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下面是今天的分享，來源：一只大鴿子（公號）

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

在閱讀Python文件的時候，你可能已經遇到過BNF(Backus–Naur form)表示法：

下面我們將了解BNF表示法，並使用它來理解Python的語法。

理解BNF表示法

BNF是上下文無關語法的元語法 符號 。電腦科學家經常使用這種符號來描述程式語言的語法，因為BNF可以精確描述程式語言。

BNF 符號由三個核心部份組成：

透過組合 終止符 和 非終止符 ，可以建立出BNF 規則 。

透過定義一組 規則 ，可以構建出一個語言的語法( grammar )。

BNF具有一些變體，如EBNF和ABNF。

BNF規則及其組成部份

BNF規則的格式通常如下：

<symbol> ::= expression

其中

在構建BNF規則時，你可以定義一些符號表示不同含義，例如：

下面我們嘗試自訂一些BNF規則。

一般範例：全名的語法

現在我們嘗試定義一個人的全名的語法，一個人的全名包含3部份： first name , middle name , family name 。每個部份之間應該用空格分隔， middle name 是可選的。

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

規則的左側部份是一個非終止符變量，用於標識人員的全名。 ::= 符號表示 <full_name> 將替換為規則的右側部份。

規則的右側部份有幾個組成部份。首先是first name，使用 <first_name> 非終止符定義。接下來是一個空格。為了定義空格，要使用一個終止符，即 " " 。接下來，我們有一個可選的middle_name，使用 (<middle_name> " ")? 定義。最後，我們有一個家庭名，使用 <family_name> 定義。

我們還需要定義 <first_name> , <middle_name> , <family_name> 的規則。

我們又引入了大寫字母和小寫字母兩個非終止符，需要進一步定義：

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

接著，我們可以定義 <first_name> , <middle_name> , <family_name> 的規則：

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

您可以按照相同的模式來構建 <middle_name> 和 <family_name> 規則。

我們構建完了一個full name的BNF規則。下面我們在 BNF Playground 網站中測試這個規則。

與編程相關的範例：識別元

在學習程式語言時，我們很早就會接觸到識別元(Identifiers)的概念。識別元是用來標識變量、函式、類等的名稱。在Python中，識別元的命名規則如下：

可以寫出相應的BNF規則：

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

其中 <char> 和 <digit> 進一步定義：

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

我們可以在 BNF Playground 網站中測試這個規則。

Python的BNF變體

Python 使用 BNF 表示法的自訂變體來定義語言的語法。

Python 的 BNF 變體使用以下樣式：

這些符號定義了 Python 的 BNF 變體。與常規 BNF 規則的一個顯著區別是Python不使用尖括弧（ <> ）來括起非終端符號。它僅使用非終端識別元或名稱。這使得規則更簡潔易讀。另外， [] 的含義不再是字元集，而是可選項。要定義類似於BNF的 [a-z] ，需要使用 "a"..."z" 。

在Python文件經常會遇到BNF程式碼片段，有必要學習如何閱讀它們。

從 Python 的文件中讀取 BNF 規則：範例

pass 和 return 語句

這是Python的 pass 語句

pass_stmt ::= "pass"

這裏， pass_stmt 是一個規則的名稱，使用 ::= 指示規則擴充套件為 "pass" 。 "pass" 是一個終止符，意味著語句本身由單詞 pass 組成。因此， pass 語句只是一個單詞

pass

另一個常見的語句是 return 語句：

return_stmt ::= "return" [expression_list]

return 語句由 "return" 和 [expression_list] 組成。 expression_list 是一個非終止符， [] 表示它是可選的。

因此你可以這樣使用return語句

deffunc():
return

如果你進入expression_list的定義，你會看到

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

又出現了一個非終止符expression，你可以繼續檢視expression的定義。

透過該定義，你可以了解到 return 語句可以返回一個或多個（用,隔開）運算式。

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

賦值運算式

Python 3.8 引入了賦值運算式 := (稱為walrus運算子/象牙運算子)。作用是給變量賦值並返回運算式的值。

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

規則的右側先是一個可選的元件，由一個識別元和一個終止符 := 組成。然後是一個運算式。

我們可以在python中使用賦值運算式：

identifier := expression

例如

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

條件語句

我們現在進階到 復合語句 了。if語句的BNF規則如下：

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

首先是終止符 if ，然後是assignment_expression（上一節已經討論過）。然後是終止符 : , 非終止符 suite 。安裝剛剛讀的定義，我們可以寫出下面的if語句：

if assignment_expression:
suite

繼續看定義，我們有了可選的elif：

if assignment_expression:
suite
elif assignment_expression:
suite

最後是可選的else：

if assignment_expression:
suite
elif assignment_expression:
suite
else:
suite

迴圈語句

迴圈是 Python 中另一個常用的復合語句。Python中有兩種迴圈：

for 迴圈的 BNF 語法如下：

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

於是我們可以寫出for語句：

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 迴圈的 BNF 語法如下：

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

可以寫出while語句：

while assignment_expression:
suite
else:
suite

讀取 Python BNF 的最佳實踐

當您閱讀文件中的 Python 的 BNF 規則時，您可以遵循一些最佳實踐來提高您的理解。以下是一些建議：

1. 1. 熟悉BNF表示法。可以編寫BNF規則並在 BNF Playground 網站中測試。

2. 2. 了解Python的BNF變體。

3. 3. 分解規則。將規則分成多個部份來閱讀。

4. 4. 辨識非終止符。非終止符可能需要進一步閱讀。

5. 5. 了解終止符。尋找表示語言中特定元素的終止符，例如關鍵字、運算子、文本或識別元。這些符號被引號括起來。

6. 6. 結合例項：研究與您試圖理解的 BNF 規則相對應的實際範例。分析 BNF 規則如何套用於這些範例。將規則與實際的 Python 語法進行對比。

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