C++程序設計語言(特別版) -- 一個桌面計算器

前言

• 這裏要介紹各類語句和表達式，將經過一個桌面計算器的程序作些事情，該計算器提供四種座位浮點數的中綴運算符的標準算術運算。
• 這個計算器由四個部分組成：一個分析器，一個輸入函數，一個符號表和一個驅動程序。

分析器

program:
    END
    expr_list END //END表示輸入結束
expr_list:
    expression PRINT // PRINT表示分號
    expression PRINT expr_list
expression:
    expression + term
    expression - term
    term
term:
    term / primary
    term * primary
    primary
primary:
    NUMBER
    NAME
    NAME = expression
    - primary
    (expression)

• 語法分析器採用一般的遞歸降低的風格。終結符由詞法分析程序get_token()識別，而非終結符由語法分析函數expr(),term()和prim()識別。一旦一個表達式的兩個運算對象都知道，就當即對這個表達式求值。
• 我的以爲分析器就像是定義程序能接受什麼輸入，而這裏採用遞歸的形式，例如program表明程序，program能夠接受END符號或者expr_list END，而expr_list又繼續遞歸下去能夠由其餘的組成，直到能夠獲得一個結束狀況。

總代碼

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

// 將token用他們的字符所對應的整數表示，這樣作既方便有效，
// 又能幫助使用排錯系統的人。
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;
}

// 每一個分析器都有一個bool參數，
// 指明該函數是否須要調用get_token()去取得下一個參數
// expr處理加減，一直到不是加減返回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;
        }
    }
}

// 函數term處理乘除，採用的方式與expr()處理方法同樣
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處理初等項的方式很像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 { // 低級輸入，改進輸入
        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;
}

擴展

• 本身的代碼只是簡單的拼接，這裏發現一個更好的博客。