简单算术示例上的 ANTLR4 访问者模式

Question

我是一个完整的ANTLR4新手，所以请原谅我的无知。 我遇到了这个演示文稿，其中定义了一个非常简单的算术表达式语法。 看起来像：

grammar Expressions;

start : expr ;

expr  : left=expr op=('*'|'/') right=expr #opExpr
      | left=expr op=('+'|'-') right=expr #opExpr
      | atom=INT #atomExpr
      ;

INT   : ('0'..'9')+ ;

WS    : [ \t\r\n]+ -> skip ;

这很棒，因为它将生成一个非常简单的二叉树，可以使用幻灯片中解释的访问者模式遍历它，例如，这是访问expr的函数：

public Integer visitOpExpr(OpExprContext ctx) {
  int left = visit(ctx.left);
  int right = visit(ctx.right);
  String op = ctx.op.getText();
  switch (op.charAt(0)) {
    case '*': return left * right;
    case '/': return left / right;
    case '+': return left + right;
    case '-': return left - right;
    default: throw new IllegalArgumentException("Unkown opeator " + op);
  }
}

我想添加的下一件事是支持括号。 所以我修改了expr如下：

expr  : '(' expr ')'                      #opExpr
      | left=expr op=('*'|'/') right=expr #opExpr
      | left=expr op=('+'|'-') right=expr #opExpr
      | atom=INT #atomExpr
      ;

不幸的是，上面的代码失败了，因为当遇到括号时，三个属性op 、 left和right都为空（NPE 失败）。

我想我可以通过定义一个新属性来解决这个问题，例如， parenthesized='(' expr ')' ，然后在访问者代码中处理它。 但是，在我看来，用一个完整的额外节点类型来表示括号中的表达式似乎有点过分了。 一个更简单但更丑陋的解决方案是在visitOpExpr方法的开头添加以下代码行：

if (ctx.op == null) return visit(ctx.getChild(1)); // 0 and 2 are the parentheses!

我完全不喜欢上面的内容，因为它非常脆弱并且高度依赖于语法结构。

我想知道是否有办法告诉 ANTLR 只是“吃”括号并将表达式视为孩子。 在那儿？ 有一个更好的方法吗？

注意：我的最终目标是扩展示例以包含本身可以包含算术表达式的布尔表达式，例如(2+4*3)/10 >= 11 ，即关系 (<,>,==,~ =,etc.) 之间的算术表达式可以定义一个原子布尔表达式。 这是直截了当的，我已经草拟了语法，但我对括号有同样的问题，即，我需要能够编写类似的东西（我还将添加对变量的支持）：

((2+4*x)/10 >= 11) | ( x>1 & x<3 )

编辑：修正了括号表达式的优先级，括号总是有更高的优先级。

Answer 1

当然，只是标记不同。 毕竟，替代'(' expr ')'不是#opExpr ：

expr  : left=expr op=('*'|'/') right=expr #opExpr
      | left=expr op=('+'|'-') right=expr #opExpr
      | '(' expr ')'                      #parenExpr
      | atom=INT                          #atomExpr
      ;

在你的访问者中，你会做这样的事情：

public class EvalVisitor extends ExpressionsBaseVisitor<Integer> {

    @Override
    public Integer visitOpExpr(@NotNull ExpressionsParser.OpExprContext ctx) {
        int left = visit(ctx.left);
        int right = visit(ctx.right);
        String op = ctx.op.getText();
        switch (op.charAt(0)) {
            case '*': return left * right;
            case '/': return left / right;
            case '+': return left + right;
            case '-': return left - right;
            default: throw new IllegalArgumentException("Unknown operator " + op);
        }
    }

    @Override
    public Integer visitStart(@NotNull ExpressionsParser.StartContext ctx) {
        return this.visit(ctx.expr());
    }

    @Override
    public Integer visitAtomExpr(@NotNull ExpressionsParser.AtomExprContext ctx) {
        return Integer.valueOf(ctx.getText());
    }

    @Override
    public Integer visitParenExpr(@NotNull ExpressionsParser.ParenExprContext ctx) {
        return this.visit(ctx.expr());
    }

    public static void main(String[] args) {
        String expression = "2 * (3 + 4)";
        ExpressionsLexer lexer = new ExpressionsLexer(CharStreams.fromString(expression));
        ExpressionsParser parser = new ExpressionsParser(new CommonTokenStream(lexer));
        ParseTree tree = parser.start();
        Integer answer = new EvalVisitor().visit(tree);
        System.out.printf("%s = %s\n", expression, answer);
    }
}

如果你运行上面的类，你会看到以下输出：

2 * (3 + 4) = 14

Answer 2

我已经将上面移植到 Python Visitor 甚至Python Listener

Python 监听器

from antlr4 import *
from arithmeticLexer import arithmeticLexer
from arithmeticListener import arithmeticListener
from arithmeticParser import arithmeticParser
import sys

##  grammar arithmetic;
##  
##  start : expr ;
##  
##  expr  : left=expr op=('*'|'/') right=expr #opExpr
##        | left=expr op=('+'|'-') right=expr #opExpr
##        | '(' expr ')'                      #parenExpr
##        | atom=INT                          #atomExpr
##        ;
##  
##  INT   : ('0'..'9')+ ;
##  
##  WS    : [ \t\r\n]+ -> skip ;

import codecs
import sys

def dump(obj):
  for attr in dir(obj):
    print("obj.%s = %r" % (attr, getattr(obj, attr)))

def is_number(s):
    try:
        float(s)
        return True
    except ValueError:
        return False


class arithmeticPrintListener(arithmeticListener):

    def __init__(self):
        self.stack = []

    # Exit a parse tree produced by arithmeticParser#opExpr.
    def exitOpExpr(self, ctx:arithmeticParser.OpExprContext):

        print('exitOpExpr INP',ctx.op.text,ctx.left.getText(),ctx.right.getText())

        op = ctx.op.text

        opchar1=op[0]
        right= self.stack.pop()
        left= self.stack.pop()

        if opchar1 == '*':
           val = left * right 
        elif opchar1 == '/':
           val = left / right 
        elif opchar1 == '+':
           val = left + right 
        elif opchar1 == '-':
           val = left - right
        else:
           raise ValueError("Unknown operator " + op) 

        print("exitOpExpr OUT",opchar1,left,right,val)

        self.stack.append(val)


    # Exit a parse tree produced by arithmeticParser#atomExpr.
    def exitAtomExpr(self, ctx:arithmeticParser.AtomExprContext):
         val=int(ctx.getText())
         print('exitAtomExpr',val)
         self.stack.append(val)

def main():
    #lexer = arithmeticLexer(StdinStream())
    expression = "(( 4 - 10 ) * ( 3 + 4 )) / (( 2 - 5 ) * ( 3 + 4 ))"
    lexer = arithmeticLexer(InputStream(expression))
    stream = CommonTokenStream(lexer)
    parser = arithmeticParser(stream)
    tree = parser.start()
    printer = arithmeticPrintListener()
    walker = ParseTreeWalker()
    walker.walk(printer, tree)

if __name__ == '__main__':
    main()

Python访问者

from antlr4 import *
from arithmeticLexer import arithmeticLexer
from arithmeticVisitor import arithmeticVisitor
from arithmeticParser import arithmeticParser
import sys
from pprint import pprint


##  grammar arithmetic;
##  
##  start : expr ;
##  
##  expr  : left=expr op=('*'|'/') right=expr #opExpr
##        | left=expr op=('+'|'-') right=expr #opExpr
##        | '(' expr ')'                      #parenExpr
##        | atom=INT                          #atomExpr
##        ;
##  
##  INT   : ('0'..'9')+ ;
##  
##  WS    : [ \t\r\n]+ -> skip ;

import codecs
import sys

class EvalVisitor(arithmeticVisitor):
    def visitOpExpr(self, ctx):

        #print("visitOpExpr",ctx.getText())

        left = self.visit(ctx.left)
        right = self.visit(ctx.right)
        op = ctx.op.text;

        # for attr in dir(ctx.op): ########### BEST 
        #   print("ctx.op.%s = %r" % (attr, getattr(ctx.op, attr)))
        #print("visitOpExpr",dir(ctx.op),left,right)

        opchar1=op[0]
        if opchar1 == '*':
           val = left * right 
        elif opchar1 == '/':
           val = left / right 
        elif opchar1 == '+':
           val = left + right 
        elif opchar1 == '-':
           val = left - right
        else:
           raise ValueError("Unknown operator " + op) 
        print("visitOpExpr",opchar1,left,right,val)
        return val 

    def visitStart(self, ctx):
        print("visitStart",ctx.getText())
        return self.visit(ctx.expr())

    def visitAtomExpr(self, ctx):
        print("visitAtomExpr",int(ctx.getText()))
        return int(ctx.getText())

    def visitParenExpr(self, ctx):
        print("visitParenExpr",ctx.getText())
        return self.visit(ctx.expr())

def main():
    #lexer = arithmeticLexer(StdinStream())
    expression = "(( 4 - 10 ) * ( 3 + 4 )) / (( 2 - 5 ) * ( 3 + 4 ))"
    lexer = arithmeticLexer(InputStream(expression))
    stream = CommonTokenStream(lexer)
    parser = arithmeticParser(stream)
    tree = parser.start()
    answer = EvalVisitor().visit(tree) 
    print(answer)

if __name__ == '__main__':
    main()