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深入理解Python赋值语句的BNF语法结构

DDD

发布： 2025-09-01 22:01:00

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深入理解Python赋值语句的BNF语法结构

Python赋值语句的BNF语法初看复杂，尤其是像a=9这样的简单赋值，其右侧的数字字面量9如何匹配starred_expression或yield_expression。核心在于starred_expression可直接是expression，而expression通过一系列递归定义最终涵盖了literal（如数字）。理解BNF中许多规则的可选性是关键，它允许简单的元素满足复杂的语法结构。

Python赋值语句的BNF定义与初步挑战

python语言的语法由backus-naur form (bnf) 或其扩展形式（如ebnf）精确定义，这为我们理解语言的结构提供了基础。对于赋值语句，python官方文档给出了如下核心bnf规则：

assignment_stmt ::=  (target_list "=")+ (starred_expression | yield_expression)
target_list     ::=  target ("," target)* [","]
target          ::=  identifier
                     | "(" [target_list] ")"
                     | "[" [target_list] "]"
                     | attributeref
                     | subscription
                     | slicing
                     | "*" target

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其中，赋值语句的右侧（RHS）必须是starred_expression或yield_expression。它们的定义如下：

starred_expression ::=  expression | (starred_item ",")* [starred_item]
starred_item       ::=  assignment_expression | "*" or_expr

yield_atom       ::=  "(" yield_expression ")"
yield_expression ::=  "yield" [expression_list | "from" expression]

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初次接触时，我们可能会对一个看似简单的赋值语句，例如a = 9，感到困惑。问题在于，赋值操作符=右侧的字面量9，如何能够匹配到starred_expression或yield_expression这些更复杂的语法结构中？尤其是yield_expression明显与生成器相关，而starred_expression中的*通常用于解包操作。

核心解析：starred_expression与expression的关联

解答这个困惑的关键在于starred_expression的第一个产生式：

starred_expression ::=  expression | (starred_item ",")* [starred_item]

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这表明，一个starred_expression可以仅仅是一个expression。换句话说，任何被Python语法定义为“表达式”的内容，都可以合法地出现在赋值语句的右侧，作为starred_expression的一种简单形式。因此，问题现在转化为：数字字面量9是如何被归类为expression的？

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9的BNF追溯路径：从expression到integer

要理解9如何成为一个expression，我们需要沿着BNF规则从expression向下追溯，直到找到能够匹配9的终结符。这个追溯路径非常长，但每一步都是逻辑自洽的：

starred_expression     ::=  expression | (starred_item ",")* [starred_item]
expression             ::=  conditional_expression | lambda_expr
conditional_expression ::=  or_test ["if" or_test "else" expression]
or_test                ::=  and_test | or_test "or" and_test
and_test               ::=  not_test | and_test "and" not_test
not_test               ::=  comparison | "not" not_test
comparison             ::=  or_expr (comp_operator or_expr)*
or_expr                ::=  xor_expr | or_expr "|" xor_expr
xor_expr               ::=  and_expr | xor_expr "^" and_expr
and_expr               ::=  shift_expr | and_expr "&" shift_expr
shift_expr             ::=  a_expr | shift_expr ("<<" | ">>") a_expr
a_expr                 ::=  m_expr | a_expr "+" m_expr | a_expr "-" m_expr
m_expr                 ::=  u_expr | m_expr "*" u_expr | m_expr "@" m_expr |
                              m_expr "//" u_expr | m_expr "/" u_expr |
                              m_expr "%" u_expr
u_expr                 ::=  power | "-" u_expr | "+" u_expr | "~" u_expr
power                  ::=  (await_expr | primary) ["**" u_expr]
primary                ::=  atom | attributeref | subscription | slicing | call
atom                   ::=  identifier | literal | enclosure
literal                ::=  stringliteral | bytesliteral
                              | integer | floatnumber | imagnumber
integer                ::=  decinteger | bininteger | octinteger | hexinteger
decinteger             ::=  nonzerodigit (["_"] digit)* | "0"+ (["_"] "0")*
nonzerodigit           ::=  "1"..."9"

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从上述BNF链条中我们可以清晰地看到：

starred_expression 可以是 expression。
expression 可以是 conditional_expression (条件表达式)。
conditional_expression 可以是 or_test (或测试)。
这个链条一直向下延伸，经过各种运算符优先级和结合性的定义，直到 u_expr (一元表达式)。
u_expr 可以是 power (幂运算)。
power 可以是 primary (主要表达式)。
primary 可以是 atom (原子)。
atom 可以是 literal (字面量)。
literal 可以是 integer (整数)。
integer 可以是 decinteger (十进制整数)。
decinteger 可以是 nonzerodigit (非零数字)，而9正是一个nonzerodigit。

因此，9通过这一系列递归的BNF规则，最终被成功地归类为expression，进而满足了starred_expression的要求。

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理解BNF规则中的“可选性”

这个追溯过程之所以能够成立，一个非常重要的原因在于BNF规则中广泛存在的“可选性”。在BNF中，方括号[]表示其内部的元素是可选的。这意味着许多非终结符（non-terminal）的定义，即使看起来描述的是带有操作符或特定结构的复杂表达式，也允许其以最简单的形式存在。

例如：

power ::= (await_expr | primary) ["**" u_expr]：这里的"**" u_expr是可选的。这意味着一个primary本身就可以是一个power，而不需要包含幂运算符**。因此，9作为一个primary，也自然是一个power。
or_test ::= and_test | or_test "or" and_test：这里的or_test "or" and_test是可选的。这意味着一个and_test本身就可以被视为一个or_test，而不需要包含逻辑或运算符or。
conditional_expression ::= or_test ["if" or_test "else" expression]：条件表达式的if ... else ...部分是可选的，所以一个or_test本身就可以是一个conditional_expression。

正是这种“可选性”的机制，使得一个简单的字面量9能够向上层层匹配，满足所有中间非终结符的最低要求，最终被识别为一个完整的expression。

示例与注意事项

理解BNF的这种结构对于深入掌握Python语法至关重要。例如：

# 9 是一个 expression，也是一个 starred_expression
a = 9

# 9 + 5 也是一个 expression，因为它符合 a_expr 规则
b = 9 + 5

# "hello" 字符串字面量也是一个 expression
c = "hello"

# 一个函数调用也是一个 primary，因此也是一个 expression
def greet():
    return "Hi"
d = greet()

# 即使是更复杂的条件表达式，如果没有 if/else 部分，也仍然是 expression
# 例如，这里的 `True` 本身就是一个 expression (通过 atom -> literal -> identifier)
e = True

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注意事项：

非终结符的层级性： BNF规则的层级设计通常反映了运算符的优先级。例如，m_expr（乘除模）在a_expr（加减）之下，表示乘除运算优先于加减运算。
递归定义： 许多规则是递归定义的，例如or_test可以包含另一个or_test。这使得可以构建任意复杂的表达式。
解析树： 编译器或解释器在处理代码时，会根据这些BNF规则构建一个抽象语法树（AST）或解析树，将源代码分解成符合这些规则的结构。

总结

通过对Python赋值语句及其相关BNF规则的深入分析，我们明白了a=9中数字字面量9之所以能够作为赋值语句右侧的合法内容，是因为它通过starred_expression可作为expression的规则，并沿着expression到literal的完整BNF推导链，最终被识别为一个整数integer。这个过程的关键在于BNF规则中广泛存在的可选性，它允许简单的元素通过满足最低要求来匹配更复杂的语法结构。理解这些BNF规则不仅能帮助我们更透彻地理解Python的语法结构，也为我们分析和构建更复杂的语言工具提供了基础。

以上就是深入理解Python赋值语句的BNF语法结构的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！