arithmeticanalysis.cpp

算法:编译原理中心自顶向下的算术表达式分析.just enjoy it.

#include<iostream>
#include<string>
#include<cstdlib>
#include<cctype>
#include<csetjmp>

#define EXP_LEN    100                       //定义输入字符缓冲区的长度

/*------------出错代码的宏定义--------------*/
#define INVALID_CHAR_TAIL 0            //表达式后跟有非法字符
#define CHAR_AFTER_RIGHT 1           //右括号后连接非法字符
#define LEFT_AFTER_NUM  2             //数字后非法直接连接左括号
#define INVALID_CHAR_IN  3              //表达式中含有非法字符
#define NO_RIGHT   4                         //缺少右括号
#define EMPTY_BRACKET  5              //括号内无表达式
#define UNEXPECTED_END  6            //预期外的算术表达式结束

using namespace std;

const string ErrCodeStr[]=                   //表达式出错信息
{
	"表达式后跟有非法字符！",
		"右括号后连接非法字符！",
		"数字后非法直接连接左括号！",
		"表达式中含有非法字符！",
		"缺少右括号！",
		"括号内无表达式或表达式不完整！",
		"表达式非法结束或表达式不完整！"
};

static char expr[EXP_LEN];                 //算术表达式输入字符缓冲区
static int pos;                                     //字符指示器标志：用来保存正在分析的字符的位置
static jmp_buf errjb;                            //出错跳转缓冲器

//********以下是函数声明*********
//产生式“E -> T+E | T-E | T”的函数，用来分析加减算术表达式。
int E_AddSub(); 
//产生式“T -> F*T | F/T | F”的函数，用来分析乘除算术表达式。
int T_MulDiv(); 
//产生式“F -> i | (E)”的函数，用来分析数字和括号内的表达式。
int F_Number();
//出错处理函数，可以指出错误位置，出错信息。
void Error(int ErrCode);

int main()
{
	int ans;                                          //保存算术表达式的计算结果
	bool quit=false;                               //是否退出计算
	
	do
	{
		//在此设定一个跳转目标，如果本程序的其他函数调用longjmp，
		//执行指令就跳转到这里，从这里继续执行。
		if(setjmp(errjb)==0)                       //如果没有错误
		{
			pos=0;               //初始化字符指示器为0，即指向输入字符串的第一个字符。
			
			cout<<"请输入一个算术表达式（输入“Q”或“q”退出）："<<endl;
			cin>>expr;                                //输入表达式，填充表达式字符缓冲区。
			
			if(expr[0]=='q'||expr[0]=='Q')
				//检查第一个字符，是否退出？
				quit=true;
			
			else
			{
				//调用推导式“E -> T+E | T-E | T”的函数，
				//从起始符号“E”开始推导。
				ans=E_AddSub();
				
				//此时，程序认为对表达式的语法分析已经完毕，下面判断出错的原因：
				
				//如果表达式中的某个右括号后直接跟着数字或其他字符，
				//则报错，因为数字i不属于FOLLOW(）)集。
				if(expr[pos-1]==')'&&expr[pos]!='\0')
					Error(CHAR_AFTER_RIGHT);
				
				//如果表达式中的某个数字或右括号后直接跟着左括号，
				//则报错，因为左括号不属于FOLLOW(E)集。
				if(expr[pos]=='(')
					Error(LEFT_AFTER_NUM);
				
				//如果结尾有其他非法字符
				if(expr[pos]!='\0')
					Error(INVALID_CHAR_TAIL);
				
				cout<<"计算得出表达式的值为："<<ans<<endl;
			}
		}
		else
		{
			//setjmp(errjb)!=0的情况：
			cout<<"请重新输入!"<<endl;
		}
	}
	while(!quit);
	
	return 0;
}

//产生式“E -> T+E | T-E | T”的函数，用来分析加减算术表达式。
//返回计算结果
int E_AddSub()
{
	int rtn=T_MulDiv();              //计算加减算术表达式的左元
	
	while(expr[pos]=='+'||expr[pos]=='-')
	{
		int op=expr[pos++];          //取字符缓冲区中当前位置的符号到op
		int opr2=T_MulDiv();          //计算加减算术表达式的右元
		
		//计算求值
		if(op=='+')                        //如果是"+"号
			rtn+=opr2;                      //则用加法计算
		else                                //否则（是"-"号）
			rtn-=opr2;                       //用减法计算
	}
	return rtn;
}

//推导式“T -> F*T | F/T | F”的函数，用来分析乘除算术表达式。
//返回计算结果
int T_MulDiv()
{
	int rtn=F_Number();          //计算乘除算术表达式的左元
	
	while(expr[pos]=='*'||expr[pos]=='/')
	{
		int op=expr[pos++];        //取字符缓冲区中当前位置的符号到op
		int opr2=F_Number();      //计算乘除算术表达式的右元
		
		//计算求值
		if(op=='*')                       //如果是"*"号
			rtn*=opr2;                     //则用乘法计算
		else                              //否则（是"\"号）
			rtn/=opr2;                     //用除法计算
	}
	return rtn;
}

//产生式“F -> i | (E)”的函数，用来分析数字和括号内的表达式。
int F_Number()
{
	int rtn;                            //声明存储返回值的变量
	
	//用产生式F->(E)推导：
	if(expr[pos]=='(')              //如果字符缓冲区当前位置的符号是"("
	{
		pos++;                         //则指示器加一指向下一个符号
		rtn=E_AddSub();           //调用产生式“E -> T+E | T-E | T”的分析函数
		
		if(expr[pos++]!=')')         //如果没有与"("匹配的")"
			Error(NO_RIGHT);        //则产生错误
		
		return rtn;
	} 
	
	
	if(isdigit(expr[pos]))        //如果字符缓冲区中当前位置的字符为数字
	{
		//则用产生式F -> i推导
		//把字符缓冲区中当前位置的字符串转换为整数
		rtn=atoi(expr+pos);
		//改变指示器的值，跳过字符缓冲区的数字部分，找到下一个输入字符。
		while(isdigit(expr[pos]))
			pos++;
	}
	else                                      //如果不是数字则产生相应的错误
	{
		if(expr[pos]==')')                    //如果发现一个")"
			Error(EMPTY_BRACKET);    //则是括号是空的，即括号内无算术表达式。
		else if(expr[pos]=='\0')           //如果此时输入串结束
			Error(UNEXPECTED_END);  //则算术表达式非法结束
		else
			Error(INVALID_CHAR_IN);    //否则输入字符串中含有非法字符
	}
	
	return rtn;
}

//出错处理函数，输入错误代码，可以指出错误位置，出错信息。
void Error(int ErrCode)
{
	cout<<'\r';                       //换行
	while(pos--)
		cout<<' ';                      //打印空格，把指示错误的"^"移到输入字符串的出错位置
	cout<<"^ 语法错误 ！！！  "
		<<ErrCodeStr[ErrCode] //输出错误信息
		<<endl<<'\a';                //发出警报音
	
	longjmp(errjb,1);            //跳转到main()函数中的setjmp调用处，并设置setjmp(errjb)的返回值为1
}