如何使用 ANTLR4 建立和操作抽象語法樹 (AST)？

使用ANTLR4 創建AST：實用指南

抽象語法樹(AST) 的概念可能令人望而生畏，但ANTLR4 提供了構建有效的機制。本文將引導您從自訂語法建立 AST 的過程，包括使用訪客提取和操作資料。

建構語法

首先，定義你的語法。對於此範例，我們將用 Java 建立一個簡單的數學語法：

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
    ;

建立 AST 節點

接下來，定義 AST 節點。這些自訂節點將代表我們的數學表達式的結構：

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; }

將CST 轉換為AST

訪客允許我們轉換生成的具體語法樹(CST)透過ANTLR 轉換為AST。 BuildAstVisitor 類別將執行此轉換：

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

建構 AST 後，我們可以使用訪客來遍歷和評估它。 EvaluateExpressionVisitor 將執行此任務：

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) { ... }
}

將其全部放在一起

最後，Main 類別將所有內容聯繫在一起並提示用戶輸入：

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);
        }
    }
}

遵循這些步驟，您可以使用以下方法有效地建立和操作AST ANTLR4。這項強大的功能為建立複雜的語言處理器和其他應用程式提供了堅實的基礎。

以上是如何使用 ANTLR4 建立和操作抽象語法樹 (AST)？的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！