antlr 语法规则

### ANTLR 的语法规则及其使用教程 ANTLR 是一个功能强大的解析器生成工具，它允许开发者通过定义文法来描述目标语言的结构并自动生成相应的解析器代码。以下是关于 ANTLR 语法以及其使用的详细介绍。 #### 定义文法的基本概念 在 ANTLR 中，文法是用来描述输入数据的语言规则的一种形式化表示方式。通常情况下，文法由一系列规则组成，这些规则可以分为两种类型：词法规则（lexer rules）和句法规则（parser rules）。 - **词法规则**：用来匹配单个单词或符号，例如关键字、操作符等。它们以大写字母开头，比如 `ID` 表示标识符[^1]。 - **句法规则**：用来组合多个词素形成更大的结构单元，例如表达式、声明等。它们以小写字母开头，比如 `expr` 可能代表算术表达式的规则。 #### 示例：简单的计算器文法 下面展示了一个用于简单加减乘除运算的 ANTLR 文法： ```antlr grammar SimpleCalc; // 解析规则 prog: (stat)+ ; stat: expr NEWLINE # printExpr | ID '=' expr NEWLINE # assign | NEWLINE # blank ; expr: expr ('*'|'/') expr # MulDiv | expr ('+'|'-') expr # AddSub | INT # int | '(' expr ')' # parens | ID # id ; // 词法规则 NEWLINE : [\r\n]+ ; WS : [ \t]+ -> skip; INT : [0-9]+ ; ID : [a-zA-Z_][a-zA-Z_0-9]* ; ``` 上述文法中包含了几个重要的部分： - `prog`: 整体程序是由若干条语句组成的集合。 - `stat`: 单条语句可能是打印表达式的结果 (`printExpr`)、变量赋值 (`assign`) 或者空白行 (`blank`)。 - `expr`: 这里展示了如何递归地定义表达式，支持括号优先级控制以及基本四则运算。 需要注意的是，在此过程中如果尝试引入左递归定义，则会出现 `"rule is left-recursive"` 错误消息；因此对于某些特定情况下的递归定义需采用间接方式进行替代[^2]。 #### 遍历语法树的方法 当利用 ANTLR 成功完成对字符串或者文件内容按照指定文法进行分析之后，将会得到一棵抽象语法树(AST)，为了进一步处理这棵树上的节点信息，有两种主要策略可供选择——Listener 和 Visitor 模式[^3]: ##### Listener 模式 这种模式下框架会自动调用用户实现的相关回调函数，每当遇到符合条件的上下文中就会触发相应事件通知给监听对象实例。这种方式非常适合那些只需要顺序访问各个子结点而无需返回任何计算结果的任务场景。 ##### Visitor 模式 相比之下，Visitor 更灵活一些因为它允许我们在每次访问某个具体类型的AST节点时都可能获得来自父辈或者其他兄弟姐妹传递过来的数据作为参数参与当前逻辑判断同时也能够携带额外的状态信息向上层反馈最终成果。适用于复杂查询需求的应用场合。 --- ###

### ANTLR4 Grammar Rules and Syntax Examples ANTLR (ANother Tool for Language Recognition) 是一种强大的工具，用于生成词法分析器和解析器。它支持多种编程语言并广泛应用于编译器开发、数据转换和其他领域[^2]。 #### 1. **基本结构** ANTLR 的语法文件通常以 `.g4` 扩展名结尾。一个典型的 ANTLR 文件分为两大部分：lexer 规则（定义标记）和 parser 规则（定义语句）。以下是其基本组成部分： - Lexer 规则是以大写字母开头的规则。 - Parser 规则是以小写字母开头的规则。 例如： ```antlr grammar SimpleGrammar; // 解析器规则 expr : term ('+'|'-') expr | term ; term : factor ('*'|'/') term | factor ; factor : INT | ID | '(' expr ')' ; // 字符串匹配规则 ID : [a-zA-Z]+ ; INT : [0-9]+ ; WS : [ \t\r\n]+ -> skip ; ``` 上述例子展示了如何通过递归下降的方式构建表达式的解析树。其中 `expr`, `term`, 和 `factor` 都是 parser 规则；而 `ID`, `INT`, 和 `WS` 则是 lexer 规则[^3]。 #### 2. **选择集（Choice Set）** 在 ANTLR 中，可以使用管道符号 (`|`) 表达多个选项的选择关系。这种机制允许我们描述复杂的上下文无关文法。下面是一些常见的实现方式： - 定义类型集合： ```antlr type : 'int' | 'float'; ``` - 描述不同类型的语句： ```antlr stat : ifstat | whilestat | 'return' expr ';' ; ``` 这些片段说明了如何利用选择来扩展语法的可能性。 #### 3. **错误处理与调试建议** 当遇到来自 ANTLR 的语法分析错误时，可能需要深入研究 LL(*) 文法的概念及其应用细节。这通常涉及理解预测冲突的原因以及如何调整优先级或关联性设置[^1]。 #### 4. **生成组件之间的依赖关系** 值得注意的是，在实际操作过程中，生成解析器的任务会自动触发生成相应的词法分析器[^4]。这意味着开发者无需单独配置两者间的交互逻辑。 --- ### 示例代码展示 以下是一个简单的计算器程序示例，演示了如何结合 lexer 和 parser 规则完成基础运算功能： ```antlr grammar Calculator; prog: stat+ ; stat: expr NEWLINE # printExpr | NEWLINE # blank ; expr: expr op=('*'|'/') expr # MulDiv | expr op=('+'|'-') expr # AddSub | INT # int | '(' expr ')' # parens ; NEWLINE:'\r'? '\n' | '\r'; INT : [0-9]+ ; WS : [ \t]+ -> skip; ``` 此脚本不仅涵盖了标准算术运算符的支持，还引入了标签化替代路径的功能以便于后续 AST 构建过程中的区分工作。 ---