我们如何使用 Boost.Spirit 解析 C 中的布尔表达式来创建树结构，同时尊重运算符优先级？

解析 C 语言中的布尔表达式

简介

我们的目标是创建一个解析器，将布尔表达式转换为树结构，尊重运算符优先级规则（不是、和、异或、或)。

标记化

首先，我们将定义正则表达式来匹配表达式中的不同标记：

• 变量：一个或多个字母的序列字符
• 运算符：“和”、“或”、“异或”、“非”
• 括号：“(”和“) “

using namespace boost::spirit::qi;
typedef std::string var;
qi::rule<std::string::const_iterator, var(), qi::space_type> var_ = qi::lexeme[+alpha];
qi::rule<std::string::const_iterator, std::string(), qi::space_type> operator_ = 
    keywords("and" | "or" | "xor" | "not");
qi::rule<std::string::const_iterator, char(), qi::space_type> parenthesis_ = qi::char_("()[]");

语法规则

然后，我们定义语法规则来组合标记：

• 表达式： 以括号表达式、变量或“not”开头，后跟表达式
• 子表达式： 遵循优先级规则（not、and、 xor, or)

qi::rule<std::string::const_iterator, expr(), qi::space_type> expression_ = (
    '(' >> expression_ >> ')'
) | var_ | operator_ >> expression_;

qi::rule<std::string::const_iterator, expr(), qi::space_type> sub_expression_ = 
    expression_ >> *operator_ >> expression_;

解析

为了解析表达式，我们使用 boost::spiritphrase_parse 函数，它尝试将整个输入字符串与语法规则进行匹配.

std::string input = "(a and b) xor (c and d)";
auto it = input.begin();
auto end = input.end();
expr parsed_expression;

bool success = phrase_parse(it, end, expression_, qi::space, parsed_expression);

if (success && it == end) {
    std::cout << "Parse successful!" << std::endl;
} else {
    std::cerr << "Parse failed!" << std::endl;
}

构建树

解析表达式后，我们可以构建树结构。这是一个示例实现：

typedef std::vector<expr> expr_set;
expr_set nodes;

void create_node(const expr& sub_expr) {
    if (sub_expr.is<std::string>()) {
        nodes.push_back(sub_expr.get<std::string>());
    } else {
        nodes.push_back(expr_set{sub_expr.get<expr_set>()});
    }
}

void build_tree(const expr& root) {
    if (root.is<std::string>()) {
        nodes.push_back(root.get<std::string>());
    } else {
        expr_set sub_expressions = root.get<expr_set>();
        for (const auto& sub_expr : sub_expressions) {
            create_node(sub_expr);
        }
    }
}

示例用法

input = "(a and b) xor (c and d)";
it = input.begin();
end = input.end();

if (phrase_parse(it, end, expression_, qi::space, parsed_expression)) {
    std::cout << "Parse successful!" << std::endl;
    build_tree(parsed_expression);
} else {
    std::cerr << "Parse failed!" << std::endl;
}

for (const auto& node : nodes) {
    std::cout << node << std::endl;
}

输出：

(
a
and
b
)
xor
(
c
and
d
)

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