一、简介
Flex与Bison是一对强大的工具，可以用于构建编译器和解释器。Flex是一个用于生成词法分析器的工具，它将输入分解为一系列的词法单元。Bison是一个用于生成语法分析器的工具，它根据所定义的语法规则对这些词法单元进行分析和解释。本文将介绍如何使用Flex和Bison来实现一个简单的计算器。

二、Flex实现词法分析
首先，我们需要定义一些词法单元的模式识别规则。在这个计算器中，我们将定义四种词法单元：数字，运算符，括号和换行符。下面是一个简单的例子，展示了如何使用Flex来实现这些规则。

%{

#include "calc.tab.h"

%}



%%

[0-9]+    { yylval.num = atoi(yytext); return NUMBER; }

[-+*/()] { return yytext[0]; }

\n        { return EOL; }

[ \t]     { /* 忽略空格和制表符 */ }

.         { /* 忽略其他字符 */ }

%%

在上面的代码中，首先使用"%{"和"%}"将C代码包含起来。这个部分用于引入头文件和声明全局变量等操作。然后，在"%%"之间定义了一系列的规则。每个规则由一个模式和一个动作组成。在我们的例子中，模式使用正则表达式来匹配相应的词法单元的形式。当Flex匹配到一个模式时，就会执行对应的动作。在动作中，我们可以对匹配到的内容进行处理，并返回词法单元的类型。

三、Bison实现语法分析
接下来，我们需要使用Bison来定义语法规则，并处理各种运算符的优先级和结合性等问题。下面是一个简单的示例，展示了如何使用Bison来实现这些规则。

%{

#include 

#include 

%}



%token NUMBER

%left '+' '-'

%left '*' '/'



%%



input: /* 空 */

     | input line

     ;



line: expression EOL { printf("%d\n", $1); }

    ;



expression: NUMBER { $$ = $1; }

          | expression '+' expression { $$ = $1 + $3; }

          | expression '-' expression { $$ = $1 - $3; }

          | expression '*' expression { $$ = $1 * $3; }

          | expression '/' expression { $$ = $1 / $3; }

          | '(' expression ')' { $$ = $2; }

          ;



%%

在上面的代码中，首先使用"%{"和"%}"将C代码包含起来。这个部分用于引入头文件等操作。然后，使用"%token"声明了我们在词法分析过程中用到的词法单元类型。接下来，使用"%left"声明了运算符的优先级和结合性。通过这些声明，Bison将会根据这些信息生成相应的语法分析表。

之后，在"%%"之间定义了一系列的文法规则。每个规则由一个非终结符和一个动作组成。在我们的例子中，非终结符是input、line和expression，他们将作为语法分析过程中的中间产物。

四、整合并编译
在使用Flex和Bison生成了词法分析器和语法分析器之后，我们需要将它们整合并进行编译。下面是一个简单的Makefile示例，展示了如何使用gcc来编译我们的计算器。

calc: calc.lex.c calc.tab.c

    gcc -o $@ $^ -lfl -lm



calc.lex.c: calc.lex

    flex -o $@ $^



calc.tab.c: calc.y

    bison -d -o $@ $^



clean:

    rm -f calc calc.lex.c calc.tab.c calc.tab.h

在上面的代码中，"calc"是我们的目标可执行文件。我们使用了gcc来进行编译链接操作，并分别使用flex和bison来生成词法分析器和语法分析器的源代码。最后，我们通过定义一个"clean"规则来进行清理工作，删除生成的临时文件。

以上就是使用Flex和Bison来实现一个简单计算器的基本步骤。通过这对强大的工具，我们可以定义复杂的词法规则和语法规则，并生成相应的词法分析器和语法分析器。同时，我们还可以根据需要添加更多的语义动作来实现更复杂的功能。