C语言解析器组合子（从零开始构建函数式语法解析器）

什么是解析器组合子？

解析器组合子（Parser Combinators）是一种函数式编程技术，用于构建递归下降解析器。每个“组合子”本身就是一个函数，接收输入字符串（或字符流），尝试匹配某种语法结构，并返回解析结果和剩余输入。

例如，我们可以定义一个 charP(c) 组合子，用于匹配特定字符；再定义 seq(p1, p2) 组合子，用于顺序匹配两个解析器。通过组合这些小单元，就能构建出复杂的语法规则。

为什么用 C 语言实现？

虽然解析器组合子常见于 Haskell、Scala 等函数式语言，但在 C语言语法解析场景中，用 C 实现能帮助我们深入理解底层机制，同时适用于嵌入式系统或性能敏感环境。此外，掌握这一技术对学习编译器、解释器开发大有裨益。

基础数据结构设计

首先，我们需要定义解析结果的结构：

typedef struct {    int success;          // 是否解析成功    const char* rest;     // 剩余未解析的字符串    char* value;          // 解析出的值（简化版）} ParseResult;typedef ParseResult (*Parser)(const char* input);

这里，Parser 是一个函数指针类型，接受输入字符串，返回 ParseResult。

实现基本组合子

下面我们实现几个核心的函数式解析器组合子：

1. 字符匹配器

ParseResult charP(char c, const char* input) {    ParseResult res = {0, input, NULL};    if (*input == '\0') return res;    if (*input == c) {        res.success = 1;        res.rest = input + 1;        res.value = malloc(2);        res.value[0] = c;        res.value[1] = '\0';    }    return res;}

2. 序列组合子（顺序匹配）

ParseResult seq(Parser p1, Parser p2, const char* input) {    ParseResult r1 = p1(input);    if (!r1.success) return r1;        ParseResult r2 = p2(r1.rest);    if (!r2.success) {        free(r1.value);        return r2;    }        // 合并结果（简化）    size_t len1 = strlen(r1.value);    size_t len2 = strlen(r2.value);    char* combined = malloc(len1 + len2 + 1);    strcpy(combined, r1.value);    strcat(combined, r2.value);        free(r1.value);    free(r2.value);        return (ParseResult){1, r2.rest, combined};}

构建 C 表达式解析器

假设我们要解析形如 a + b * c 的简单算术表达式。我们可以这样组合：

// 匹配字母（变量名）ParseResult varP(const char* input) {    if (*input >= 'a' && *input <= 'z') {        ParseResult res = {1, input + 1, malloc(2)};        res.value[0] = *input;        res.value[1] = '\0';        return res;    }    return (ParseResult){0, input, NULL};}// 构建 "a + b" 的解析器Parser addExpr = /* 使用 seq 和 charP 组合 */;

虽然完整实现较复杂，但核心思想是：**将语法规则分解为小单元，再用组合子拼接**。

总结与进阶

通过本教程，你已经掌握了 C语言解析器组合子的基本原理和实现方法。这种技术不仅适用于教学，也广泛应用于实际项目中的配置文件解析、DSL（领域特定语言）构建等场景。

下一步建议：

• 实现 orP(p1, p2) 组合子（任选其一）
• 支持数字、括号和运算符优先级
• 将解析结果构建成抽象语法树（AST）

记住，解析器组合子教程的核心在于“组合”——像搭积木一样构建解析逻辑。坚持练习，你将能轻松驾驭任何文本解析任务！