虚拟类作为带有 Spirit 的 AST 节点

Question

我正在和一个朋友一起研究一种语言的解释器，我们从一个我猜不是那么明智的决定开始：我们首先制作了所有要执行的元素（实际上是一个由不同类组成的树）；但是现在查看 boost 示例，我对如何合并两者感到很困惑。我知道从什么开始（语法），我知道要达到什么（实例化的类彼此拥有），我不知道如何达到它。

我们从没有变量的表达式开始，因此我们查看了精神计算器示例；但我不明白什么时候实例化元素。

表达项示例：

namespace exp
{
class op
    {
    private:
    public:
        virtual double exec(function_scope &fs);

    };

class operand : public op
    {
    private:
        double value;

    public:
        operand(double value);
        double exec(function_scope &fs);
    };

class op_bin : public op
    {
    private:
    public:
        op * ll;
        op* rr;
        op_bin(op* ll, op* rr);
        ~op_bin();
    };

namespace bin
    {
    class sum : public op_bin
        {
        public:
            sum(op* ll, op* rr);
            double exec(function_scope &fs);
        };
    }
}

忽略 exec 函数，它在运行时使用。

例如，代码 5 + (2 + 1) 的最终结果应为：

new exp::bin::sum(new exp::operand(5), new exp::bin::sum(new exp::operand(2), new exp::operand(1))

一旦我了解如何做到这一点，我实际上已经做到了。

Answer 1

好吧，我本来想写出你的问题有什么问题，但我去证明自己，制作你想要的东西并不难。

几个关键点：

• 我稍微修改、重命名并扩展了您的 ast 以使其工作并实际显示某些内容。
• 出于某种原因，Spirit 规则会复制一个属性（我认为这是一个错误），因此我unique_ptr使用 trait解决了这个问题。（在 1.70 中固定）
• 我不确定x3::omit那里是否真的需要（您可以删除除最后一个之外的所有内容并编译），但看起来它是 Spirit 中的另一个错误。
• make_node 看起来不可靠并且可能会以令人惊讶的方式崩溃，如果您愿意，您可以将其拆分为单独的一元/二元节点创建者。
• 在某些时候，您将希望使用有状态分配器来创建 ast 节点，通过将分配器注入解析器上下文应该非常简单。我把它留给你作为练习。

解析器：

#include <boost/spirit/home/x3.hpp>
#include <memory>
#include <iostream>

namespace ast
{

class expression
{
protected:
    expression() = default;
public:
    virtual ~expression() = default;
    expression(expression&& other) = delete;
    expression& operator=(expression&& other) = delete;

    virtual void print(std::ostream&) const = 0;

    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, expression const& node)
    {
        node.print(os);
        return os;
    }
};

class operand : public expression
{
    double value_;

public:
    constexpr operand(double value) : value_{value} {}
    void print(std::ostream& os) const override { os << value_; }
};

class op_bin : public expression
{
protected:
    std::unique_ptr<expression> left_, right_;

public:
    op_bin(std::unique_ptr<expression> left, std::unique_ptr<expression> right)
      : left_{ std::move(left) }, right_{ std::move(right) }
    {}

    op_bin(expression * left, expression * right)
        : left_{ left }, right_{ right }
    {}
};

class plus : public op_bin
{
public:
    using op_bin::op_bin;
    void print(std::ostream& os) const override
    { os << '(' << *left_ << " + " << *right_ << ')'; }
};

class minus : public op_bin
{
public:
    using op_bin::op_bin;
    void print(std::ostream& os) const override
    { os << '(' << *left_ << " - " << *right_ << ')'; }
};

class mul : public op_bin
{
public:
    using op_bin::op_bin;
    void print(std::ostream& os) const override
    { os << '(' << *left_ << " * " << *right_ << ')'; }
};

class div : public op_bin
{
public:
    using op_bin::op_bin;
    void print(std::ostream& os) const override
    { os << '(' << *left_ << " / " << *right_ << ')'; }
};

} // namespace ast

namespace grammar
{

namespace x3 = boost::spirit::x3;

template <typename T>
struct make_node_
{
    template <typename Context>
    void operator()(Context const& ctx) const
    {
        if constexpr (std::is_convertible_v<decltype(x3::_attr(ctx)), T>) {
            x3::_val(ctx) = std::make_unique<T>(std::move(x3::_attr(ctx)));
        }
        else {
            x3::_val(ctx) = std::make_unique<T>(std::move(x3::_val(ctx)), std::move(x3::_attr(ctx)));
        }
    }
};

template <typename T>
constexpr make_node_<T> make_node{};

using x3::double_;
using x3::char_;

x3::rule<class expression_r, std::unique_ptr<ast::expression>, true> const expression;
x3::rule<class prec1_r, std::unique_ptr<ast::expression>, true> const prec1;
x3::rule<class prec0_r, std::unique_ptr<ast::expression>, true> const prec0;

auto const expression_def =
    prec1
    >> *(   x3::omit[('+' > prec1)[make_node<ast::plus>]]
        |   x3::omit[('-' > prec1)[make_node<ast::minus>]]
        )
    ;

auto const prec1_def =
    prec0
    >> *(   x3::omit[('*' > prec0)[make_node<ast::mul>]]
        |   x3::omit[('/' > prec0)[make_node<ast::div>]]
        )
    ;

auto const prec0_def =
        x3::omit[double_[make_node<ast::operand>]]
    |   '(' > expression > ')'
    ;

BOOST_SPIRIT_DEFINE(
    expression
  , prec1
  , prec0
);

} // namespace grammar

#if BOOST_VERSION < 107000
namespace boost::spirit::x3::traits {

template <typename Attribute>
struct make_attribute<std::unique_ptr<Attribute>, std::unique_ptr<Attribute>>
  : make_attribute_base<std::unique_ptr<Attribute>>
{
    typedef std::unique_ptr<Attribute>& type;
    typedef std::unique_ptr<Attribute>& value_type;
};

} // namespace boost::spirit::x3::traits
#endif

int main()
{
    namespace x3 = boost::spirit::x3;

    std::string s = "1 + 2 * (3 - 4) / 5";
    std::unique_ptr<ast::expression> expr;
    if (auto iter = s.cbegin(); !phrase_parse(iter, s.cend(), grammar::expression, x3::space, expr)) {
        std::cout << "parsing failed";
    }
    else {
        if (iter != s.cend())
            std::cout << "partially parsed\n";
        std::cout << *expr << '\n';
    }
}

输出：

(1 + ((2 * (3 - 4)) / 5))