C++程序设计语言(特别版) -- 一个桌面计算器

前言

• 这里要介绍各种语句和表达式，将通过一个桌面计算器的程序做些事情，该计算器提供四种座位浮点数的中缀运算符的标准算术运算。
• 这个计算器由四个部分组成：一个分析器，一个输入函数，一个符号表和一个驱动程序。

分析器

program:
    END
    expr_list END //END表示输入结束
expr_list:
    expression PRINT // PRINT表示分号
    expression PRINT expr_list
expression:
    expression + term
    expression - term
    term
term:
    term / primary
    term * primary
    primary
primary:
    NUMBER
    NAME
    NAME = expression
    - primary
    (expression)

• 语法分析器采用通常的递归下降的风格。终结符由词法分析程序get_token()识别，而非终结符由语法分析函数expr(),term()和prim()识别。一旦一个表达式的两个运算对象都知道，就立即对这个表达式求值。
• 个人觉得分析器就像是定义程序能接受什么输入，而这里采用递归的形式，例如program代表程序，program可以接受END符号或者expr_list END，而expr_list又继续递归下去可以由其他的组成，直到可以得到一个结束情况。

总代码

#include<iostream>
#include<string>
#include<map>
#include<cctype>
using namespace std;

// 将token用他们的字符所对应的整数表示，这样做既方便有效，
// 又能帮助使用排错系统的人。
enum Token_value {
    NAME, NUMBER, END, PLUS='+',
    MINUS='-', MUL='*', DIV='/',
    PRINT=';', ASSIGN='=', LP='(', RP=')',
};
Token_value curr_tok = PRINT;

double expr(bool);
double term(bool);
double prim(bool);
Token_value get_token();
double error(const string&);
map<string, double> table;

int no_of_errors;

int main()
{
    table["pi"] = 3.1415924535;
    table["e"] = 2.178;

    while(cin) {
        get_token();
        if(curr_tok == END) break;
        if(curr_tok == PRINT) continue;
        cout<<expr(false)<<'\n';
    }
    return no_of_errors;
}

// 每个分析器都有一个bool参数，
// 指明该函数是否需要调用get_token()去取得下一个参数
// expr处理加减，一直到不是加减返回left
double expr(bool get) {
    double left = term(get);
    for(;;) {
        switch (curr_tok){
        case PLUS:
            left += term(true);
            break;
        case MINUS:
            left += term(true);
            break;
        default:
            return left;
        }
    }
}

// 函数term处理乘除，采用的方式与expr()处理方法一样
double term(bool get) {
    double left = prim(get);
    for(;;) {
        switch (curr_tok){
        case MUL:
            left *= prim(true);
            break;
        case DIV:
            if (double d = prim(true)) {
                left /= d;
                break;
            }
            return error("divide by 0");
        default:
            return left;
        }
    }
}

double number_value;
string string_value;

// prim处理初等项的方式很像expr和term
double prim(bool get) {
    if (get) get_token();

    switch(curr_tok) {
    case NUMBER: {
        double v = number_value;
        get_token();
        return v;
    }
    case NAME: {
        double& v = table[string_value];
        if (get_token() == ASSIGN) v = expr(true);
        return v;
    }
    case MINUS:
        return -prim(true);
    case LP: {
        double e = expr(true);
        if (curr_tok != RP) return error(" ) expected");
        get_token();
        return e;
    }
    default:
        return error("primary expected");
    }
}

Token_value get_token() {
    char ch;
    
    do { // 低级输入，改进输入
        if(!cin.get(ch)) return curr_tok = END;
    } while(ch != '\n' && isspace(ch));

    switch(ch) {
    case 0:
        return curr_tok=END;
    case '\n':
        return curr_tok=PRINT;
    case '+':
    case '-':
    case '*':
    case '/':
    case ';':
    case '(':
    case ')':
    case '=':
        return curr_tok = Token_value(ch);
    case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
    case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
    case '.':
        cin.putback(ch);
        cin>>number_value;
        return curr_tok = NUMBER;
    default:
        if (isalpha(ch)) {
            string_value = ch;
            while(cin.get(ch) && isalnum(ch)) string_value.push_back(ch);
            cin.putback(ch);
            return curr_tok = NAME;
        }
        error("bad token");
        return curr_tok = PRINT;
    }
}

double error(const string& s) {
    no_of_errors ++;
    cerr<<"error: "<<s<<'\n';
    return 1;
}

扩展

• 自己的代码只是简单的拼接，这里发现一个更好的博客。