句,語法結(jié)構(gòu)為:
expression_statement : expression ;
  • 跳轉(zhuǎn)語句(jump statement)
    類似于breakcontinuereturn的這類語句,目的是使程序“跳轉(zhuǎn)”到期望的位置上,它們的語法結(jié)構(gòu)可以表示為:
jump_statement : RETURN ;
               | RETURN expression ;
               | BREAK ;
               | CONTINUE ;
  • 迭代語句(iteration statment)
    即進(jìn)行循環(huán)運(yùn)算的過程的語句,比如forwhile,它們的語法結(jié)構(gòu)可以表示為:
iteration_statement : FOR ( expression ; expression ; expression ) statement
                    | WHILE ( expression ) statement
                    | DO statement WHILE ( expression ) ;

這里的statement就是所有語句的集合。

  • 選擇語句(selection statement)
    即有選擇性地執(zhí)行的語句,如ifswitch。它們的語法結(jié)構(gòu)如下:
selection_statement : IF ( expression ) statement
                    | IF ( expression ) statement ELSE statement
  • 復(fù)合語句(compound statement)
    就是一對大括號內(nèi)的所有語句(可能不太準(zhǔn)確,因為大括號內(nèi)還可以包含聲明,我們將在后面詳細(xì)介紹),它的語法結(jié)構(gòu)可以表示為:
compound_statement : { declaration_list }
                   | { declaration_list statement_list }

這里的statement_listdeclaration_list是語句和聲明的組合,可以描述為:

statement_list : statement 
               | statement_list statement

declaration_list : declaration 
                 | declaration_list declaration
  • 空語句(empty statement)
    只包含分號的語句,語法結(jié)構(gòu)為:
empty_statement : ;

? ? ? ? 最后,我們將這些語句組合在一起,得到最終的語句集合描述:

statement : expression_statement
          | jump_statement
          | iteration_statement
          | selection_statement
          | compound_statement
          | empty_statement

? ? ? ? 一旦搭建了底層的實現(xiàn)模板,不管是表達(dá)式還是語句,只需要按照這樣的一種模式,就能非常簡單快速地編寫語法分析的實現(xiàn)代碼了,具體代碼我們會在后面介紹。
? ? ? ? 語法分析的過程就是這樣,給定期望的語法模板,如果匹配,就進(jìn)行下一項匹配;否則,停止并返回錯誤。下一部分即將分析的聲明部分也是這樣,大家可以看一看C語言代碼,如何歸納總結(jié)出它們的描述。

實現(xiàn)簡易的C語言編譯器(part 0)
實現(xiàn)簡易的C語言編譯器(part 1)
實現(xiàn)簡易的C語言編譯器(part 2)
實現(xiàn)簡易的C語言編譯器(part 3)
實現(xiàn)簡易的C語言編譯器(part 5)
實現(xiàn)簡易的C語言編譯器(part 6)
實現(xiàn)簡易的C語言編譯器(part 7)
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實現(xiàn)簡易的C語言編譯器(part 11)

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