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      Python 之父的解析器系列之六:给 PEG 语法添加动作

      首页 知识中心 软件开发 文章详情页

      Python 之父的解析器系列之六:给 PEG 语法添加动作

      2025-02-26 07:20:01 阅读次数:12

      Python,执行,规则,解析器,选项

      许多语法都有支持给规则添加动作的约定,通常是 { 花括号 } 内的一段代码块。更确切地说,行动与备选项相关联。动作块中的代码通常与编写编译器的语言相同,如 C 语言,增加一些工具,用于引用备选项中的条目。在 Python 原始的 pgen 中,我没有添加此功能,但对于这个新项目,我希望使用它。

      对于在这一系列博客文章中开发的简化版解析器生成器,下面是我们采用的做法。

      一般而言,动作的语法如下:

      rule: item item item { action 1 } | item item { action 2 }
      

      因为它会使语法变得冗长,所以解析器生成器通常支持跨行分割规则,例如:

      rule: item item item { action 1 }
          | item item { action 2}
      

      它会使语法分析器变得复杂,但可读性更重要,所以我会使用这种方式。

      一个永恒的问题是何时执行动作块。在 Yacc / Bison 中,因为没有回溯,一旦规则被解析器识别到,就会执行动作块。每个动作会立即执行,这意味着即使操作具有全局副作用,还是会顺利执行(例如更新符号表或其它编译器数据结构)。

      在 PEG 解析器中,因为有无限回溯,我们有其它的选择:

      • 延迟所有动作,直到解析完所有内容。这对我的目的没有用,因为我想在解析期间构造一个 AST。
      • 只要识别出动作所对应的备选项就执行之,但要求操作代码是幂等的(即无论执行多少次,都具有相同的效果)。这意味着可以执行某个动作,但其结果最终会被丢弃。
      • 缓存动作的结果,因此只有第一次在给定位置识别到备选项时,对应的动作才执行。

      我要采用第三个选项——正好我们用 packrat 算法缓存东西,所以我们也可以缓存动作的结果。

      关于 {花括号} 里面的内容,传统上是使用 C 语言,它约定用 $ 符号来引用已识别的备选项(例如,$1 引用第一个条目),并赋值给 $$ 以指示动作的结果。

      在我看来这太老古董了(我记得曾在 Algol-60 中使用对函数名的赋值,来指定返回值),所以我会用一些更 Pythonic 的方式:在括号内,你需要放置一个单一的表达式,它的值是动作的值,而条目的引用则是一些简单的名称,给出着条目的文本。

      举个例子,这是一个简单的计算器,可以作加减法:

      start: expr NEWLINE { expr }
      expr: expr '+' term { expr + term }
          | expr '-' term { expr - term }
          | term { term }
      term: NUMBER { float(number.string) }
      

      当我们运行时,给定输入 100+50-38-70 ,它会识别出各部分并计算答案,计算成((100+50)-38)-70 ,当然得出结果为 42。

      一个小细节:在term 的动作中,变量number 保存了一个TokenInfo 对象,因此该动作必须使用其.string 属性来获取字符串形式的标识符。

      当一个备选项中多次出现相同的规则名称时,我们该怎么办?对同一备选项中出现的规则,解析器生成器会给出唯一的名称,即在随后出现的规则上添加 1、2 等等。例如:

      factor: atom '**' atom { atom ** atom1 }
            | atom { atom }
      

      它的实现很无聊,所以我请你们 check out 代码 ,自己看看。试试这个:

      python3.8 -m story5.driver story5/calc.txt -g story5.calc.CalcParser
      

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