从零开始写个编译器吧 - TerminalSymbol.java 与 NonTerminalSymbol.java

java 10 2016-02-29 13:03
女装

首先是 TerminalSymbol.java 即终结符。

package com.taozeyu.taolan.analysis;

import java.util.HashSet;

import com.taozeyu.taolan.analysis.Token.Type;

public class TerminalSymbol {

    @SuppressWarnings("serial")
    private final static HashSet<Type> careValueTypeSet = new HashSet<Type>() {{
        add(Type.Keyword);
        add(Type.Sign);
    }};

    static final TerminalSymbol Empty = new TerminalSymbol(null, null);

    public final Type type;
    public final String value;
    final boolean careValue;
    
    TerminalSymbol(Type type, String value) {
        this.type = type;
        this.value = value;
        this.careValue = careValueTypeSet.contains(type);
    }
    
    boolean isEmpty() {
        return this.type == null;
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        boolean isEquals = false;
        if(obj instanceof TerminalSymbol) {
            TerminalSymbol other = (TerminalSymbol) obj;
            isEquals = isEquals(this.type, other.type);
            if(isEquals & careValue) {
                isEquals = isEquals(this.value, other.value);
            }
        }
        return isEquals;
    }
    
    private boolean isEquals(Object o1, Object o2) {
        boolean isEquals = false;
        if(o1 == null & o2 == null) {
            isEquals = true;
        } else if(o1 != null & o2 != null) {
            isEquals = o1.equals(o2);
        }
        return isEquals;
    }
    
    @Override
    public int hashCode() {
        int hashCode = getHashCode(this.type);
        if(careValue) {
            hashCode ^= getHashCode(this.value);
        }
        return hashCode;
    }
    
    private int getHashCode(Object obj) {
        int hashCode = 0;
        if(obj != null) {
            hashCode = obj.hashCode();
        }
        return hashCode;
    }

    @Override
    public String toString() {
        String str;
        if(this.value != null) {
            str = " “" + this.value + "”";
        } else {
            if(this.type != null) {
                str = this.type.toString();
            } else {
                str = "ε";
            }
        }
        return str;
    }
}

对于 Parser 而言,终结符 Terminal Symbol 与 Tokenizer 的 Token 是对应的。特别的,对于以上代码:

import com.taozeyu.taolan.analysis.Token.Type;

这里非终结符的类型(Type)我就直接用了 Token.java 中定义的内部枚举类啦。

特别的,

@SuppressWarnings("serial")
private final static HashSet<Type> careValueTypeSet = new HashSet<Type>() {{
    add(Type.Keyword);
    add(Type.Sign);
}};

这里将 Keyword、Sign 这两种类型归于 careValueType。这是什么意思呢?容我稍微说明一下。

对于 Parser 中的终结符,即便它无法继续展开,但该终结符也并非就只能表示唯一的内容。例如,对于一个终结符,已知它是 Identifier,那么它实际上对应的字符串可能是 "hello_world" 或者 "accountBuilder" 之类的。这些内容,我将其称之为终结符的值 value。

显然,Parser 分析语法树的时候根本就不关心 Identifier 的值是什么,因为 Tokenizer 的工作就是将 Token 提取出来并识别其类型,以便让 Parser 无需关心琐碎的内容。

因此,我们就知道了,每一个终结符都对应一类 Token。

但是,对于 Keyword 和 Sign 而言,它的值却影响 Parser 分析语法树。例如 Sign 的值取 “+” 还是 “*” 会让生成的语法树完全不一样。

换句话说,在定义终结符的时候,我应该为每一个 Sign 单独归于一个类型,而不是将它们统称为一个类型。同样的道理适用于 Keyword 类型。

但是,就我个人而言,将 Keyword 和 Sign 拆分成多个类型未免有些繁琐,而且不好维护。于是我在这里做了一点取巧,将终结符分为 careValueType 型和非 careValueType 型。前者(目前有且仅有 Keyword、Sign) Parser 在识别它们的时候,不仅要考虑它们的 type,还要考虑它们的 value。而后者, Parser 仅考虑它们的 type,而 value 会被忽视。

具体请参考前面代码中的如下函数:

  • equals

  • hashCode

最后,我定义了一个特殊的非终结符:

static final TerminalSymbol Empty = new TerminalSymbol(null, null);

用来描述 ε。但是这个符号仅仅用于 Parser 初始化阶段,在 Parser 编译源代码的时候这个符号是用不上的。

然后是 NonTerminalSymbol.java 即非终结符。

package com.taozeyu.taolan.analysis;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;

class NonTerminalSymbol {

    static enum Exp {
        //TODO 
    }
    
    final Exp exp;
    Character sign = null;
    
    final ArrayList<Object[]> expansionList = new ArrayList<>();
    final ArrayList<TerminalSymbol> banList = new ArrayList<>();
    
    final ArrayList<HashSet<TerminalSymbol>> firstSetList = new ArrayList<>();
    final HashSet<TerminalSymbol> firstSet = new HashSet<>();

    NonTerminalSymbol(Exp exp) {
        this.exp = exp;
    }
    
    NonTerminalSymbol ban(TerminalSymbol...args) {
        for(TerminalSymbol node:args) {
            banList.add(node);
        }
        return this;
    }
    
    NonTerminalSymbol or(Object...args) {
        expansionList.add(args);
        return this;
    }
    
    NonTerminalSymbol sign(char sign) {
        this.sign = sign;
        return this;
    }

    @Override
    public String toString() {
        String str = String.valueOf(exp);
        if(sign != null) {
            str += "(" + sign + ")";
        }
        return str;
    }
}

这个类实际上更多的是用来描述非终结符的产生式的。

对于一个非终结符的产生式:

A → abc | de | fg

对于非终结符 A,其对象的 expansionList 字段则会表现成如下形式。

对于里面的 Object 数组,其元素可能为 终结符对象(TerminalSymbol)、非终结符对象(NonTerminalSymbol)、或表达式枚举对象(Exp)。

expansionList  = new ArrayList<>() {{

    add(new Object[] { a, b, c});
    add(new Object[] { d, e});
    add(new Object[] { f, g});
}};

其中表达式枚举对象,就是代码中 //TODO 要填写的部分。

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