如何使用 ANTLR4 创建和操作抽象语法树 (AST)？

使用 ANTLR4 创建 AST：实用指南

抽象语法树 (AST) 的概念可能令人望而生畏，但 ANTLR4 提供了构建有效的机制。本文将指导您完成从自定义语法创建 AST 的过程，包括使用访问者提取和操作数据。

构建语法

首先，定义你的语法。对于此示例，我们将用 Java 创建一个简单的数学语法：

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
    ;

创建 AST 节点

接下来，定义 AST 节点。这些自定义节点将代表我们的数学表达式的结构：

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; }

将 CST 转换为 AST

访问者允许我们转换生成的具体语法树 (CST)通过 ANTLR 转换为 AST。 BuildAstVisitor 类将执行此转换：

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) { ... }
}

使用 AST

构建 AST 后，我们可以使用访问者来遍历和评估它。 EvaluateExpressionVisitor 将执行此任务：

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) { ... }
}

将其全部放在一起

最后，Main 类将所有内容联系在一起并提示用户输入：

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);
        }
    }
}

通过执行以下步骤，您可以使用 ANTLR4 有效地创建和操作 AST。这一强大的功能为构建复杂的语言处理器和其他应用程序提供了坚实的基础。

以上是如何使用 ANTLR4 创建和操作抽象语法树 (AST)？的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！