昨天看到 王博煒 Blog中《五進(jìn)制》這 篇文章。其中關(guān)于5進(jìn)制到10進(jìn)制的轉(zhuǎn)換自然沒有什么意思，這篇文章給的代碼主要是討論如何進(jìn)行表達(dá)式分析和計(jì)算的。作者自制了一個(gè)Stack，并且用其 形成了兩個(gè)堆棧分別用于存儲(chǔ)數(shù)值和運(yùn)算符。比較典型的表達(dá)式處理的方法。從實(shí)現(xiàn)上看，代碼有些臃腫，而且必要的優(yōu)化很少，另外就是沒有充分利用標(biāo)準(zhǔn)提供的 便利。比如那個(gè)Stack完全沒有必要自制，STL提供的std::stack<T>可以很好的完成任務(wù)。

而今天我要做的 是，使用boost::spirit來實(shí)現(xiàn)同樣的表達(dá)式分析和計(jì)算。眾所周知，boost是C++中質(zhì)量很高的庫，被稱為準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)庫，因?yàn)槠浯嬖诘囊粋€(gè)很重 要的目的就是為下一代C++庫提供預(yù)案。目前已經(jīng)有大量的boost庫成為了C++標(biāo)準(zhǔn)庫的一部分。我現(xiàn)在要用的是Boost的Spirit庫。這個(gè)庫可以直接在C++代碼中撰寫EBNF。學(xué)過編譯原理的朋友應(yīng)該對(duì)此都很熟悉，這是一種比堆棧更靈活的解析表達(dá)式甚至程序的方式。

如果我們要處理四則運(yùn)算的表達(dá)式，那么我們只需要在C++中寫入下列EBNF的定義：

group = '(' >> expression >> ')'; factor = integer | group; term = factor >> *(('*' >> factor) | ('/' >> factor)); expression = term >> *(('+' >> term) | ('-' >> term));

我們就構(gòu)成了這個(gè)表達(dá)式的格式定義，它可以很輕松的處理下列表達(dá)式的運(yùn)算：

12345 -12345 +12345 1 + 2 1 * 2 1/2 + 3/4 1 + 2 + 3 + 4 1 * 2 * 3 * 4 (1 + 2) * (3 + 4) (-1 + 2) * (3 + -4) 1 + ((6 * 200) - 20) / 6 (1 + (2 + (3 + (4 + 5))))

很簡(jiǎn)單吧？

使用過yacc或者*lex的朋友對(duì)這類定義肯定很熟悉。但是所不同的是，他們都是讓用戶寫一個(gè)模板，然后用yacc或者*lex處理模板生成相應(yīng)語言的程序。程序臃腫且很難閱讀。而且由于不是自己寫的程序，調(diào)整起來總要經(jīng)過一步手續(xù)，比較繁瑣。

而 使用C++的朋友則不用有這種煩惱，Boost的Spirit充分利用了C++強(qiáng)大的語法功能。我們可以直接在程序中寫入上述的表達(dá)式定義，然后我們的程 序就支持這些表達(dá)式的處理了。不需要任何額外的程序處理。所需要的僅僅是include一些頭文件而已。是的，僅僅是include一些頭文件。不要擔(dān)心 需要安裝什么額外的東西，或者需要鏈接什么庫，因?yàn)镾pirit的實(shí)現(xiàn)完全是頭文件組成的，我們不需要鏈接任何庫。把boost的頭文件路徑放到編譯期 中，直接編譯就ok了。很輕巧。

下面就是我用Boost Spirit實(shí)現(xiàn)的四則運(yùn)算表達(dá)式的代碼，由于我的重點(diǎn)是表達(dá)式的解析和計(jì)算，因此我沒有特別處理五進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換問題。但是添加起來顯然不麻煩。我 只給出了一個(gè)五進(jìn)制整數(shù)部分的輸出。如果表達(dá)式出錯(cuò)，可以直接用箭頭指出哪里有錯(cuò)。很方便調(diào)試：） 而且代碼量是原文章的五分之一。編譯后也僅僅是35KB，也不是很臃腫的。

大家多了解標(biāo)準(zhǔn)庫，多了解Boost，C++的編碼也是很有趣味的。

#include <boost/config/warning_disable.hpp> #include <boost/spirit/include/qi.hpp> #include <boost/spirit/include/phoenix_operator.hpp> #include <iostream> #include <string> #include <cmath> #include <limits> using namespace boost::spirit; using namespace boost::spirit::qi; using namespace boost::spirit::ascii; using namespace boost::spirit::arg_names; template <typename Iterator> struct calculator : grammar<Iterator, double(), space_type> { calculator() : calculator::base_type(expression) { expression = term[_val = _1] >> *( ('+' >> term[_val += _1]) | ('-' >> term[_val -= _1]) ); term = factor[_val = _1] >> *( ('*' >> factor[_val *= _1]) | ('/' >> factor[_val /= _1]) ); factor = double_[_val = _1] | '(' >> expression[_val = _1] >> ')' | ('-' >> factor[_val = -_1]) | ('+' >> factor[_val = _1]); } rule<Iterator, double(), space_type> expression, term, factor, number; }; // http://www.jb.man.ac.uk/~slowe/cpp/itoa.html std::string itoa(int value, int base) { const int MAX_DIGITS = 35; const char* DIGITS = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"; std::string buf; buf.reserve( MAX_DIGITS ); // Pre-allocate enough space. if (base < 2 || base > 36) return buf; int quotient = value; do { buf.push_back(DIGITS[ std::abs(quotient % base) ]); quotient /= base; } while ( quotient ); if ( value < 0) buf.push_back('-'); std::reverse( buf.begin(), buf.end() ); return buf; } int main(int argc, char* argv[]) { std::cout << "請(qǐng)輸入一個(gè)表達(dá)式，如：3+2.5*(6-25/4)-8.32" << std::endl << std::endl; std::cout << "或輸入q退出。" << std::endl << std::endl; std::cout << "> "; calculator<std::string::const_iterator> calc; std::string str; double result; while (std::getline(std::cin, str)) { if (str.empty() || str[0] == 'q' || str[0] == 'Q') break; std::string::const_iterator iter = str.begin(); std::string::const_iterator end = str.end(); bool r = phrase_parse(iter, end, calc, result, space); if (r && iter == end) { std::cout << "輸入語法正確，表達(dá)式的值為："; if (result == std::numeric_limits<double>::infinity()) std::cout << "∞"; else if (result == std::numeric_limits<double>::quiet_NaN()) std::cout << "結(jié)果非數(shù)值"; else { std::cout << result << std::endl; std::cout << "整數(shù)部分轉(zhuǎn)換為5進(jìn)制為：" << itoa(static_cast<int>(result), 5); } std::cout << std::endl; } else { std::cout << "[輸入的表達(dá)式錯(cuò)誤]" << std::endl; std::cout << str << std::endl; std::cout << std::string(iter - str.begin(), '-') << "^" << std::endl; } std::cout << std::endl << "> "; } return 0; }

運(yùn)行結(jié)果如下：

請(qǐng)輸入一個(gè)表達(dá)式，如：3+2.5*(6-25/4)-8.32 或輸入q退出。 > 3+2.5*(6-25/4)-8.32 輸入語法正確，表達(dá)式的值為：-5.945 整數(shù)部分轉(zhuǎn)換為5進(jìn)制為：-10 > -6 輸入語法正確，表達(dá)式的值為：-6 整數(shù)部分轉(zhuǎn)換為5進(jìn)制為：-11 > 6 輸入語法正確，表達(dá)式的值為：6 整數(shù)部分轉(zhuǎn)換為5進(jìn)制為：11 > 1/0 輸入語法正確，表達(dá)式的值為：∞ > 23 + 4 ((5)-3* 6) + (-1) [輸入的表達(dá)式錯(cuò)誤] 23 + 4 ((5)-3* 6) + (-1) -------^ > 23 + 4 ( ( 5-3*6) +1) [輸入的表達(dá)式錯(cuò)誤] 23 + 4 ( ( 5-3*6) +1) -------^ > 23 + 4 + ( -5 *3) 輸入語法正確，表達(dá)式的值為：12 整數(shù)部分轉(zhuǎn)換為5進(jìn)制為：22 >

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/dancefire/archive/2009/02/04/1985872.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的也谈表达式分析和计算的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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