Graduation Project——設計語法分析器
文法定義
primary: "("expr")"|NUMBER|IDENTIFIER|STRING factor:"-"primary|primary expr:factor{OP factor} block:"{"[statement]{(";"|EOL)[statement]}"}" simple:expr statement:"if" expr block["else" block] |"while" expr block |simple |"rhy" problock problock:"{"[music]{(";"|EOL)music}"}" music:"sn"|"fl"|"hi"|"bi"|"sm"|"ki"|"cr" program:[statement](";"|EOL)
進一步的語法待定。
使用解析器和組合子
package stone;
import java.util.HashSet;
import static stone.Parser.rule;
import stone.Parser.Operators;
import stone.ast.*;
import stone.token.Token;
public class BasicParser {
/*
primary: "("expr")"|NUMBER|IDENTIFIER|STRING
factor:"-"primary|primary
expr:factor{OP factor}
block:"{"[statement]{(";"|EOL)[statement]}"}"
simple:expr
statement:"if" expr block["else" block]
|"while" expr block
|simple
|"rhy" problock
problock:"{"[music]{(";"|EOL)music}"}"
music:"sn"|"fl"|"hi"|"bi"|"sm"|"ki"|"cr"
program:[statement](";"|EOL)
*/
/*
*首先定義了大量Parser型別的欄位,他們是將程式碼的BNF規則轉換為java語言的結果。
*/
protected HashSet<String> reserved=new HashSet<>();
Operators operators=new Operators();
Parser expr0=rule();
// primary: "("expr")"|NUMBER|IDENTIFIER|STRING
Parser primary=rule(PrimaryExpr.class)
. or(rule().sep("(").ast(expr0).sep(")"),
rule().number(NumberLiteral.class),
rule().identifier(Name.class,reserved),
rule().string(StringLiteral.class));
//factor:"-"primary|primary
Parser factor =rule().or(rule(NegativeExpr.class).sep("-").ast(primary),primary);
//expr:factor{OP factor}
protected Parser expr=expr0.expression(BinaryExpr.class,factor,operators);
Parser statement0=rule();
// block:"{"[statement]{(";"|EOL)[statement]}"}"
protected Parser block=rule(BlockStmnt.class)
.sep("{").option(statement0)
.repeat(rule().sep(";", Token.EOL).option(statement0))
.sep("}");
// simple:expr
Parser simple=rule(PrimaryExpr.class).ast(expr);
// music:"sn"|"fl"|"hi"|"bi"|"sm"|"ki"|"cr"
Parser music=rule().or(
rule().token("cr"),
rule().token("sn"),
rule().token("fl"),
rule().token("hi"),
rule().token("bi"),
rule().token("sm"),
rule().token("ki"));
// problock:"{"{[music](";"|EOL)}"}"
Parser problock=rule(ProblockStmnt.class).sep("{").repeat(rule().option(music).sep(";", Token.EOL)).sep("}");
/*
statement:"if" expr block["else" block]
|"while" expr block
|simple
|"rhy" problock
*/
protected Parser statement=statement0.or(
rule(IfStmnt.class).sep("if").ast(expr).ast(block)
.option(rule().sep("else").ast(block)),
rule(WhileStmnt.class).sep("while").ast(expr).ast(block),
rule(RhyStmnt.class).sep("rhy")
.token("{").option(rule().token(Token.EOL))
.ast(music)
.repeat(rule().token(";", Token.EOL)
.option(music))
.option(rule().token(";",Token.EOL)).token("}"),
simple
);
Parser program=rule().or(statement,rule(NULLStmnt.class)).sep(";",Token.EOL);
public BasicParser(){
reserved.add(";");
reserved.add("}");
reserved.add(Token.EOL);
operators.add("=",1,Operators.RIGHT);
operators.add("==",2,Operators.LEFT);
operators.add(">",2,Operators.LEFT);
operators.add("<",2,Operators.LEFT);
operators.add("+",2,Operators.LEFT);
operators.add("-",2,Operators.LEFT);
operators.add("*",2,Operators.LEFT);
operators.add("/",2,Operators.LEFT);
operators.add("%",2,Operators.LEFT);
}
public ASTree parse(Lexer lexer){
return program.parse(lexer);
}
}
我們先來解釋一下BasicParser類,它是通過Parser類,將java程式碼來替代和解釋BNF規則,比如:
factor:"-"primary|primary
可以被解釋為:
Parser factor =rule().or(rule(NegativeExpr.class).sep("-").ast(primary),primary);
所以這個類很好理解,重點在於什麼呢?
rule
方法和其中的sep、ast等方法。
我們先來看看Parser:
package stone;
import stone.Exception.ParseException;
import stone.ast.ASTLeaf;
import stone.ast.ASTList;
import stone.ast.ASTree;
import stone.token.Token;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Constructor;
/**
* Parser庫的工作是將BNF寫成的語法規則改寫為Java語言程式
* rule()方法是Parser類的一個static方法
*/
public class Parser {
protected static abstract class Element {
protected abstract void parse(Lexer lexer, List<ASTree> res)
throws ParseException;
protected abstract boolean match(Lexer lexer) throws ParseException;
}
protected static class Tree extends Element {
protected Parser parser;
protected Tree(Parser p) { parser = p; }
protected void parse(Lexer lexer, List<ASTree> res)
throws ParseException
{
res.add(parser.parse(lexer));
}
protected boolean match(Lexer lexer) throws ParseException {
return parser.match(lexer);
}
}
protected static class OrTree extends Element {
protected Parser[] parsers;
protected OrTree(Parser[] p) { parsers = p; }
protected void parse(Lexer lexer, List<ASTree> res)
throws ParseException
{
Parser p = choose(lexer);
if (p == null)
throw new ParseException(lexer.peek(0));
else
res.add(p.parse(lexer));
}
protected boolean match(Lexer lexer) throws ParseException {
return choose(lexer) != null;
}
protected Parser choose(Lexer lexer) throws ParseException {
for (Parser p: parsers)
if (p.match(lexer))
return p;
return null;
}
protected void insert(Parser p) {
Parser[] newParsers = new Parser[parsers.length + 1];
newParsers[0] = p;
System.arraycopy(parsers, 0, newParsers, 1, parsers.length);
parsers = newParsers;
}
}
protected static class Repeat extends Element {
protected Parser parser;
protected boolean onlyOnce;
protected Repeat(Parser p, boolean once) { parser = p; onlyOnce = once; }
protected void parse(Lexer lexer, List<ASTree> res)
throws ParseException
{
while (parser.match(lexer)) {
ASTree t = parser.parse(lexer);
if (t.getClass() != ASTList.class || t.numChildren() > 0)
res.add(t);
if (onlyOnce)
break;
}
}
protected boolean match(Lexer lexer) throws ParseException {
return parser.match(lexer);
}
}
protected static abstract class AToken extends Element {
protected Factory factory;
protected AToken(Class<? extends ASTLeaf> type) {
if (type == null)
type = ASTLeaf.class;
factory = Factory.get(type, Token.class);
}
protected void parse(Lexer lexer, List<ASTree> res)
throws ParseException
{
Token t = lexer.read();
if (test(t)) {
ASTree leaf = factory.make(t);
res.add(leaf);
}
else
throw new ParseException(t);
}
protected boolean match(Lexer lexer) throws ParseException {
return test(lexer.peek(0));
}
protected abstract boolean test(Token t);
}
protected static class IdToken extends AToken {
HashSet<String> reserved;
protected IdToken(Class<? extends ASTLeaf> type, HashSet<String> r) {
super(type);
reserved = r != null ? r : new HashSet<String>();
}
protected boolean test(Token t) {
return t.isIdentifier() && !reserved.contains(t.getText());
}
}
protected static class NumToken extends AToken {
protected NumToken(Class<? extends ASTLeaf> type) { super(type); }
protected boolean test(Token t) { return t.isNumber(); }
}
protected static class StrToken extends AToken {
protected StrToken(Class<? extends ASTLeaf> type) { super(type); }
protected boolean test(Token t) { return t.isString(); }
}
protected static class Leaf extends Element {
protected String[] tokens;
protected Leaf(String[] pat) { tokens = pat; }
protected void parse(Lexer lexer, List<ASTree> res)
throws ParseException
{
Token t = lexer.read();
if (t.isIdentifier())
for (String token: tokens)
if (token.equals(t.getText())) {
find(res, t);
return;
}
if (tokens.length > 0)
throw new ParseException(tokens[0] + " expected.", t);
else
throw new ParseException(t);
}
protected void find(List<ASTree> res, Token t) {
res.add(new ASTLeaf(t));
}
protected boolean match(Lexer lexer) throws ParseException {
Token t = lexer.peek(0);
if (t.isIdentifier())
for (String token: tokens)
if (token.equals(t.getText()))
return true;
return false;
}
}
protected static class Skip extends Leaf {
protected Skip(String[] t) { super(t); }
protected void find(List<ASTree> res, Token t) {}
}
public static class Precedence {
int value;
boolean leftAssoc; // left associative
public Precedence(int v, boolean a) {
value = v; leftAssoc = a;
}
}
public static class Operators extends HashMap<String,Precedence> {
private static final long serialVersionUID = 1580735370084704878L;
public static boolean LEFT = true;
public static boolean RIGHT =
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