Erweiterte Backus-Naur-Form

Die Erweiterte Backus-Naur-Form, kurz EBNF ist eine Erweiterung der Backus-Naur-Form (BNF). Sie ist formale Metasyntax die benutzt wird um kontextfreie Grammatiken darzustellen, beispielsweise die Syntax von Programmiersprachen.

Motivation

Die BNF benötigt teilweise umständliche Konstrukte, um optionale Elemente, also Elemente, die ausgelassen werden dürfen, sowie sich wiederholende Elemente, darzustellen. In der Spezifikation von PL/1 wurden bereits eckige Klammern "[...]" für Optionen eingeführt. Niklaus Wirth hat in der Definition der Sprache Pascal zusätzlich geschweifte Klammern "{..._}" für Wiederholungen in die BNF eingeführt und nannte dies extended BNF (erweiterte BNF).

Eine Zahl ist eine Ziffernfolge mit optionalem Minuszeichen als Vorzeichen. In BNF muss man mehrere Alternativen und eine Rekursion für die Ziffernwiederholung verwenden:

BNF

 <Zahl> ::= <Positive Zahl> | - <Positive Zahl>

  <Positive Zahl> ::= <Ziffer> | <Ziffer> <Positive Zahl>

 

Lies: Eine Zahl ist entweder eine positive Zahl oder ein Minuszeichen gefolgt von einer positiven Zahl. Eine positive Zahl ist entweder eine Ziffer oder eine Ziffer gefolgt von einer positiven Zahl.

In EBNF kann man dies in einer einzigen Regel ohne Rekursion darstellen:

EBNF

 Zahl = [ '-' ] Ziffer { Ziffer } ;

 

Lies: Eine Zahl ist ein optionales Minuszeichen, gefolgt von einer Ziffer, gefolgt von keiner oder beliebig vielen weiteren Ziffern.

Das Minuszeichen kann weggelassen werden. Die Wiederholung kann auch keinmal auftreten (optionale Wiederholung). Die EBNF benötigt hier nur eine einzige Regel ohne Alternative, während die BNF zwei Regeln mit vier Alternativen benötigt, inklusive einer Rekursion (<Positive Zahl> enthält sich selbst in der eigenen Definition).

Andere Ergänzungen und Modifikationen

Zusätzlich beseitigt die EBNF einige Schwachstellen der BNF:

• Die BNF verwendet selbst die Symbole (<, >, |, ::=). Wenn diese in der definierten Sprache auftauchen, kann die BNF nicht ohne Modifikation oder Erklärung verwendet werden.
• Eine BNF-Syntax kann eigentlich nur einzeilige Regeln enthalten.

Die EBNF löst diese Probleme:

• Terminalsymbole werden grundsätzlich in Anführungszeichen geschrieben ("..." oder '...'). Auf die spitzen Klammern ("<..._>") bei Nichtterminalsymbolen kann dann verzichtet werden.
• Ein Endezeichen, normalerweise das Semikolon, kennzeichnet das Ende jeder Regel.

Darüberhinaus sind Erweiterungsmechanismen, Definition der Wiederholungszahl, Herausnehmen von Alternativen (zum Beispiel alle Zeichen ohne Anführungszeichen), Kommentare usw. vorgesehen.

Trotz aller Erweiterungen ist die EBNF nicht "mächtiger" als die BNF in Hinsicht der Sprachen, die sie definieren kann. Prinzipiell ließe sich jede in EBNF definierte Grammatik auch nach BNF übertragen, allerdings mit vermutlich wesentlich höherem Aufwand.

Die EBNF ist von der ISO standardisiert unter der Nummer ISO/IEC 14977:1996(E). Manchmal wird auch jede BNF, die mindestens um eckige Klammern für Optionen und geschweifte Klammern für optionale Wiederholung ergänzt wurde, als EBNF bezeichnet.

Beispiel

Eine ganz einfache Programmiersprache, die nur Zuweisungen erlaubt, kann in EBNF so definiert werden:

 (* ein einfaches Beispiel in EBNF - Wikipedia *)

  Programm = 'PROGRAM' Bezeichner

  'BEGIN' { Zuweisung [";"] } 'END' "." ;

  Bezeichner = Buchstabe { ( Buchstabe | Ziffer ) } ;

  Zahl = [ "-" ] Ziffer { Ziffer } ;

  String = '"' { AlleZeichen - '"'} '"' ;

  Zuweisung = Bezeichner ":=" ( Zahl |

  Bezeichner |

  String ) ;

  Buchstabe = "A" | "B" | "C" | "D" | "E" | "F" | "G"

  | "H" | "I" | "J" | "K" | "L" | "M" | "N"

  | "O" | "P" | "Q" | "R" | "S" | "T" | "U"

  | "V" | "W" | "X" | "Y" | "Z" ;

  Ziffer = "0" | "1" | "2" | "3" | "4" | "5" | "6"

  | "7" | "8" | "9" ;

  AlleZeichen = ? alle sichtbaren Zeichen ? ;

 

Hier wurden die Standardsymbole ("=" für Definitionen, ";" als Endezeichen usw.) verwendet. Bei Bedarf darf davon abgewichen werden.

Ein syntaktisch zulässiges Programm wäre dann

 PROGRAM DEMO1

  BEGIN

  A0:=3;

  B:=45;

  H:=-100023;

  C:=A;

  D123:=B34A;

  ESEL:=GIRAFFE;

  TEXTZEILE:="Hallo, Welt!"

  END.

 

Die Sprache kann leicht um Kontrollstrukturen, arithmetische Ausdrücke und Ein- beziehungsweise Ausgabeanweisungen ergänzt werden. Dann entstünde bereits eine brauchbare, kleine Programmiersprache.

Die folgenden Zeichen, die im Standard als normale Darstellung empfohlen werden, wurden hier verwendet:

Weblinks

• ISO/IEC 14977 : 1996(E) - ISO Standard zu EBNF
• EBNF-Definition der Sprache Pascal