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2024 iThome 鐵人賽

DAY 11
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貧道採用 Rust 法咒來撰寫零版編譯器,以下展示其分詞器實作。

類型定義

首先,寫出合適的類型來表達詞的種類:

// Rust 慣以駝峰式命名類型
// 漢語無大小寫,本作慣例以全形英文字母O來當類型的開頭
// Rust 管制識別符的字元組成,不允許 ◉、⦿、☯︎ 等等萬國碼,故採用常見的全形O來代替。
#[derive(Debug)]
enum O運算子 {
    加,
    減,
    乘,
    除,
}

#[derive(Debug)]
pub enum O詞 {
    元,
    左括號,
    右括號,
    運算子(O運算子),
    等,
    音界,
    數字(i64),
    變數(String),
}

接下來,就是把上一篇文定義好的狀態機刻出來了,觀察狀態轉移的出邊,字符能分為四類,為此貧道寫了以下輔助函數備用:

enum O字類 {
    特殊符號,
    數字,
    元,
    其他, // 也就是 x
}

fn 字類(字: &char) -> O字類 {
    match 字 {
        '+' | '-' | '*' | '/' | '=' | '(' | ')' | '・' | '\n' => {
            O字類::特殊符號
        }
        '元' => O字類::元,
        '1' | '2' | '3' | '4' | '5' | '6' | '7' | '8' | '9' | '0' => {
            O字類::數字
        }
        _ => O字類::其他,
    }
}

想模擬狀態機,最簡單的方法是:定義一個狀態變數,建好狀態轉移表。狀態機啟動時將狀態變數設為初始值,接下來根據接收到的字元,以及建好的表進行狀態轉移直到字元流結束。

貧道在此用了稍微不同的寫法,將每個狀態都以一個函式來表達(除了單字詞的情況太簡單,跟起點態的函數寫在一起),函式根據當前字元呼叫下個狀態函式。

這種寫法不用額外宣告一個變數當狀態,當下呼叫到哪個函式,狀態機的狀態就是該函式對應的狀態,也可以說狀態其實藏在函式調用棧裡。

pub struct O分詞器 {
    字流: VecDeque<char>,
}

impl O分詞器 {
    pub fn new(源碼: String) -> Self {
        O分詞器 {
            字流: 源碼.chars().collect(),
        }
    }

    fn 起點態(&mut self) -> Option<O詞> {
        let 字 = self.字流.pop_front()?;
        match 字 {
            '+' => Some(O詞::運算子(O運算子::加)),
            '-' => Some(O詞::運算子(O運算子::減)),
            '*' => Some(O詞::運算子(O運算子::乘)),
            '/' => Some(O詞::運算子(O運算子::除)),
            '=' => Some(O詞::等),
            '(' => Some(O詞::左括號),
            ')' => Some(O詞::右括號),
            '・' => Some(O詞::音界),
            '\n' => Some(O詞::換行),
            '元' => self.元態(),
            '1' | '2' | '3' | '4' | '5' | '6' | '7' | '8' | '9' | '0' => {
                self.數字態(字.to_string())
            }
            _ => self.變數態(字.to_string()),
        }
    }
    fn 元態(&mut self) -> Option<O詞> {
        let 字 = self.字流.front()?;
        match 字類(字) {
            O字類::元 | O字類::數字 | O字類::其他 => {
                self.變數態("元".to_string())
            }
            _ => Some(O詞::元),
        }
    }
    fn 數字態(&mut self, mut 前綴: String) -> Option<O詞> {
        let 字 = self.字流.front()?;
        match 字類(字) {
            O字類::數字 => {
                前綴.push(self.字流.pop_front()?);
                self.數字態(前綴)
            }
            O字類::其他 => {
                前綴.push(self.字流.pop_front()?);
                self.變數態(前綴)
            }
            _ => {
                let 數 = crate::全形處理::數字::字串轉整數(&前綴);
                Some(O詞::數字(數))
            }
        }
    }
    fn 變數態(&mut self, mut 前綴: String) -> Option<O詞> {
        let 字 = self.字流.front()?;
        match 字類(字) {
            O字類::元 | O字類::數字 | O字類::其他 => {
                前綴.push(self.字流.pop_front()?);
                self.變數態(前綴)
            }
            _ => Some(O詞::變數(前綴)),
        }
    }

    pub fn 分詞(mut self) -> Vec<O詞> {
        let mut 詞列: Vec<O詞> = Vec::new();
        while self.字流.front().is_some() {
            match self.起點態() {
                Some(詞) => {
                    詞列.push(詞);
                }
                None => {
                    panic!("分詞錯誤");
                }
            }
        }
        詞列
    }
}

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