Bagaimanakah saya boleh mencipta dan memanipulasi pokok sintaks abstrak (AST) menggunakan ANTLR4?

Mencipta AST dengan ANTLR4: Panduan Praktikal

Konsep pokok sintaks abstrak (AST) boleh menjadi menakutkan, tetapi ANTLR4 menyediakan mekanisme yang berkesan untuk membinanya. Artikel ini akan membimbing anda melalui proses mencipta AST daripada tatabahasa tersuai, termasuk menggunakan pelawat untuk mengekstrak dan memanipulasi data.

Membina Tatabahasa

Pertama, tentukan tatabahasa anda. Untuk contoh ini, kami akan mencipta tatabahasa matematik mudah dalam Java:

grammar Math;

compileUnit
    :   expr EOF
    ;

expr
    :   '(' expr ')'                         # parensExpr
    |   op=('+'|'-') expr                    # unaryExpr
    |   left=expr op=('*'|'/') right=expr    # infixExpr
    |   left=expr op=('+'|'-') right=expr    # infixExpr
    |   func=ID '(' expr ')'                 # funcExpr
    |   value=NUM                            # numberExpr
    ;

Mencipta Nod AST

Seterusnya, tentukan nod AST. Nod tersuai ini akan mewakili struktur ungkapan matematik kami:

abstract class ExpressionNode {}
abstract class InfixExpressionNode extends ExpressionNode { ExpressionNode left, right; }
class AdditionNode extends InfixExpressionNode {}
class SubtractionNode extends InfixExpressionNode {}
class MultiplicationNode extends InfixExpressionNode {}
class DivisionNode extends InfixExpressionNode {}
class NegateNode extends ExpressionNode { ExpressionNode innerNode; }
class FunctionNode extends ExpressionNode { Func<Double, Double> function; ExpressionNode argument; }
class NumberNode extends ExpressionNode { Double value; }

Menukar CST kepada AST

Pelawat membenarkan kami mengubah pokok sintaks konkrit (CST) yang dihasilkan oleh ANTLR ke dalam AST. Kelas BuildAstVisitor akan melakukan transformasi ini:

class BuildAstVisitor extends MathBaseVisitor<ExpressionNode> {
    @Override
    public ExpressionNode visitCompileUnit(MathParser.CompileUnitContext context) { return visit(context.expr()); }

    @Override public ExpressionNode visitNumberExpr(MathParser.NumberExprContext context) { ... }
    @Override public ExpressionNode visitParensExpr(MathParser.ParensExprContext context) { ... }
    @Override public ExpressionNode visitInfixExpr(MathParser.InfixExprContext context) { ... }
    @Override public ExpressionNode visitUnaryExpr(MathParser.UnaryExprContext context) { ... }
    @Override public ExpressionNode visitFuncExpr(MathParser.FuncExprContext context) { ... }
}

Bekerja dengan AST

Setelah AST dibina, kita boleh menggunakan pelawat untuk melintasi dan menilainya. EvaluateExpressionVisitor akan melaksanakan tugas ini:

class EvaluateExpressionVisitor extends AstVisitor<Double> {
    @Override
    public Double visitAdditionNode(AdditionNode node) { ... }
    @Override
    public Double visitSubtractionNode(SubtractionNode node) { ... }
    @Override
    public Double visitMultiplicationNode(MultiplicationNode node) { ... }
    @Override
    public Double visitDivisionNode(DivisionNode node) { ... }
    @Override
    public Double visitNegateNode(NegateNode node) { ... }
    @Override
    public Double visitFunctionNode(FunctionNode node) { ... }
    @Override
    public Double visitNumberNode(NumberNode node) { ... }
}

Menyatukan Semua

Akhir sekali, kelas Utama mengikat segala-galanya dan menggesa pengguna untuk input:

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            String exprText = ...; // Read input from the user

            // Parse the input and use the visitors to create and manipulate the AST

            Double value = ...; // Evaluate the AST using the `EvaluateExpressionVisitor`

            System.out.println("= " + value);
        }
    }
}

Dengan mengikut langkah ini, anda boleh mencipta dan memanipulasi AST dengan berkesan menggunakan ANTLR4. Ciri berkuasa ini menyediakan asas yang kukuh untuk membina pemproses bahasa yang kompleks dan aplikasi lain.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimanakah saya boleh mencipta dan memanipulasi pokok sintaks abstrak (AST) menggunakan ANTLR4?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!