Описание синтаксиса

2.2. Продукции

Продукция определяет синтаксис одной категории. Она имеет следующую форму:

В левой части продукции задается определяемая категория, а в правой – ее определение, выраженное в терминах категорий (терминалов и нетерминалов) и ограничителей. В зависимости от формы определения различают три вида продукций: конкатенацию, выбор и повторение.

Конкатенация

Конкатенация – это продукция, перечисляющая последовательность из нуля и более категорий; они следуют в определенном порядке и некоторые из них, возможно, заключены в квадратные скобки, что и определяет их возможность отсутствия. Наша первая продукция для Conditional является таким примером:

Такая продукция задает, что каждый образец категории, стоящей слева, по определению состоит из последовательности (конкатенации) стоящих справа образцов, идущих в заданном порядке, с тем исключением, что "возможные" образцы могут отсутствовать.

Выбор

Продукция "Выбор" перечисляет одну или несколько категорий, разделенных метасимволом вертикальной черты. Вот пример определения категории Instruction (оператор):

Продукция "Выбор" задает, что каждый образец категории, стоящей слева, по определению состоит в точности из одного образца, стоящего справа. В отличие от конкатенации, порядок следования категорий, разделенных вертикальной чертой, не имеет значения. В последнем примере продукция говорит о том, что оператор языка может быть условным оператором или оператором цикла и так далее, перечисляя все возможные виды операторов языка. При чтении продукции вертикальная черта воспринимается и произносится как "или".

Повторение

Продукция "Повторение" перечисляет две категории, стоящие справа от символа определения: одну нетерминальную, которую следует повторить, другую – обычно терминальную, используемую как разделитель. Для примера определим категорию Compound (составной оператор), которая задает последовательность операторов, разделенных символом точка с запятой:

Из этого определения следует, что образец составного оператора является последовательностью из нуля или более образцов операторов, каждый отделяется от следующего, если тот есть, символом "точка с запятой". В соответствии с этим правилом возможные образцы имеют вид:

• пусто (ни одного оператора);
• inst1
• inst1; inst2
• inst1; inst2; inst3
• "и так далее".

Здесь inst1, inst2, inst3 являются образцами операторов.

В продукции использованы новые метасимволы, задающие повторение. Метасимвол * – символ, широко используемый в математике, означает "ноль или более раз". Метасимвол "многоточие" означает повторение элементов с разделителями, фигурные скобки используются для группировки элементов.

Такое продукционное правило для составного оператора с возможностью нулевого повторения означает, что допускается пустой составной оператор. Это может быть полезно в некоторых случаях, например, можно корректно писать:

if some_condition then        [S1]
else
    instruction_1
    instruction_2
end
        

Здесь пустая then-часть законна, поскольку синтаксически здесь стоит составной оператор, пустой в этом конкретном случае. Этот пример можно переписать в более понятной форме:

if not some_condition then    [S2]
    instruction_1
    instruction_2
end
        

Но первая форма может быть предпочтительнее, учитывая процесс обновления программы, когда then–часть, предположительно, будет заполнена позже.

При определении некоторых категорий однократное присутствие образца обязательно, но возможно его повторение. В этом случае вместо метасимвола * (ноль или более) используется другой метасимвол, так же широко применяемый в математике для этих же целей, – символ + (один или более). Приведем теперь полное определение категории Conditional, включая определения входящих в нее категорий:

Продукция "Повторение", используемая в определении категории Then_part_list, показывает, что для образца категории допустимы такие формы:

cond1 then inst1
— Один образец Then_part
cond1 then inst1 elseif cond2 then inst2
— Два образца Then_part
cond1 then inst1 elseif cond2 then inst2 elseif cond3 then inst3
— Три образца Then_part
        

Пример можно продолжать, поскольку число образцов в этой конструкции может быть произвольно большим. Заметьте, что категория Then_part_list, задающая список, не может быть определена как возможно отсутствующая. В определении категории Conditional после if должна следовать хотя бы одна Then_part.

Правила грамматики

В БНФ – любом варианте – очевидное правило построения продукций состоит в том, что в правой части определения могут встречаться только ограничители, терминалы и нетерминалы. Для написания грамматики достаточно перечислить продукции, определяющие эти три множества, простыми соглашениями.

1. Ограничители описывают себя сами с дополнительным соглашением, что ключевые слова появляются в БНФ так, как они пишутся, а специальные символы появляются в кавычках.
2. Любой другой идентификатор, появляющийся в продукциях, обозначает категорию.
3. Если категория появляется в левой части хотя бы одной продукции, то он относится к нетерминалам.
4. В противном случае категория относится к терминалам. В этом случае ее определение должно появляться на лексическом уровне спецификации языка.

Случай 3 предполагает, что нетерминал может появляться в левой части более чем одной продукции. В БНФ-Е это не допускается, но разрешается для большинства вариантов БНФ, где две различные продукции, определяющие один нетерминал:

интерпретируются как одна продукция "Выбор":

Варианты БНФ допускают в одной продукции смешение различных механизмов определения продукций – конкатенации, выбора, повторения, как в этом примере:

БНФ-Е отвергает такое смешение стилей.

Почувствуй методологию

Вышеприведенный пример определения категории А должен быть записан в БНФ-Е с использованием трех продукций:

Вместе с несколькими нотационными соглашениями это правило стиля задает специфику БНФ- Е, отличающую ее от других вариантов.

При написании определений языков я обнаружил, что это правило ведет к введению дополнительных понятий – нетерминалов, таких как Concat и Repet в последнем примере, а ранее Then_part_list, что в конечном итоге позволяет выработать более понятное описание языка.