Мюррей Хилл - C++ Страница 16

Программа разбора для получения ввода использует функцию get_token(). Значение последнего вызова get_token() находится в переменной curr_tok; curr_tok имеет одно из значений перечисления token_value:

enum token_value (* NAME NUMBER END PLUS='+' MINUS='-' MUL='*' DIV='/' PRINT=';' ASSIGN='=' LP='(' RP=')' *); token_value curr_tok;

В каждой функции разбора предполагается, что было обращение к get_token(), и в curr_tok находится очередной символ, подлежащий анализу. Это позволяет программе разбора заглядывать на один лексический символ (лексему) вперед и заставляет функцию разбора всегда читать на одну лексему больше, чем используется правилом, для обработки которого она была вызвана. Каждая функция разбора вычисляет «свое» выражение и возвращает значение. Функция expr() обрабатывает сложение и вычитание; она состоит из простого цикла, который ищет термы для сложения или вычитания:

double expr() // складывает и вычитает (* double left = term();

for(;;) // ``навсегда`` switch(curr_tok) (* case PLUS: get_token(); // ест '+' left += term();

break; case MINUS: get_token(); // ест '-' left -= term(); break; default: return left; *) *)

Фактически сама функция делает не очень много. В манере, достаточно типичной для функций более высокого уровня в больших программах, она вызывает для выполнения работы другие функции. Заметьте, что выражение 2-3+4 вычисляется как (2-3)+ 4, как указано грамматикой.

Странная запись for(;;) – это стандартный способ задать бесконечный цикл. Можно произносить это как «навсегда»*. Это вырожденная форма оператора for, альтернатива – while(1). Выполнение оператора switch повторяется до тех пор, пока не будет найдено ни + ни -, и тогда выполняется оператор return в случае default.

– * игра слов: «for» – «forever» (навсегда). (прим. перев.)

Операции +=, -= используются для осуществления сложения и вычитания. Можно было бы не изменяя смысла программы использовать left=left+term() и left=left-term(). Однако left+= term() и left-=term() не только короче, но к тому же явно выражают подразумеваемое действие. Для бинарной операции @ выражение [email protected]=y означает [email protected] за исключением того, что x вычисляется только один раз. Это применимо к бинарным операциям

+ – * / % amp; ! ^ «„ “»

поэтому возможны следующие операции присваивания:

+= -= *= /= %= amp;= != ^= «„= “»=

Каждая является отдельной лексемой, поэтому a+ =1 является синтаксической ошибкой из-за пробела между + и =. (% является операцией взятия по модулю; amp;,! и ^ являются побитвыми операциями И, ИЛИ и исключающее ИЛИ; «„ и “» являются операциями левого и правого сдвига). Функции term() и get_token() должны быть описаны до expr().

Как организовать программу в виде набора файлов, обсудается в Главе 4. За одним исключением все описания в данной программе настольного калькулятора можно упорядочить так, чтобы все описывалось ровно один раз и до использования. Ислючением является expr(), которая обращается к term(), котрая обращается к prim(), которая в свою очередь обращается к expr(). Этот круг надо как-то разорвать;

Описание

double expr(); // без этого нельзя

перед prim() прекрасно справляется с этим.

Функция term() аналогичным образом обрабатывает умножние и сложение:

double term() // умножает и складывает (* double left = prim();

for(;;) switch(curr_tok) (* case MUL: get_token(); // ест '*' left *= prim(); break; case DIV: get_token(); // ест '/' double d = prim(); if (d == 0) return error(«деление на 0»); left /= d; break; default: return left; *) *)

Проверка, которая делается, чтобы удостовериться в том, что нет деления на ноль, необходима, поскольку результат дления на ноль неопределен и как правило является роковым. Функция error(char*) будет описана позже. Переменная d ввдится в программе там, где она нужна, и сразу же инициализруется. Во многих языках описание может располагаться только в голове блока. Это ограничение может приводить к довольно скверному искажению стиля программирования и/или излишним ошибкам. Чаще всего неинициализированные локальные переменные являются просто признаком плохого стиля; исключением являются переменные, подлежащие инициализации посредством ввода, и пременные векторного или структурного типа, которые нельзя удобно инициализировать одними присваиваниями*. Заметьте, что = является операцией присваивания, а == операцией сравнения.

– * В языке немного лучше этого с этими исключениями тоже надо бы справляться. (прим. автора)

Функция prim, обрабатывающая primary, написана в осноном в том же духе, не считая того, что немного реальной рабты в ней все-таки выполняется, и нет нужды в цикле, поскольку мы попадаем на более низкий уровень иерархии вызовов:

double prim() // обрабатывает primary (первичные) (* switch (curr_tok) (* case NUMBER: // константа с плавающей точкой get_token(); return number_value; case NAME: if (get_token() == ASSIGN) (* name* n = insert(name_string); get_token(); n-»value = expr(); return n-»value; *) return look(name-string)-»value; case MINUS: // унарный минус get_token(); return -prim(); case LP: get_token(); double e = expr(); if (curr_tok != RP) return error(«должна быть )»); get_token(); return e; case END: return 1; default:

return error(«должно быть primary»); *) *)

При обнаружении NUMBER (то есть, константы с плавающей точкой), возвращается его значение. Функция ввода get_token() помещает значение в глобальную переменную number_value. Ипользование в программе глобальных переменных часто указывает на то, что структура не совсем прозрачна, что применялась нкоторого рода оптимизация. Здесь дело обстоит именно так. Торетически лексический символ обычно состоит из двух частей: значения, определяющего вид лексемы (в данной программе token _value), и (если необходимо) значения лексемы. У нас имеется только одна простая переменная curr_tok, поэтому для хранения значения последнего считанного NUMBER понадобилась глобальная переменная переменная number_value. Это работает только потму, что калькулятор при вычислениях использует только одно число перед чтением со входа другого.

Так же, как значение последнего встреченного NUMBER хранится в number_value, в name_string в виде символьной строки хранится представление последнего прочитанного NAME. Перед тем, как что-либо сделать с именем, калькулятор должен заглнуть вперед, чтобы посмотреть, осуществляется ли присваивание ему, или оно просто используется. В обоих случаях надо спрвиться в таблице имен. Сама таблица описывается в #3.1.3; здесь надо знать только, что она состоит из элементов вида:

srtuct name (* char* string; char* next; double value; *)

где next используется только функциями, которые поддерживают работу с таблицей:

name* look(char*); name* insert(char*);

Обе возвращают указатель на name, соответствующее парметру – символьной строке; look() выражает недовольство, если имя не было определено. Это значит, что в калькуляторе можно использовать имя без предварительного описания, но первый раз оно должно использоваться в левой части присваивания.

3.1.2 Функция ввода

Чтение ввода – часто самая запутанная часть программы. Причина в том, что если программа должна общаться с человком, то она должна справляться с его причудами, условностями и внешне случайными ошибками. Попытки заставить человека вети себя более удобным для машины образом часто (и справедлво) рассматриваются как оскорбительные. Задача низкоуровневой программы ввода состоит в том, чтобы читать символы по одному и составлять из них лексические символы более высокого уроня. Далее эти лексемы служат вводом для программ более выского уровня. У нас ввод низкого уровня осуществляется get_token(). Обнадеживает то, что написание программ ввода низкого уровня не является ежедневной работой; в хорошей ситеме для этого будут стандартные функции.

Для калькулятора правила сознательно были выбраны такми, чтобы функциям по работе с потоками было неудобно эти правила обрабатывать; незначительные изменения в определении лексем сделали бы get_token() обманчиво простой. Первая сложность состоит в том, что символ новой строки

'\n' является для калькулятора существенным, а функции работы с потоками считают его символом пропуска. То есть, для этих функций '\n' значим только как ограничитель лексемы. Чтобы преодолеть это, надо проверять пропуски (пробел, символы тбуляции и т.п.):

char ch

do (* // пропускает пропуски за исключением '\n' if(!cin.get(ch)) return curr_tok = END; *) while (ch!='\n' amp; amp; isspace(ch));

Вызов cin.get(ch) считывает один символ из стандартного потока ввода в ch. Проверка if(!cin.get(ch)) не проходит в случае, если из cin нельзя считать ни одного символа. В этом случае возвращается END, чтобы завершить сеанс работы кальклятора. Используется операция ! (НЕ), поскольку get() возврщает в случае успеха ненулевое значение.

Функция (inline) isspace() из «ctype.h» обеспечивает стандартную проверку на то, является ли символ пропуском (#8.4.1); isspace(c) возвращает ненулевое значение, если c является символом пропуска, и ноль в противном случае. Прверка реализуется в виде поиска в таблице, поэтому использвание isspace() намного быстрее, чем проверка на отдельные символы пропуска; это же относится и к функциям isalpha(), isdigit() и isalnum(), которые используются в get_token().

После того, как пустое место пропущено, следующий символ используется для определения того, какого вида какого вида лексема приходит. Давайте сначала рассмотрим некоторые случаи отдельно, прежде чем приводить всю функцию. Ограничители лесем '\n' и ';' обрабатываются так:

switch (ch) (* case ';': case '\n': cin »» WS; // пропустить пропуск return curr_tok=PRINT;