C++中switch语句的BNF 否极泰来 ——《周易》

先定义后使用 BNF（巴科斯-瑙耳范式）是一种用于表示上下文无关文法（2型文法）的语言 最早用于描述ALGOL 60 编程语言 文法（形式文法）是描述一种语言的方法。 语言是一个包含所有合法字符串的集合。 语言 = 语法（文法） + 语义。 2

文法 文法是四元组 G=(V,Σ, R, S) Σ 是终结符集。又称为字母表。 V是非终结符（中间变量）集。 非终结符可以根据产生式“展开”。 终结符不能再分割。（但可以转化） R是产生式（即转化规则）。 S是起始变量。

产生式 通俗地，长这样 X → Y BNF中这么表示 X ::= Y X和Y是字符串。只能包含字母表中的字符（终结符）和非终结符。 任何一个合法句子，都能从S开始，按一定顺序应用某些产生式得到。 请注意：某一语言的合法字符串只包含终结符。含非终结符的都是中间量。

烤鸭菜谱文法 非终结符V = {普通法，酒渍法} 终结符Σ = {杀，洗，盐腌，酒渍，烤} 产生式R： S→杀、洗、普通法 普通法→盐腌、烤 酒渍法→盐腌、酒渍、烤 S在这里相当于“烤鸭方法” 5

关于非终结符 一般放在引号里 “for” “(“ stat “;” cond “;” stat “)” stat PPT里对眼睛不好。

BNF中扩充了一些符号 [ ] 可选项。 { } 可重复0至无数次的项。 | 任选其一，相当于"OR" ::= 定义，相当于“→” [ ] 可选项。  { } 可重复0至无数次的项。  |  任选其一，相当于"OR"  ::= 定义，相当于“→” () 表示分组、改变优先级等 可以证明，前三个符号能通过添加非终结符、添加相关的产生式来得到。 是否使用扩充符号，文法表达能力不变。

我知道你们要念《西江月·证明》 S ::= 炭烤鸭 | 啤酒鸭 | …… S→炭烤鸭 S→啤酒鸭 …… S ::= 烤鸭[真]好吃 S→烤鸭好吃 S→烤鸭X好吃 X→真X X→真

BNF懂了，查文献交差喽 GNU有C++的规范BNF http://www.nongnu.org/hcb/ switch_block ::= switch ( condition ) statement 蛤？？？ It’s too simple. Somewhat naive.

不着急 switch_block ::= switch ( condition ) statement 剖析一下两个非终结符

condition Condition的具体定义很复杂。（一大堆产生式、非终结符）。简而言之： 符合C++语法的，任何返回值为整形(或char/bool)的东西都是condition，例子如下： 1==2 3==true ‘x’ a=1 a=1,b=2 ++(++x) 11

statement statement ::= labeled-statement| 带标签语句 expression-statement| compound-statement| selection-statement| iteration-statement| jump-statement| declaration-statement| try-block

labeled-statement labeled-statement ::= (identifier : statement ) | (case constant-expression : statement) | (default : statement) 另外，compound_statement里面有大括号 *constant-expression是常量表达式

另外一件重要的事情 statement → compound_statement → { statement_seq } 再利用这两条规则 statement_seq ::= statement （请类比） X ::= 真 statement_seq ::= statement_seq statement （请类比） X ::= X 真 可以递归生成多个statement且确保在大括号内

否极泰来 GNU是著名的基建大师 对condition和statement进行良好定义后 switch的BNF就是如此简单 某微积分老师：GNU开创非终结符condition和statement之详尽定义，C++文法由此严密。 千古绝学！真神技也！

再来一盘烤鸭 用文法生成下列语句： switch(1){ case 1: a = 1; break; case 2: a = 2; default: a = -1; } switch_block → switch(condition) statement → switch( 1 ) compound_ { statement_seq }

再来一盘烤鸭-2 → switch( 1 ) { statement statement statement { labeled-statement jump-statement labeled-statement }

再来一盘烤鸭-3 → switch( 1 ) { case const-expression : statement jump-statement case const-expression : statement default : statement }

再来一盘烤鸭-4 → switch( 1 ) { case 1 : a = 1; break; case 2 : a = 2; default : a = -1; }

从而可知 这是你眼中的case语句块 case 1 : a = 1; 这是编译器眼中的 case 1 : a = 1;

请对比 goto语句标号 3: if (x>1) x = 1; case语句块 case 1: a = 1; 再看看定义 labeled-statement ::= (identifier : statement ) | (case constant-expression : statement) | (default : statement)

编译器的眼中 goto的标号 == case case的本质是标号 编译器面前一律平等

还有个重要情况没给你透露 switch_block 这个非终结符根本不存在 这是我自己命名的 原文： selection-statement ::= ( if ( condition ) statement ) | ( if ( condition ) statement else statement ) | ( switch ( condition ) statement ) switch君：原来我和if是平等的。。蛤？？

其实一开始让我讲，我是拒绝的 三张PPT就能讲完了，有什么好讲的呢？ switch的BNF，不就长这副样子吗？ switch_block ::= switch( condition ) { { case : constant-expression statement } [ default : statement ] } 然而，其实长这样？还与if是平等的？ switch_block ::= switch( condition ) statement

编译结果：0错误，0警告

否极泰来^2 0错误，0警告，里面代码其实不会运行 switch(x)的本质是goto，goto的目标行具有case value(x)标签 这就完美解释了为什么“未break就继续运行”并且“无视其他case标签” 把case看成goto标签，一切都解决了。 这不过是“顺序结构”的体现 至于上例，没标签当然不会goto，直接跳过。

大师手笔，目的何在？ 请各位回忆PPT第二张 语言 = 语法 + 语义 如果提前限定switch里面有什么 这就是“语法对语义的入侵” 语义的定义又严格依赖于语法 二者分工相当重要 Switch如此简单的BNF，是语法和语义的相互妥协

总结：大师的抉择 道法自然 ——《道德经》 否极泰来 ——《周易》

Fin. Great Appreciations