Разбиение выражения на лексемы

Для того чтобы вычислять выражения, необходимо уметь разбивать их на отдельные составляющие. Например, выражение А * В - (W + 10) состоит из таких элементов: А, *, В, -, (, W, +, 10 и ). Каждый из них представляет единую неделимую часть выражения. В общем случае необходима функция, которая возвращает один за другим все элементы выражения. Эта функция также должна уметь пропускать пробелы и символы табуляции и определять конец выражения.

Каждый элемент выражения называется лексемой (token). Поэтому функция, возвращающая очередную лексему, часто называется get_token(). В этой функции используется глобальный указатель на строку с разбираемым выражением. В показанной здесь версии функции get_token() этот глобальный указатель называется prog. Переменная prog описана глобально, поскольку она должна сохранять свое значение между вызовами функции get_token() и быть доступной другим функциям. Помимо значения возвращаемой лексемы, необходимо знать ее тип. Для анализатора, разрабатываемого в данной главе, понадобятся только три типа: переменная, число и разделитель. Им соответствуют константы VARIABLE, NUMBER и DELIMITER, (DELIMITER используется как для операторов, так и для скобок.) Ниже приведен текст функции get_token() вместе с необходимыми глобальными описаниями, константами и вспомогательной функцией:

#define DELIMITER 1
#define VARIABLE  2
#define NUMBER    3

extern char *prog;  /* указатель на анализируемое выражение */
char token[80];
char tok_type;

/* Данная функция возвращает очередную лексему. */
void get_token(void)
{
  register char *temp;

  tok_type = 0;
  temp = token;
  *temp = '\0';

  if(!*prog) return; /* конец выражения */
  while(isspace(*prog)) ++prog;  /* пропустить пробелы, символы
                                    табуляции и пустой строки */

  if(strchr("+-*/%^=()", *prog)){
    tok_type = DELIMITER;
    /* продвинуться к следующему символу */
    *temp++ = *prog++;
  }
  else if(isalpha(*prog)) {
    while(!isdelim(*prog)) *temp++ = *prog++;
    tok_type = VARIABLE;
  }
  else if(isdigit(*prog)) {
    while(!isdelim(*prog)) *temp++ = *prog++;
    tok_type = NUMBER;
  }

  *temp = '\0';
}

/* Возвращает значение ИСТИНА, если с является раздилителем. */
int isdelim(char c)
{
  if(strchr(" +-/*%^=()", c) || c==9 || c=='\r' || c==0)
    return 1;
  return 0;
}

Давайте рассмотрим приведенные выше функции более подробно. После нескольких инициализаций функция get_token() проверяет, не достигнут ли символ конца строки ( '0' ), завершающий выражение. Если в выражении еще есть неразобранная часть, функция get_token() сначала пропускает ведущие пробелы, если они имеются. После этого переменная prog указывает на число, переменную, оператор или — если выражение завершалось пробелами — на символ конца строки ( '0' ). Если очередной символ является оператором, он возвращается в виде строки, хранимой в глобальной переменной token, а переменной tok_type, содержащей тип полученной лексемы, присваивается значение DELIMITER. Если же следующий символ является буквой, он считается именем переменной и возвращается в строковой переменной token. При этом tok_type получает значение VARIABLE. В случае, когда очередной символ является цифрой, считывается все число, причем оно помещается в переменную token, а его типом будет NUMBER. Наконец, если следующий символ не является ни одним из перечисленных выше, считается, что достигнут конец выражения. В этом случае token содержит пустую строку, возврат которой означает конец выражения.

Как уже было сказано ранее, чтобы не усложнять код этой функции, были опущены некоторые средства контроля за ошибками и сделаны некоторые допущения. Например, любой нераспознанный символ завершает выражение. Кроме того, в данной версии программы имена переменных могут иметь любую длину, но значащей является только первая буква. В соответствии с требованиями конкретной задачи вы можете усложнить средства контроля за ошибками и добавить другие подробности. Функцию get_token() можно доработать или модифицировать, чтобы она выбирала из входного выражения строки символов, числа других типов или лексемы другого типа.

Чтобы лучше понять принцип действия функции get_token(), ниже приведены возвращаемые ей лексемы и типы лексем для следующего входного выражения:

A + 100 - (B * C) /2

Следует помнить, что переменная token всегда содержит строку, завершающуюся символом конца строки ('0'), даже если эта строка состоит только из одного символа.