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如何使用C++编写的扫描器

2023-07-07 08:46:48 深夜i -- --

C++ 扫描器编写指南库函数

在计算机科学领域，扫描器（Scanner）是一种常用的程序，用于将输入的文本流转换为有意义的标记序列。C++编写的扫描器可以用于识别和分离各种类型的标记，包括关键字、操作符、函数、变量名等等。

编写C++的扫描器，需要涉及到以下几个步骤：

1. 定义语法规则，即确定需要识别的标记种类和对应的正则表达式。例如，要识别数字可以使用正则表达式：^[0-9]+(\.[0-9]+)?$，其中^表示开头，$表示末尾，+表示匹配前一个字符的一次或多次出现，\表示转义字符。

2. 定义Token类，用于存储扫描出的标记。Token类通常包括类型、值和源代码位置等属性。

3. 实现字符流读取器，用于从输入文件或者字符串中逐个读取字符，并将其用于标记的识别。

4. 实现扫描器类，包括公有的get_token函数，用于获取下一个标记，私有的identify_token函数，用于识别标记类型，以及存储词法分析结果的缓冲区等。

5. 在main函数中，初始化扫描器对象并逐个获取标记，直到所有输入被处理完毕。

下面是一个简单的示例，演示如何使用C++编写一个基本的数学表达式扫描器。该扫描器支持识别运算符、括号、数字和变量名等标记，并将其打印到控制台输出。


#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
enum TokenType Op;
class Token
{
public:
  TokenType type;
  std::string value;
  Token(TokenType t, std::string v): type(t), value(v) {}
};
class Scanner
{
private:
  std::string input;
  int pos;
  std::vector<Token> buffer;
  Token identify_token(std::string str)
  {
    std::regex op_exp("[\\+\\-\\*\\/]");
    std::regex num_exp("^[0-9]+(\\.[0-9]+)?$");
    std::regex var_exp("^[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*$");
    std::regex bkt_exp("[\\(\\)]");
    if (std::regex_match(str, op_exp))
    {
      return Token(TokenType::Op, str);
    }
    else if (std::regex_match(str, num_exp))
    {
      return Token(TokenType::Number, str);
    }
    else if (std::regex_match(str, var_exp))
    {
      return Token(TokenType::Variable, str);
    }
    else if (std::regex_match(str, bkt_exp))
    {
      return Token(TokenType::Bracket, str);
    }
    else
    {
      throw std::invalid_argument("invalid token: " + str);
    }
  }
public:
  Scanner(std::string s): input(s), pos(0) {}
  Token get_token()
  {
    if (pos < buffer.size())
    {
      return buffer[pos++];
    }
    else if (pos == buffer.size())
    {
      Token t = identify_token(input.substr(pos));
      buffer.push_back(t);
      pos++;
      return t;
    }
    else
    {
      throw std::out_of_range("end of input");
    }
  }
};
int main()
{
  std::string input = "(a + b) * 3.14 / c";
  Scanner scanner(input);
  try
  {
    while (true)
    {
      Token t = scanner.get_token();
      std::cout << t.type << ", " << t.value << std::endl;
    }
  }
  catch (std::out_of_range e)
  
    std::cout << "end of input" << std::endl;
  
  catch (std::invalid_argument e)
  {
    std::cout << e.what() << std::endl;
  }
  return 0;
}

在上面的示例中，输入字符串为“(a + b) * 3.14 / c”并被传入Scanner对象中。Scanner类通过identify_token函数来识别输入中的标记，并使用Token类来存储这些标记。最后，在main函数中，我们使用while循环逐个打印出Scanner对象获取到的标记类型和对应的值。

总结来说，使用C++编写扫描器程序需要遵循一定的设计流程，并涉及到语法规则、Token类、字符流读取器、扫描器类等多个方面。在实际编写过程中，我们还需要考虑错误处理、优化性能等问题，以提高程序的可靠性和效率。

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