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下面是今天的分享，来源：一只大鸽子（公号）

原文：【BNF Notation: Dive Deeper Into Python's Grammar】 https://realpython.com/python-bnf-notation/

在阅读Python文档的时候，你可能已经遇到过BNF(Backus–Naur form)表示法：

下面我们将了解BNF表示法，并使用它来理解Python的语法。

理解BNF表示法

BNF是上下文无关语法的元语法 符号 。计算机科学家经常使用这种符号来描述编程语言的语法，因为BNF可以精确描述编程语言。

BNF 符号由三个核心部分组成：

通过组合 终止符 和 非终止符 ，可以创建出BNF 规则 。

通过定义一组 规则 ，可以构建出一个语言的语法( grammar )。

BNF具有一些变体，如EBNF和ABNF。

BNF规则及其组成部分

BNF规则的格式通常如下：

<symbol> ::= expression

其中

在构建BNF规则时，你可以定义一些符号表示不同含义，例如：

下面我们尝试自定义一些BNF规则。

一般示例：全名的语法

现在我们尝试定义一个人的全名的语法，一个人的全名包含3部分： first name , middle name , family name 。每个部分之间应该用空格分隔， middle name 是可选的。

<full_name> ::= <first_name> " " (<middle_name> " ")? <family_name>

规则的左侧部分是一个非终止符变量，用于标识人员的全名。 ::= 符号表示 <full_name> 将替换为规则的右侧部分。

规则的右侧部分有几个组成部分。首先是first name，使用 <first_name> 非终止符定义。接下来是一个空格。为了定义空格，要使用一个终止符，即 " " 。接下来，我们有一个可选的middle_name，使用 (<middle_name> " ")? 定义。最后，我们有一个家庭名，使用 <family_name> 定义。

我们还需要定义 <first_name> , <middle_name> , <family_name> 的规则。

我们又引入了大写字母和小写字母两个非终止符，需要进一步定义：

<uppercase_letter> ::= [A-Z]
<lowercase_letter> ::= [a-z]

接着，我们可以定义 <first_name> , <middle_name> , <family_name> 的规则：

<first_name> ::= <uppercase_letter> <lowercase_letter>*

您可以按照相同的模式来构建 <middle_name> 和 <family_name> 规则。

我们构建完了一个full name的BNF规则。下面我们在 BNF Playground 网站中测试这个规则。

与编程相关的示例：标识符

在学习编程语言时，我们很早就会接触到标识符(Identifiers)的概念。标识符是用来标识变量、函数、类等的名称。在Python中，标识符的命名规则如下：

可以写出相应的BNF规则：

<identifier> ::= <char> (<char> | <digit>)*

其中 <char> 和 <digit> 进一步定义：

<char> ::= [A-Z] | [a-z] | "_"
<digit> ::= [0-9]

我们可以在 BNF Playground 网站中测试这个规则。

Python的BNF变体

Python 使用 BNF 表示法的自定义变体来定义语言的语法。

Python 的 BNF 变体使用以下样式：

这些符号定义了 Python 的 BNF 变体。与常规 BNF 规则的一个显着区别是Python不使用尖括号（ <> ）来括起非终端符号。它仅使用非终端标识符或名称。这使得规则更简洁易读。另外， [] 的含义不再是字符集，而是可选项。要定义类似于BNF的 [a-z] ，需要使用 "a"..."z" 。

在Python文档经常会遇到BNF代码片段，有必要学习如何阅读它们。

从 Python 的文档中读取 BNF 规则：示例

pass 和 return 语句

这是Python的 pass 语句

pass_stmt ::= "pass"

这里， pass_stmt 是一个规则的名称，使用 ::= 指示规则扩展为 "pass" 。 "pass" 是一个终止符，意味着语句本身由单词 pass 组成。因此， pass 语句只是一个单词

pass

另一个常见的语句是 return 语句：

return_stmt ::= "return" [expression_list]

return 语句由 "return" 和 [expression_list] 组成。 expression_list 是一个非终止符， [] 表示它是可选的。

因此你可以这样使用return语句

deffunc():
return

如果你进入expression_list的定义，你会看到

expression_list ::= expression ("," expression)* [","]

又出现了一个非终止符expression，你可以继续查看expression的定义。

通过该定义，你可以了解到 return 语句可以返回一个或多个（用,隔开）表达式。

deffunc():
return"Hello!", "Pythonista!"

赋值表达式

Python 3.8 引入了赋值表达式 := (称为walrus运算符/象牙运算符)。作用是给变量赋值并返回表达式的值。

assignment_expression ::= [identifier ":="] expression

规则的右侧先是一个可选的组件，由一个标识符和一个终止符 := 组成。然后是一个表达式。

我们可以在python中使用赋值表达式：

identifier := expression

例如

>>> (length := len([1, 2, 3]))
3
>>> length
3

条件语句

我们现在进阶到 复合语句 了。if语句的BNF规则如下：

if_stmt ::= "if" assignment_expression ":" suite
("elif" assignment_expression ":" suite)*
["else" ":" suite]

首先是终止符 if ，然后是assignment_expression（上一节已经讨论过）。然后是终止符 : , 非终止符 suite 。安装刚刚读的定义，我们可以写出下面的if语句：

if assignment_expression:
suite

继续看定义，我们有了可选的elif：

if assignment_expression:
suite
elif assignment_expression:
suite

最后是可选的else：

if assignment_expression:
suite
elif assignment_expression:
suite
else:
suite

循环语句

循环是 Python 中另一个常用的复合语句。Python中有两种循环：

for 循环的 BNF 语法如下：

for_stmt ::= "for" target_list "in" starred_list ":" suite
["else"":" suite]

于是我们可以写出for语句：

for target_list in starred_list:
suite
else:
suite

例如：

high = 5
for number inrange(high):
if number > 5:
break
print(number)
else:
print("range covered")


while 循环的 BNF 语法如下：

while_stmt ::= "while" assignment_expression ":" suite
["else"":" suite]

可以写出while语句：

while assignment_expression:
suite
else:
suite

读取 Python BNF 的最佳实践

当您阅读文档中的 Python 的 BNF 规则时，您可以遵循一些最佳实践来提高您的理解。以下是一些建议：

1. 1. 熟悉BNF表示法。可以编写BNF规则并在 BNF Playground 网站中测试。

2. 2. 了解Python的BNF变体。

3. 3. 分解规则。将规则分成多个部分来阅读。

4. 4. 识别非终止符。非终止符可能需要进一步阅读。

5. 5. 了解终止符。查找表示语言中特定元素的终止符，例如关键字、运算符、文本或标识符。这些符号被引号括起来。

6. 6. 结合实例：研究与您试图理解的 BNF 规则相对应的实际示例。分析 BNF 规则如何应用于这些示例。将规则与实际的 Python 语法进行对比。

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