2.2　BNF基础

BNF是一种形式化符号，用于描述给定语言的语法，也是一种用于表示上下文无关文法的语言，在某种程度上说BNF可以定义其自身。

它的应用非常广泛，大到使用BNF定义编程语言的语法规则（编程语言，SQL语法等）、指令集，小到使用BNF编写伪代码，以便于他人也能够读懂其中的含义。而更为常见的可能是Linux命令里的帮助说明。如Linux或DOS下都存在的切换目录的cd命令，其使用方法是cd［目录名］，使用者可以指定一个确定的目录作为参数，也可以不指定目录而用其他具有特殊含义的符号代替。也就是说，中括号[]中的内容是可选的。而这个中括号的含义，在BNF中是有明确定义的。

BNF最主要的核心元素是推导规则（产生式）和约定的符号和关键字（文本约定）。使用这些约定的符号和产生式就可以完成某种语义的描述。请看下面的产生式：

<symbol> ::= expression1 | expression2 ...

从左往右，依次是：

<symbol>，非终结符。所谓终结符是不能被代替的符号，是终了的符号，如双引号中有具体含义的字符、具体的内容，如数字1、2、3等，非终结符刚好相反。

expression，一系列的符号。

“：：=”，表示左边的符号必须由右边的符号代替，有“被定义为”“赋值”的含义。产生式语句涉及的其他符号见表2-1。

表2-1　常见的产生式符号及含义

下面让我们看两个例子。

1）常见编程语言中IF-ELSE句法可定义为以下形式，它看起来是不是像伪代码呢？

<if_statement> ::=  if <boolean_expression> then
                            <statement_sequence>
                        [ else
                            <statement_sequence>
                       ]
                        end if ;

2）BNF定义自身的例子。

syntax     ::=  { rule }
        rule       ::=  identifier  "::="  expression
        expression ::=  term { "|" term }
        term       ::=  factor { factor }
        factor     ::=  identifier |
                      quoted_symbol |
                      "("  expression  ")" |
                      "["  expression  "]" |
                      "{"  expression  "}"
        identif?ier ::=  letter { letter | digit }
        quoted_symbol ::= """ { any_character } """

该段代码的含义是：syntax由一个或多个rule组成（定义）；rule则由identifier加上符号“：：=”和expression表示；expression由一个或由符号“|”分隔的多个term组成；term由一个或多个factor组成；factor则由identifier或quoted_symbol或用3种括号（小括号、中括号、大括号）括起来的expression表示（expression已经递归的表示）；identifier由字符或者字符数字组成；（其中letter、digit为具体的内容）；quoted_symbol由双引号括起来的任何字符组成（3个双引号实际表示为外侧的两个双引号包含的中间的那个双引号）。

从前往后推导才能得出syntax具体的含义，也就是BNF的定义形式，它是否已经成功描述了自身呢？例子2）实际代表了本节的所有内容。

注意

ABNF（Augmented Backus–Naur Form，扩展的巴科斯范式）在基于BNF的基础上做了语法的扩展和延伸，感兴趣的读者可以参考相关的文献内容。