[컴파일러 구성] flex와 bison으로 간단한 계산기 만들기

1. 문제 제시

사칙연산이 가능한 코드를 미리 제시하고, 이를 기반으로 새로운 연산을 추가하는 문제.
추가해야 하는 연산은, 나머지 연산(%)과 지수연산(^)이다.

소스코드 파일은 flex파일인 .l 파일과, bison파일인 .y 파일이 있다.

간단히 설명하자면,
flex 파일에서는 토큰을 구분하는 역할을 수행한다.
bison 파일에서는 flex에서 구분한 토큰을 기반으로, 파일에서 정의한 정규문법을 처리하는 역할을 수행하게 된다.

2. 풀이 코드

• flex 파일 (04-2.l)

%{
// 구문분석기(bison)과 연결하기 위한 파일. 구문분석기를 실행하면 자동 생성됨.
#include "04-2.tab.h"
%}

%%
// 각 연산자 기호가 토큰이 되고, 이를 인식하면 특정 문자열을 반환한다.
"+" { return ADD; }
"-" { return SUB; }
"*" { return MUL; }
"/" { return DIV; }
"%" { return REM; }
"^" { return IND; }
[0-9]+ { yylval = atoi(yytext);
    return NUMBER;}
\n { return EOL; } 
[ \t] { }
. { printf("Undefined %c\n", *yytext); }

%%

• bison 파일 (04-2.y)

%{
int yylex(void);
#include <stdio.h>
#include <math.h> // 지수 연산(pow())을 수행하기 위한 헤더파일
%}
// flex에서 반환한 문자열을 토큰으로써 사용
%token NUMBER
%token ADD SUB MUL DIV REM IND
%token EOL
%%
// 정규문법을 정의한다. 계산기 동작을 구현하였다.
calclist:
    | calclist exp EOL { printf("= %d\n", $2); }
    ;
exp: factor
   | exp ADD factor { $$ = $1 + $3; }
   | exp SUB factor { $$ = $1 - $3; }
   ;
factor: term
      | factor MUL term { $$ = $1 * $3; }
      | factor DIV term { $$ = $1 / $3; }
      | factor REM term { $$ = $1 % $3; } // 나머지 연산 수행
      | factor IND term { $$ = pow($1,$3); } // 지수 연산 수행
      ;
term: NUMBER
;
%%
int main(int argc, char **argv)
{
return yyparse();
}
yyerror(char *s)
{
fprintf(stderr, "error: %s\n",s);
}

3. 풀이 방법

3.1. 나머지 연산(%)을 추가하기

1. flex 파일(04-2.l)에서 토큰을 찾으면, 특정 문자열을 반환하는 문장을 추가한다.

   "%" { return REM; }

2. bison 파일(04-2.y)에서 나머지 연산을 처리하는 문법을 추가한다.

   factor REM term { $$ = $1 % $3 }

3.2. 지수 연산(^)을 추가하기

1. flex 파일(04-2.l)에서 토큰을 찾으면, 특정 문자열을 반환하는 문장을 추가한다.

   "^" { return IND; }

2. bison 파일(04-2.y)에서 지수 연산을 처리하는 문법을 추가한다.

   • math.h를 정의부분안에 include한다.
     (pow()는 math.h에 들어있다.)
   • 문법 부분에 지수 연산을 처리하는 문법을 추가한다.
     (^연산은 문법에서 먹히지 않으므로, pow()로 대체한다.)

     factor IND term { $$ = pow($1, $3); }

3. gcc 컴파일 시, -lm 옵션을 추가한다. (수학라이브러리를 연결하기 위함)
   (출처: https://stackoverflow.com/questions/8671366/undefined-reference-to-pow-and-floor)

$ gcc lex.yy.c 04-2.tab.c -lfl -lm -o 04-2

4. flex와 bison 코드 컴파일하기

• 코드를 컴파일하기 위한 명령어

$ bison -d [파일이름.y]
$ flex [파일이름.l]
$ gcc lex.yy.c [파일이름.tab.c] -lfl -o [오브젝트이름] 
# -o 옵션은 선택사항이다. 다만, 지정하지 않으면 a.out으로 나옴

• 위 명령어를 이용해, 이번코드를 컴파일하기 위해 다음과 같이 입력하면 된다.

$ bison -d 04-2.y
$ flex 04-2.l
$ gcc lex.yy.c 04-2.tab.c -lfl -o 04-2