linux flex是什麼

在linux中，flex是一個詞法分析工具，能夠識別文本中的詞法模式；Flex讀入給定的輸入文件，如果沒有給定文件名的話，則從標準輸入讀取，從而取得一個關於需要產生的掃描器的描述。

本教學操作環境：linux5.9.8系統、Dell G3電腦。

flex:詞法分析器

#flex是一個詞法分析器。用來將一個.l檔產生一個.c程式檔。即生成一個詞法分析器。然後讀取輸入，和正規表示式匹配，再執行對應的動作，實現了程式的功能。我們可以發現flex實作在程式外部就可以接受輸入的功能。

Flex是一個產生掃描器的工具，能夠辨識文本中的詞法模式。 Flex 讀入給定的輸入文件，如果沒有給定文件名的話，則從標準輸入讀取，從而獲得一個關於需要生成的掃描器的描述。此描述叫做規則，由正規表示式和 C代碼對組成。 Flex 的輸出是一個 C 程式碼檔案－lex.yy.c－其中定義了yylex() 函數。編譯輸出檔可以產生一個可執行檔。當執行可執行檔的時候，它會分析輸入文件，為每一個正規表示式尋找匹配。當發現一個符合時，它執行與此正規表示式相關的C代碼。 Flex 不是GNU工程，但是GNU為Flex 寫了手冊。

用法

• #安裝flex

sudo apt-get install flex
//或者下载相应版本的安装文件安装

• 然後新建一個文字文件，輸入以下內容：

%%
[0-9]+  printf("?");
#       return 0;
.       ECHO;
%%
int main(int argc, char* argv[]) {
    yylex();
    return 0;
}
int yywrap() { 
    return 1;
}

將此文件另存為hide-digits.l 。注意此文件中的 %% 必須在本行的最前面（即 %% 前面不能有任何空格）。

• 之後，在終端機輸入：

flex hide-digits.l

• ##此時目錄下多了一個「lex.yy.c」 文件，把這個C 檔案編譯並運行一遍：

 gcc -o hide-digits lex.yy.c
./hide-digits

然後在終端機不停的敲入任意鍵並回車，可以發現，敲入的內容中，除數字外的字元都被原樣的輸出了，而每串數字字元都被替換成? 了。最後敲入 # 後程式退出了。如下：

eruiewdkfj
eruiewdkfj
1245
?
fdsaf4578
fdsaf?
...
#

• 當在命令列中執行flex 時，第二個命令列參數（此處是hide-digits.l ）是提供給flex 的分詞模式文件， 此模式檔案中主要是使用者用正規表示式寫的分詞匹配模式，用flex 會將這些正規表示式翻譯成C 程式碼格式的函數yylex ，並輸出到lex.yy.c 檔案中，該函數可以看成一個有限狀態自動機。

• 當在命令列中執行flex 時，第二個命令列參數（此處是hide-digits.l ）是提供給flex 的分詞模式文件， 此模式檔案中主要是使用者用正規表示式寫的分詞匹配模式，用flex 會將這些正規表示式翻譯成C 程式碼格式的函數yylex ，並輸出到lex.yy.c 檔案中，該函數可以看成一個有限狀態自動機。

• 下面再來詳細解釋hide-digits.l 檔案中的程式碼，首先第一段是：

%%
[0-9]+  printf("?");
#       return 0;
.       ECHO;
%%

• flex 模式文件中，用%% 和%%做分割， 上面分割的內容被稱為規則（rules），本文件中每一行都是一條規則，每條規則由匹配模式（pattern） 和事件（ action） 組成， 模式在前面，用正規表示式表示，事件在後面，也就是C 程式碼。每當一個模式被配對到時，後面的 C 程式碼就會執行。

• flex 會將本段內容翻譯成一個名為yylex 的函數，該函數的作用就是掃描輸入檔案（預設為標準輸入），當掃描到一個完整的、最長的、可以和某條規則的正規表示式所符合的字串時，函數會執行此規則後面的C 程式碼。如果這些 C 程式碼中沒有 return 語句，則執行完這些 C 程式碼後， yylex 函數會繼續運行，開始下一輪的掃描和匹配。

• 當有多條規則的模式被配對到時， yylex 會選擇符合長度最長的那條規則，如果有符合長度相等的規則，則選擇排在最前面的規則。

int main(int argc, char *argv[]) {
    yylex();
    return 0;
}
int yywrap() { return 1; }

• 第二段中的 main 函數是程式的入口，flex 會將這些程式碼原樣的複製到 lex.yy.c 檔案的最後面。最後一行的 yywrap 函數， flex 要求有這麼一個函數。

範例

#word-spliter.l

%{
#define T_WORD 1
int numChars = 0, numWords = 0, numLines = 0;
%}
WORD([^ \t\n\r\a]+)
%%
\n{ numLines++; numChars++; }
{WORD}{ numWords++; numChars += yyleng; return T_WORD; }
<<EOF>>{ return 0; }
.{ numChars++; }
%%
int main() {
int token_type;
while (token_type = yylex()) {
printf("WORD:\t%s\n", yytext);
}
printf("\nChars\tWords\tLines\n");
printf("%d\t%d\t%d\n", numChars, numWords, numLines);
return 0;
}
int yywrap() {
return 1;
}

本例中使用到了flex 提供的兩個全域變數yytext 和yyleng，分別用來表示剛剛符合的字串以及它的長度

編譯執行

flex word-spliter.l
gcc -o word-spliter lex.yy.c
./word-spliter < word-spliter.l
输出：
WORD:       %{
WORD:       #define
...
WORD:       }
Chars       Words   Lines
470 70      27

可见此程序其实就是一个原始的分词器，它将输入文件分割成一个个的 WORD 再输出到终端，同时统计输入文件中的字符数、单词数和行数。此处的 WORD 指一串连续的非空格字符。

扩展

（1） 列出所需的所有类型的 token；

（2） 为每种类型的 token 分配一个唯一的编号，同时写出此 token 的正则表达式；

（3） 写出每种 token 的 rule （相应的 pattern 和 action ）。

第 1 类为单字符运算符，一共 15 种：

+ * - / % = , ; ! < > ( ) { }

第 2 类为双字符运算符和关键字，一共 16 种：

<=, >=, ==, !=, &&, ||
void, int, while, if, else, return, break, continue, print, readint

第 3 类为整数常量、字符串常量和标识符（变量名和函数名），一共 3 种。

拓展后

%{
#include "token.h"
int cur_line_num = 1;
void init_scanner();
void lex_error(char* msg, int line);
%}
/* Definitions, note: \042 is '"' */
INTEGER             ([0-9]+)
UNTERM_STRING       (\042[^\042\n]*)
STRING              (\042[^\042\n]*\042)
IDENTIFIER          ([_a-zA-Z][_a-zA-Z0-9]*)
OPERATOR            ([+*-/%=,;!<>(){}])
SINGLE_COMMENT1     ("//"[^\n]*)
SINGLE_COMMENT2     ("#"[^\n]*)
%%
[\n]                { cur_line_num++;                       }
[ \t\r\a]+          { /* ignore all spaces */               }
{SINGLE_COMMENT1}   { /* skip for single line comment */    }
{SINGLE_COMMENT2}   { /* skip for single line commnet */    }
{OPERATOR}          { return yytext[0];         }   
"<="                { return T_Le;              }
">="                { return T_Ge;              }
"=="                { return T_Eq;              }
"!="                { return T_Ne;              }
"&&"                { return T_And;             }
"||"                { return T_Or;              }
"void"              { return T_Void;            }
"int"               { return T_Int;             }
"while"             { return T_While;           }
"if"                { return T_If;              }
"else"              { return T_Else;            }
"return"            { return T_Return;          }
"break"             { return T_Break;           }
"continue"          { return T_Continue;        }
"print"             { return T_Print;           }
"readint"           { return T_ReadInt;         }
{INTEGER}           { return T_IntConstant;     }
{STRING}            { return T_StringConstant;  }
{IDENTIFIER}        { return T_Identifier;      }
<<EOF>>             { return 0; }
{UNTERM_STRING}     { lex_error("Unterminated string constant", cur_line_num);  }
.                   { lex_error("Unrecognized character", cur_line_num);        }
%%
int main(int argc, char* argv[]) {
    int token;
    init_scanner();
    while (token = yylex()) {
        print_token(token);
        puts(yytext);
    }
    return 0;
}
void init_scanner() {
    printf("%-20s%s\n", "TOKEN-TYPE", "TOKEN-VALUE");
    printf("-------------------------------------------------\n");
}
void lex_error(char* msg, int line) {
    printf("\nError at line %-3d: %s\n\n", line, msg);
}
int yywrap(void) {
    return 1;
}

上面这个文件中，需要注意的是，正则表达式中，用双引号括起来的字符串就是原始字符串，里面的特殊字符是不需要转义的，而双引号本身必须转义（必须用 \” 或 \042 ），这是 flex 中不同于常规的正则表达式的一个特性。

除单字符运算符外的 token 的编号则在下面这个 token.h 文件，该文件中同时提供了一个 print_token 函数，可以根据 token 的编号打印其名称。

#ifndef TOKEN_H
#define TOKEN_H
typedef enum {
    T_Le = 256, T_Ge, T_Eq, T_Ne, T_And, T_Or, T_IntConstant,
    T_StringConstant, T_Identifier, T_Void, T_Int, T_While,
    T_If, T_Else, T_Return, T_Break, T_Continue, T_Print,
    T_ReadInt
} TokenType;
static void print_token(int token) {
    static char* token_strs[] = {
        "T_Le", "T_Ge", "T_Eq", "T_Ne", "T_And", "T_Or", "T_IntConstant",
        "T_StringConstant", "T_Identifier", "T_Void", "T_Int", "T_While",
        "T_If", "T_Else", "T_Return", "T_Break", "T_Continue", "T_Print",
        "T_ReadInt"
    };
    if (token < 256) {
        printf("%-20c", token);
    } else {
        printf("%-20s", token_strs[token-256]);
    }
}
#endif

makefile

out: scanner
scanner: lex.yy.c token.h
gcc -o $@ $<
lex.yy.c: scanner.l
flex $<

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