在Python中使用PLY实现语法解析器（YACC）

PLY（Python Lex-Yacc）是一个Python工具，用于构建语法解析器（Parser）。它由两个模块组成：Lex和Yacc。Lex模块用于词法分析，将输入的字符流划分为令牌（tokens），而Yacc模块用于语法分析，将令牌序列解析为抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST）。

下面是一个使用PLY实现语法解析器的例子，用于解析简单的数学表达式。这个解析器将接受像"2 + 3 * 4"这样的表达式，并将其解析为AST。

首先，我们需要安装PLY。可以使用pip命令来安装：

pip install ply

然后，创建一个名为"calculator.py"的Python文件，并添加以下代码：

import ply.lex as lex
import ply.yacc as yacc

# 定义词法分析器所需的所有token
tokens = (
   'NUMBER',
   'PLUS',
   'MINUS',
   'TIMES',
   'DIVIDE',
   'LPAREN',
   'RPAREN',
)

# 定义每个token的正则表达式规则
t_PLUS = r'\+'
t_MINUS = r'-'
t_TIMES = r'\*'
t_DIVIDE = r'/'
t_LPAREN = r'\('
t_RPAREN = r'\)'

# 定义如何处理每个token的函数
def t_NUMBER(t):
    r'\d+'
    t.value = int(t.value)
    return t

# 忽略空白字符
t_ignore = ' \t'

# 处理错误的token
def t_error(t):
    print("Illegal character '%s'" % t.value[0])
    t.lexer.skip(1)

# 构建词法分析器
lexer = lex.lex()

# 定义语法规则
precedence = (
    ('left', 'PLUS', 'MINUS'),
    ('left', 'TIMES', 'DIVIDE'),
    ('right', 'UMINUS'),
)

def p_expr_binop(p):
    '''
    expr : expr PLUS expr
         | expr MINUS expr
         | expr TIMES expr
         | expr DIVIDE expr
    '''
    if p[2] == '+':
        p[0] = p[1] + p[3]
    elif p[2] == '-':
        p[0] = p[1] - p[3]
    elif p[2] == '*':
        p[0] = p[1] * p[3]
    elif p[2] == '/':
        p[0] = p[1] / p[3]

def p_expr_uminus(p):
    'expr : MINUS expr %prec UMINUS'
    p[0] = -p[2]

def p_expr_group(p):
    'expr : LPAREN expr RPAREN'
    p[0] = p[2]

def p_expr_number(p):
    'expr : NUMBER'
    p[0] = p[1]

# 错误处理函数
def p_error(p):
    print("Syntax error in input!")

# 构建语法分析器
parser = yacc.yacc()

# 解析输入的表达式
while True:
    try:
        s = input('calc > ')
    except EOFError:
        break
    result = parser.parse(s)
    print(result)

现在，运行这个脚本并输入一些数学表达式，可以看到它将输出解析结果。例如：

calc > 2 + 3 * 4
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在上面的代码中，我们首先定义了需要使用的所有token，例如运算符和括号。接下来，我们定义了如何处理每个token的函数，例如处理数字的函数"t_NUMBER"。

然后，我们定义了语法规则。这些规则以BNF（巴科斯范式）的形式表示。每个规则都由一个左部和一个右部组成，左部是规则的名称，右部是规则的定义。例如，规则"expr : expr PLUS expr"表示一个表达式由两个子表达式和一个加号组成。

在处理规则时，我们使用了一些预定义的操作符，例如"+"和"-"，这些操作符的定义在precedence中。在这个例子中，我们设置了操作符的优先级，以及一元操作符"UMINUS"的结合性。

最后，我们构建了词法分析器和语法分析器。词法分析器使用lex.lex()函数构建，语法分析器使用yacc.yacc()函数构建。

我们为语法解析器定义了一个错误处理函数，当解析错误发生时，它会打印出相应的错误信息。在解析器中，我们使用parse()函数来解析用户输入的表达式，并输出最终结果。

这个例子只是一个简单的使用PLY构建语法解析器的示例，PLY还提供了更强大和灵活的功能，例如处理更复杂的语法规则和构建更复杂的AST。通过PLY，我们可以轻松地构建各种类型的语法解析器，从而实现各种不同的解析和编译任务。