7

まず、Boost VariantまたはUtreeのいずれかを使用する方がはるかに簡単な場合は、それらを使用して解決し、別のトピックでそれらの問題を解決しようとします。しかし、私は以下のようなツリーを構築できるようにしたいと思っています。

背景、問題に直接進みたい場合は無視してください。次のようなものを解析する式ツリーを構築できるようにしたいと思います。

"({a} == 0) && ({b} > 5)"

または標準的な数学式

"(2 * a) + b"

次に、ツリーを評価する前に、aとbを定義します。次のようになります。

a = 10;
double val = myExpression->Evaluate();

私の問題は、文字列を解析して式ツリーに組み込む試みを構築しようとしたときに発生します。抽象クラス「Expression」を使用して、「Variable」、「Constant」、「Binary」の式を派生させています(単項も実行しますが、問題には影響しません。ルールを使用してツリーに追加する際に問題が発生し続けます。 、だから私は明らかに何か間違ったことをしている。私は属性の周りに頭を包むのに苦労している。

私のツリーは次のとおりです(Tree.h):

class BinaryExpression;
typedef double (*func)(double, double);

class Expression
{
public:
    virtual double Evaluate() = 0;
};

class BinaryExpression : public Expression
{
private:
    Expression* lhs;
    Expression* rhs;
    func method;

    double Evaluate();

public:
    BinaryExpression(void);
    BinaryExpression(char op, Expression* lhs, Expression* rhs);
    BinaryExpression(char op);
    void operator()(Expression* lhs, Expression* rhs);
};

class ConstantExpression : public Expression
{
private:
    double value;
public:
    ConstantExpression(void);
    ConstantExpression(char op);
    ConstantExpression(double val);

    double Evaluate();
};

// Require as many types as there are fields in expression?
static double a;
static double b;
class VariableExpression : public Expression
{
private:
    char op;

public:
    VariableExpression(char op);

    double Evaluate();
};

BOOST_FUSION_ADAPT_STRUCT(
    BinaryExpression,
    (Expression*, lhs)
    (Expression*, rhs)
    (func, method)
)

BOOST_FUSION_ADAPT_STRUCT(
    VariableExpression,
    (char, op)
)

BOOST_FUSION_ADAPT_STRUCT(
    ConstantExpression,
    (double, op)
)

Tree.cpp

typedef double (*func)(double, double);

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// BINARY EXPRESSION
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

BinaryExpression::BinaryExpression(void) {}

BinaryExpression::BinaryExpression(char op, Expression* lhs, Expression* rhs)
{
    this->lhs = lhs;
    this->rhs = rhs;

    // Example, methods are held in another header
    if (op == '+')
        method = Add;
    else if (op == '-')
        method = Subtract;

}

double BinaryExpression::Evaluate()
{
    return method(lhs->Evaluate(), rhs->Evaluate());
}

BinaryExpression::BinaryExpression(char op)
{
    if (op == '+')
        method = Add;
    else if (op == '-')
        method = Subtract;
}

void BinaryExpression::operator()(Expression* lhs, Expression* rhs)
{
    this->lhs = lhs;
    this->rhs = rhs;
}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// CONSTANT EXPRESSION
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

ConstantExpression::ConstantExpression() {}

ConstantExpression::ConstantExpression(char op)
{
    this->value = op - 48;
}
ConstantExpression::ConstantExpression(double val)
{
    value = val;
}

double ConstantExpression::Evaluate()
{
    return value;
}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// VARIABLE EXPRESSION
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

VariableExpression::VariableExpression(char op)
{
    this->op = op;
}

double VariableExpression::Evaluate()
{
    // a and b are defined in the header, and are used to fill in the variables we     want to evaluate
    if (op == 'a')
        return a;
    if (op == 'b')
        return b;
    return 0;
}

今、私が手動でツリーを構築する場合、それはすべてうまく機能するので、それが構造化される方法に問題があるとは思わない。

これがGrammar.hです(さまざまなことを試したところからたくさんのコメントがあり、それらを削除することもできますが、試したこと/どこに行きたいかを示す価値があるかもしれません)

#include "Tree.h"

#include <boost/spirit/include/qi.hpp>
#include <boost/spirit/include/phoenix_function.hpp>

namespace qi = boost::spirit::qi;
namespace ascii = boost::spirit::ascii;

qi::_1_type _1;
qi::_2_type _2;

// Pass functions to boost
boost::phoenix::function<BinaryExpression> plus = BinaryExpression('+');
boost::phoenix::function<BinaryExpression> minus = BinaryExpression('-');

template <typename Iterator>
struct ExpressionParser : qi::grammar<Iterator, BinaryExpression(), ascii::space_type>
{
    ExpressionParser() : ExpressionParser::base_type(expression)
    {
        qi::_3_type _3;
        qi::_4_type _4;

        qi::char_type char_;
        qi::uint_type uint_;
        qi::_val_type _val;
        qi::raw_type raw;
        qi::lexeme_type lexeme;
        qi::alpha_type alpha;
        qi::alnum_type alnum;
        qi::bool_type bool_;
        qi::double_type double_;


        expression = //?
            additive_expr                       [_val = _1]
            ;

        //equality_expr = 
        //      relational_expr >> 
        //      *(lit("==") > relational_expr)      [/*Semantice action to add to tree*/]
        //      ;

        additive_expr =
            primary_expr >>
            ( '+' > primary_expr)               [plus(_val, _1)]   
            | ( '-' > primary_expr)             [minus(_val, _1)]
            ;
        // Also tried "_val = plus(_1, _2)"

        primary_expr =
            constant                                [_val = _1]
            | variable                          [_val = _1]
            //| '(' > expression > ')'          [_val = _1]
            ;

        string %=
            '{' >> *(char_ - '}') >> '}'
            ;

        // Returns ConstantExpression
        constant =
            double_                                 [_val = _1];

        // Returns VariableExpression
        variable =
            char_                                   [_val = _1]
            ;
    }

    // constant expression = double
    // variable expression = string
    qi::rule<Iterator, BinaryExpression(), ascii::space_type>
        expression;

    qi::rule<Iterator, BinaryExpression(), ascii::space_type>
        // eventually will deal with all these rules
        equality_expr,
        relational_expr,        
        logical_expr,
        additive_expr,
        multiplicative_expr,
        primary_expr
            ;

    qi::rule<Iterator, ConstantExpression(), ascii::space_type>
        constant
        ;

    qi::rule<Iterator, VariableExpression(), ascii::space_type>
        variable
        ;

    qi::rule<Iterator, std::string(), ascii::space_type>
        string
        ;
};

ですから、これは本当にハッキングされていますが、うまくいけば、私が達成しようとしていることを示すでしょう。アドバイスやヒントをいただければ幸いです。誰かがバリアントやutreeを使用せずにこのようなツリーを構築した例はありますか?

また、慣例が破られた場合は申し訳ありませんが、私のフォーマットでは、できるだけ読みやすくするようにしました。

4

1 に答える 1

11

(再帰的な)バリアントに対するあなたの不満が何であるかは明確ではありませんが、動的に割り当てられたノードを使用して「昔ながらの」ツリー構築を使用したいというあなたの希望に沿ったバリエーションを次に示します。

あなたの文法における演算子の優先順位の問題を意図的に回避しました。

私がどのように

  • shared_ptr を使用してユビキタスなメモリ リークを削除しました ( TR1 ライブラリがない場合はBoostを使用できます)。
  • 特定の BinaryExpression インスタンスをフェニックスの怠惰なアクターとして誤って再利用することを削除しました。代わりに、makebinary今は地元の俳優を作りました。
  • 演算子のチェーン (1+2+5+6-10) がサポートされるようになったことに注意してください。

    additive_expr =
        primary_expr                         [ _val = _1 ]
        >> *(char_("-+*/") >> primary_expr)  [ _val = makebinary(_1, _val, _2)]
        ;
    
  • {var}/*および(expr)サポートを追加しました

  • 表示用のシリアライゼーションを追加 ( Printvirtual メソッド、operator<<) (表示の便宜上、BinaryExpression は現在operatorの結果の代わりに を格納しmethodます)

  • したがって、BOOST_SPIRIT_DEBUG を使用できるようになりました (最初の行のコメントを外します)。
  • 名前を変更ExpressionしましたAbstractExpression(およびデコンストラクターを保護しました)
  • 名前をに変更PrimaryExpressionしましたExpression(これが主な式のデータ型になりました)
  • 単純に変数をstaticマップ に格納する方法を示します
  • はるかに少ないFusion 構造体の適応を使用します(今のところのみvariable)
  • テンプレート化されたコンストラクターのトリックを使用して、解析された異なる型から式を非常に簡単に構築できるようにします。

    struct Expression : AbstractExpression {
        template <typename E>
        Expression(E const& e) : _e(make_from(e)) { } // cloning the expression
        // ...
    };
    

    効率的にサポートするには十分です。

    primary_expr =
          ( '(' > expression > ')' )         [ _val = _1 ]
        | constant                           [ _val = _1 ]
        | variable                           [ _val = _1 ]
        ;
    
  • 楽しみのために、さらにいくつかのテストケースが含まれています。

    Input:                3*8 + 6
    Expression:           Expression(BinaryExpression(BinaryExpression(ConstantExpression(3) * ConstantExpression(8)) + ConstantExpression(6)))
    Parse success:        true
    Remaining unparsed:  ''
    (a, b):               0, 0
    Evaluation result:    30
    ----------------------------------------
    Input:                3*(8+6)
    Expression:           Expression(BinaryExpression(ConstantExpression(3) * BinaryExpression(ConstantExpression(8) + ConstantExpression(6))))
    Parse success:        true
    Remaining unparsed:  ''
    (a, b):               0, 0
    Evaluation result:    42
    ----------------------------------------
    Input:                0x1b
    Expression:           Expression(ConstantExpression(27))
    Parse success:        true
    Remaining unparsed:  ''
    (a, b):               0, 0
    Evaluation result:    27
    ----------------------------------------
    Input:                1/3
    Expression:           Expression(BinaryExpression(ConstantExpression(1) / ConstantExpression(3)))
    Parse success:        true
    Remaining unparsed:  ''
    (a, b):               0, 0
    Evaluation result:    0.333333
    ----------------------------------------
    Input:                .3333 * 8e12
    Expression:           Expression(BinaryExpression(ConstantExpression(0.3333) * ConstantExpression(8e+12)))
    Parse success:        true
    Remaining unparsed:  ''
    (a, b):               0, 0
    Evaluation result:    2.6664e+12
    ----------------------------------------
    Input:                (2 * a) + b
    Expression:           Expression(BinaryExpression(BinaryExpression(ConstantExpression(2) * VariableExpression('a')) + VariableExpression('b')))
    Parse success:        true
    Remaining unparsed:  ''
    (a, b):               10, 7
    Evaluation result:    27
    ----------------------------------------
    Input:                (2 * a) + b
    Expression:           Expression(BinaryExpression(BinaryExpression(ConstantExpression(2) * VariableExpression('a')) + VariableExpression('b')))
    Parse success:        true
    Remaining unparsed:  ''
    (a, b):               -10, 800
    Evaluation result:    780
    ----------------------------------------
    Input:                (2 * {a}) + b
    Expression:           Expression(BinaryExpression(BinaryExpression(ConstantExpression(2) * VariableExpression('a')) + VariableExpression('b')))
    Parse success:        true
    Remaining unparsed:  ''
    (a, b):               -10, 800
    Evaluation result:    780
    ----------------------------------------
    Input:                {names with spaces}
    Expression:           Expression(VariableExpression('names with spaces'))
    Parse success:        true
    Remaining unparsed:  ''
    (a, b):               0, 0
    Evaluation result:    0
    ----------------------------------------
    

完全なコード

// #define BOOST_SPIRIT_DEBUG
// #define BOOST_RESULT_OF_USE_DECLTYPE
// #define BOOST_SPIRIT_USE_PHOENIX_V3

#include <cassert>
#include <memory>
#include <iostream>
#include <map>

struct AbstractExpression;
typedef std::shared_ptr<AbstractExpression> Ptr;

struct AbstractExpression {
    virtual ~AbstractExpression() {}
    virtual double Evaluate() const = 0;
    virtual std::ostream& Print(std::ostream& os) const = 0;

    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, AbstractExpression const& e)
        { return e.Print(os); }

    protected: AbstractExpression() {}
};

template <typename Expr> // general purpose, static Expression cloner
    static Ptr make_from(Expr const& t) { return std::make_shared<Expr>(t); }

struct BinaryExpression : AbstractExpression 
{
    BinaryExpression() {}

    template<typename L, typename R>
    BinaryExpression(char op, L const& l, R const& r) 
        : _op(op), _lhs(make_from(l)), _rhs(make_from(r)) 
    {}

    double Evaluate() const {
        func f = Method(_op);
        assert(f && _lhs && _rhs);
        return f(_lhs->Evaluate(), _rhs->Evaluate());
    }

  private:
    char _op;
    Ptr _lhs, _rhs;

    typedef double(*func)(double, double);

    static double Add(double a, double b)      { return a+b; }
    static double Subtract(double a, double b) { return a-b; }
    static double Multuply(double a, double b) { return a*b; }
    static double Divide(double a, double b)   { return a/b; }

    static BinaryExpression::func Method(char op)
    {
        switch(op) {
            case '+': return Add;
            case '-': return Subtract;
            case '*': return Multuply;
            case '/': return Divide;
            default:  return nullptr;
        }
    }
    std::ostream& Print(std::ostream& os) const
        { return os << "BinaryExpression(" << *_lhs << " " << _op << " " << *_rhs << ")"; }
};

struct ConstantExpression : AbstractExpression {
    double value;
    ConstantExpression(double v = 0) : value(v) {}

    double Evaluate() const { return value; }

    virtual std::ostream& Print(std::ostream& os) const
        { return os << "ConstantExpression(" << value << ")"; }
};

struct VariableExpression : AbstractExpression {
    std::string _name;

    static double& get(std::string const& name) {
        static std::map<std::string, double> _symbols;
        return _symbols[name];
        /*switch(name) {
         *    case 'a': static double a; return a;
         *    case 'b': static double b; return b;
         *    default:  throw "undefined variable";
         *}
         */
    }

    double Evaluate() const { return get(_name); }

    virtual std::ostream& Print(std::ostream& os) const
        { return os << "VariableExpression('" << _name << "')"; }
};

struct Expression : AbstractExpression
{
    Expression() { }

    template <typename E>
    Expression(E const& e) : _e(make_from(e)) { } // cloning the expression

    double Evaluate() const { assert(_e); return _e->Evaluate(); }

    // special purpose overload to avoid unnecessary wrapping
    friend Ptr make_from(Expression const& t) { return t._e; }
  private:
    Ptr _e;
    virtual std::ostream& Print(std::ostream& os) const
        { return os << "Expression(" << *_e << ")"; }
};

//Tree.cpp

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// BINARY EXPRESSION
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//#include "Tree.h"
#include <boost/spirit/include/qi.hpp>
#include <boost/spirit/include/phoenix.hpp>
#include <boost/fusion/adapted.hpp>

BOOST_FUSION_ADAPT_STRUCT(VariableExpression, (std::string, _name))

namespace qi    = boost::spirit::qi;
namespace ascii = boost::spirit::ascii;
namespace phx   = boost::phoenix;

// Pass functions to boost
template <typename Iterator>
struct ExpressionParser : qi::grammar<Iterator, Expression(), ascii::space_type> 
{
    struct MakeBinaryExpression {
        template<typename,typename,typename> struct result { typedef BinaryExpression type; };

        template<typename C, typename L, typename R>
            BinaryExpression operator()(C op, L const& lhs, R const& rhs) const 
            { return BinaryExpression(op, lhs, rhs); }
    };

    phx::function<MakeBinaryExpression> makebinary;

    ExpressionParser() : ExpressionParser::base_type(expression) 
    {
        using namespace qi;
        expression =
            additive_expr                        [ _val = _1]
            ;

        additive_expr =
            primary_expr                         [ _val = _1 ]
            >> *(char_("-+*/") >> primary_expr)  [ _val = makebinary(_1, _val, _2)]
            ;

        primary_expr =
              ( '(' > expression > ')' )         [ _val = _1 ]
            | constant                           [ _val = _1 ]
            | variable                           [ _val = _1 ]
            ;

        constant = lexeme ["0x" >> hex] | double_ | int_;
        string   = '{' >> lexeme [ *~char_("}") ] > '}';
        variable = string | as_string [ alpha ];

        BOOST_SPIRIT_DEBUG_NODE(expression);
        BOOST_SPIRIT_DEBUG_NODE(additive_expr);

        BOOST_SPIRIT_DEBUG_NODE(primary_expr);
        BOOST_SPIRIT_DEBUG_NODE(constant);
        BOOST_SPIRIT_DEBUG_NODE(variable);
        BOOST_SPIRIT_DEBUG_NODE(string);
    }

    qi::rule<Iterator, Expression()        , ascii::space_type> expression;
    qi::rule<Iterator, Expression()        , ascii::space_type> additive_expr;

    qi::rule<Iterator, Expression()        , ascii::space_type> primary_expr;
    qi::rule<Iterator, ConstantExpression(), ascii::space_type> constant;
    qi::rule<Iterator, VariableExpression(), ascii::space_type> variable;
    qi::rule<Iterator, std::string()       , ascii::space_type> string;
};

void test(const std::string input, double a=0, double b=0)
{
    typedef std::string::const_iterator It;
    ExpressionParser<It> p;

    Expression e;
    It f(input.begin()), l(input.end());
    bool ok = qi::phrase_parse(f,l,p,ascii::space,e);

    std::cout << "Input:                "  << input            << "\n";
    std::cout << "Expression:           "  << e                << "\n";
    std::cout << "Parse success:        "  << std::boolalpha   << ok << "\n";
    std::cout << "Remaining unparsed:  '"  << std::string(f,l) << "'\n";

    std::cout << "(a, b):               "  << a << ", " << b   << "\n";

    VariableExpression::get("a") = a;
    VariableExpression::get("b") = b;
    std::cout << "Evaluation result:    "  << e.Evaluate()     << "\n";
    std::cout << "----------------------------------------\n";
}

int main() 
{
    test("3*8 + 6"); 
    test("3*(8+6)"); 
    test("0x1b"); 
    test("1/3"); 
    test(".3333 * 8e12");
    test("(2 * a) + b",    10,   7);
    test("(2 * a) + b",   -10, 800);
    test("(2 * {a}) + b", -10, 800);
    test("{names with spaces}");
}
于 2012-10-25T01:36:30.323 に答える