扩展巴科斯范式(EBNF)简介

迷南。 2022-06-05 06:45 483阅读 0赞

# 介绍 #

扩展巴科斯-瑙尔范式(Extended Backus–Naur Form,EBNF)是一种用于描述计算机编程语言等正式语言的与上下文无关语法的元语法(metasyntax)符号表示法。简而言之，它是一种描述语言的语言。它是基本巴科斯范式(BNF)元语法符号表示法的一种扩展。

最初由尼克劳斯·维尔特开发，最常用的EBNF变体由标准是 ISO-14977 所定义。

EBNF的基本语法形式如下，这个形式也被叫做*production*：

> 左式(LeftHandSide) = 右式(RightHandSide).

左式也被叫做 非终端符号(non-terminal symbol)，而右式则描述了其的组成。

# 终端符号与非终端符号 #

*  终端符号(Terminal symbols)：形成所描述的语言的最基本符号。所描述语言的标点符号(不是EBNF自己的)会被左右加引号(它们也是终端符号)，而其他终端符号会用**粗体**(这边因不方便加粗，就不加粗了)打印。
 *  非终端符号：是用于描述语法的变量，它必须被定义在一个*production*中。或说，它们必须出现在某个地方的*production*的左式中。

# 符号 #

下表是 推荐标准ISO/IEC 14977 所定义的符号：  
![SouthEast][]

# 约定 #

1 .使用了如下约定:

*  EBNF的每个元标识符(meta-identifier)都被写为用连字符(“-“,hyphens)连接起来的一个或多个单词；
 *  以 “-symbol” 结束的元标识符是EBNF的终端符号。

2 .用普通字符表示的EBNF操作符按照优先级(顶部为最高优先级)排序为:

> \*repetition-symbol(重复符)  
> \-except-symbol(除去符)  
> , concatenate-symbol(连接符)  
> | definition-separator-symbol  
> = defining-symbol(定义符)  
> ; terminator-symbol(结束符)  
> . terminator-symbol(结束符)

3 .以下的括号对(bracket pairs)能够改变优先级，括号对间也有优先级(顶部为最高优先级):

'  first-quote-symbol            first-quote-symbol  '    (* 引用 *)
    "  second-quote-symbol          second-quote-symbol  "    (* 引用 *)
    (* start-comment-symbol          end-comment-symbol *)    (* 注释 *)
    (  start-group-symbol              end-group-symbol  )    (* 分组 *)
    [  start-option-symbol            end-option-symbol  ]    (* 可选 *)
    {  start-repeat-symbol            end-repeat-symbol  }    (* 重复 *)
    ?  special-sequence-symbol   special-sequence-symbol ?    (* 特殊序列 *)

下例示范了怎么表达重复：

aa = "A";
    bb = 3 * aa, "B";
    cc = 3 * [aa], "C";
    dd = {aa}, "D";
    ee = aa, {aa}, "E";
    ff = 3 * aa, 3 * [aa], "F";
    gg = {
         3 * aa}, "D";

这些规则定义的终端字符串如下:

aa: A
    bb: AAAB
    cc: C AC AAC AAAC
    dd: D AD AAD AAAD AAAAD etc.
    ee: AE AAE AAAE AAAAE AAAAAE etc.
    ff: AAAF AAAAF AAAAAF AAAAAAF
    gg: D AAAD AAAAAAD etc.

## 扩展 ##

除了标准的定义，在FREESCALE文档中还使用了以下约定：

*  计数重复：任何由”\{“和”\}”括起来并后跟一个上标x的东西必须准确地重复出现x次。x也可能是一个非终端字符。比如下例中，Stars相当于四个星号：  
    Stars = \{“\*”\}4.
 *  字节数：见到任何紧跟着由一对中括号“\[”和“\]”括起来的数字n的标识符，都应该认为它是一个高位字节在前的二进制数，并且字节数为n，如：  
    Struct=RefNo FilePos\[4\].
 *  在一些例子中，我们会使用”<”和”>”括起来一些文本。这些文本是 元文本(meta–literal)，它们的位置应该被它们所描述的东西替代掉，如，对于 < any char >，它的位置可以插入任意字符。

# 示例 #

以下提供一些示例以直观的理解EBNF。

digit excluding zero = "1" | "2" | "3" | "4" | "5" | "6" | "7" | "8" | "9" ;
    digit                = "0" | digit excluding zero ;
    natural number = digit excluding zero, { digit } ;
    integer = "0" | [ "-" ], natural number ;

digit excluding zero 可以是 1到9任意一个字符，digit则扩展为0到9任意一个字符。  
natural number可以是1、2、…、10、…、12345、…，因为\{\}代表重复任意次，包括0次。  
integer则可以是0或者可能带个负号的自然数。

这是用EBNF描述的EBNF自身语法：

Production     = NonTerminal "=" Expression ".".
    Expression     = Term {"|" Term}.
    Term           = Factor {Factor}.
    Factor         = NonTerminal
                     | Terminal
                     | "(" Expression ")"
                     | "[" Expression "]"
                     | "{" Expression "}".
    Terminal       = Identifier | “"“ <any char> “"“.
    NonTerminal    = Identifier.

非终端符号可以是任意你喜欢的名字，而终端符号则要不然是出现在被描述的语言中的标识符，要不然就是任何被引号括起来的字符序列。  
然后Factor(参数)可以是终端字符、非终端字符、三种括号中任意一种括起来的表达式。  
Term(术语)由起码一个Factor组合而成……

用EBNF描述的一个只能赋值的类PASCAL编程语言：

(* a simple program syntax in EBNF − Wikipedia *)
     program = 'PROGRAM', white space, identifier, white space, 
                'BEGIN', white space, 
                { assignment, ";", white space }, 
                'END.' ;
     identifier = alphabetic character, { alphabetic character | digit } ;
     number = [ "-" ], digit, { digit } ;
     string = '"' , { all characters - '"' }, '"' ;
     assignment = identifier , ":=" , ( number | identifier | string ) ;
     alphabetic character = "A" | "B" | "C" | "D" | "E" | "F" | "G"
                          | "H" | "I" | "J" | "K" | "L" | "M" | "N"
                          | "O" | "P" | "Q" | "R" | "S" | "T" | "U"
                          | "V" | "W" | "X" | "Y" | "Z" ;
     digit = "0" | "1" | "2" | "3" | "4" | "5" | "6" | "7" | "8" | "9" ;
     white space = ? white space characters ? ;
     all characters = ? all visible characters ? ;

对应的语法正确的程序如下：

PROGRAM DEMO1
     BEGIN
       A:=3;
       B:=45;
       H:=-100023;
       C:=A;
       D123:=B34A;
       BABOON:=GIRAFFE;
       TEXT:="Hello world!";
     END.

# 参考文献 #

\[1\] Freescale semiconductor. HC(S)08/RS08 and S12(X) Build Tools Utilities Manual. 2010  
\[2\] Extended Backus–Naur form. [https://en.wikipedia.org/wiki/Extended\_Backus%E2%80%93Naur\_form][https_en.wikipedia.org_wiki_Extended_Backus_E2_80_93Naur_form]

[SouthEast]: /images/20220605/cfbd0d74458646da83a571f3595ae418.png
[https_en.wikipedia.org_wiki_Extended_Backus_E2_80_93Naur_form]: https://en.wikipedia.org/wiki/Extended_Backus%E2%80%93Naur_form