src/edu/berkeley/sbp/meta/MetaGrammarBindings.java

   1 // Copyright 2006 all rights reserved; see LICENSE file for BSD-style license
   2
   3 package edu.berkeley.sbp.meta;
   4 import edu.berkeley.sbp.util.*;
   5 import edu.berkeley.sbp.*;
   6 import edu.berkeley.sbp.chr.*;
   7 import edu.berkeley.sbp.misc.*;
   8 import edu.berkeley.sbp.bind.*;
   9 import java.util.*;
  10 import java.lang.annotation.*;
  11 import java.lang.reflect.*;
  12 import java.io.*;
  13
  14 /** The java classes typically used to represent a parsed grammar AST; each inner class is a type of AST node. */
  15 public class MetaGrammarBindings extends AnnotationGrammarBindings {
  16
  17     public MetaGrammarBindings() { super(MetaGrammarBindings.class); }
  18
  19     // FIXME ugly ugly ugly scary dangerous
  20     public static String prefix = "";
  21
  22     /** A grammar (a set of nonterminals) */
  23     public static class GrammarNode extends HashMap<String,NonTerminalNode> {
  24         public NonTerminalNode[] getNonTerminals() {
  25             return (NonTerminalNode[])values().toArray(new NonTerminalNode[0]);
  26         }
  27         public GrammarNode(NonTerminalNode[] nonterminals) {
  28             for(NonTerminalNode nt : nonterminals) {
  29                 if (nt==null) continue;
  30                 if (this.get(nt.name)!=null)
  31                     throw new RuntimeException("duplicate definition of nonterminal \""+nt.name+"\"");
  32                 this.put(nt.name, nt);
  33             }
  34         }
  35         public @bind.as("Grammar") GrammarNode(Object[] nt) { add(nt); }
  36         private void add(Object[] obs) {
  37             for(Object o : obs) {
  38                 if (o==null) continue;
  39                 else if (o instanceof Object[]) add((Object[])o);
  40                 else if (o instanceof NonTerminalNode) {
  41                     NonTerminalNode nt = (NonTerminalNode)o;
  42                     if (this.get(nt.name)!=null)
  43                         throw new RuntimeException("duplicate definition of nonterminal \""+nt.name+"\"");
  44                     this.put(nt.name, nt);
  45                 }
  46                 else if (o instanceof GrammarNode) add(((GrammarNode)o).getNonTerminals());
  47             }
  48         }
  49         public String toString() {
  50             String ret = "[ ";
  51             for(NonTerminalNode nt : values()) ret += nt + ", ";
  52             return ret + " ]";
  53         }
  54         public Union build(String s, Grammar.Bindings rm) {
  55             Context cx = new Context(this,rm);
  56             Union u = null;
  57             for(MetaGrammarBindings.NonTerminalNode nt : values()) {
  58                 Union el = (Union)cx.get(nt.name);
  59                 StringBuffer st = new StringBuffer();
  60                 el.toString(st);
  61                 if (nt.name.equals(s)) u = el;
  62             }
  63             return u;
  64         }
  65     }
  66
  67     public abstract static class UnionNode extends ElementNode {
  68         public Seq[][] sequences;
  69         public Atom toAtom(Context cx) {
  70             Atom ret = null;
  71             for(Seq[] ss : sequences)
  72                 for(Seq s : ss)
  73                     ret = ret==null ? s.toAtom(cx) : (Atom)ret.union(s.toAtom(cx));
  74             return ret;
  75         }
  76         public void build(Context cx, Union u, NonTerminalNode cnt) {
  77             HashSet<Sequence> bad2 = new HashSet<Sequence>();
  78             for(int i=0; i<sequences.length; i++) {
  79                 Seq[] group = sequences[i];
  80                 Union u2 = new Union(null, false);
  81                 if (sequences.length==1) u2 = u;
  82                 for(int j=0; j<group.length; j++)
  83                     group[j].build(cx, u2, cnt);
  84                 if (sequences.length==1) break;
  85                 Sequence seq = Sequence.create(u2);
  86                 for(Sequence s : bad2) seq = seq.andnot(s);
  87                 u.add(seq);
  88                 bad2.add(Sequence.create(u2));
  89             }
  90         }
  91     }
  92
  93     public static @bind.as("#import") GrammarNode poundimport(String fileName, String as) {
  94         if (as==null) as = "";
  95         else if ("".equals(as)) { }
  96         else as = as +".";
  97
  98         try {
  99             Tree t = new CharParser(MetaGrammar.newInstance()).parse(new FileInputStream("tests/"+fileName)).expand1();
 100             TreeFunctor<Object,Object> red = (TreeFunctor<Object,Object>)t.head();
 101             String oldprefix = prefix;
 102             prefix = as;
 103             GrammarNode gn = (GrammarNode)red.invoke(t);
 104             prefix = oldprefix;
 105             return gn;
 106         } catch (Exception e) {
 107             e.printStackTrace();
 108             throw new RuntimeException(e);
 109         }
 110     }
 111
 112     public static class NonTerminalNode extends UnionNode {
 113         public boolean rep;
 114         public String  name = null;
 115         public String sep = null;
 116         public NonTerminalNode[] getNonTerminals() { return new NonTerminalNode[] { this }; }
 117         public @bind.as("NonTerminal") NonTerminalNode(@bind.arg String name, @bind.arg Seq[][] sequences) {
 118             this(name, sequences, false); }
 119         public NonTerminalNode(String name, Seq[][] sequences, boolean rep) { this(name, sequences, rep, null); }
 120         public NonTerminalNode(String name, Seq[][] sequences, boolean rep, String sep) {
 121             this.name = prefix + name;
 122             this.sequences = sequences;
 123             this.rep = rep;
 124             this.sep = sep==null?null:(prefix + sep);
 125         }
 126         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return cx.get(name); }
 127         public void build(Context cx, Union u, NonTerminalNode cnt) {
 128             if (!rep) { super.build(cx, u, this); return; }
 129             HashSet<Sequence> bad2 = new HashSet<Sequence>();
 130
 131             Union urep = new Union(null, false);
 132             urep.add(Sequence.create());
 133             if (sep != null)
 134                 urep.add(Sequence.create(new Element[] { cx.get(sep), u }, 1));
 135             else
 136                 urep.add(Sequence.create(new Element[] { u }, 0));
 137
 138             for(int i=0; i<sequences.length; i++) {
 139                 Seq[] group = sequences[i];
 140                 Union u2 = new Union(null, false);
 141                 if (sequences.length==1) u2 = u;
 142                 for(int j=0; j<group.length; j++) {
 143                     Union u3 = new Union(null, false);
 144                     group[j].build(cx, u3, this);
 145                     Sequence s = Sequence.create(cx.rm.repeatTag(),
 146                                                  new Element[] { u3, urep },
 147                                                  new boolean[] { false, false },
 148                                                  true);
 149                     u2.add(s);
 150                 }
 151                 if (sequences.length==1) break;
 152                 Sequence seq = Sequence.create(u2);
 153                 for(Sequence s : bad2) seq = seq.andnot(s);
 154                 u.add(seq);
 155                 bad2.add(Sequence.create(u2));
 156             }
 157         }
 158     }
 159
 160     public static @bind.as("=") NonTerminalNode go(@bind.arg String name, @bind.arg Seq[][] sequences) {
 161         return new NonTerminalNode(name, sequences, true); }
 162     public static @bind.as("=") NonTerminalNode go(@bind.arg String name, @bind.arg String sep, @bind.arg Seq[][] sequences) {
 163         return new NonTerminalNode(name, sequences, true, sep); }
 164
 165     public static class AnonUnionNode extends UnionNode {
 166         public @bind.as("(") AnonUnionNode(Seq[][] sequences) {
 167             this.sequences = sequences;
 168         }
 169         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 170             Union ret = new Union(null, false);
 171             build(cx, ret, cnt);
 172             return ret;
 173         }
 174     }
 175
 176     public static class Range {
 177         public @bind Range(char only) { first = only; last = only; }
 178         public @bind Range(char first, char last) { this.first = first; this.last = last; }
 179         public char first;
 180         public char last;
 181     }
 182
 183     public static /*abstract*/ class Seq {
 184         HashSet<Seq> and = new HashSet<Seq>();
 185         HashSet<Seq> not = new HashSet<Seq>();
 186         ElementNode[] elements;
 187         ElementNode follow;
 188         String tag = null;
 189         public void append(ElementNode e) {
 190             ElementNode[] elements = new ElementNode[this.elements.length+1];
 191             System.arraycopy(this.elements, 0, elements, 0, this.elements.length);
 192             this.elements = elements;
 193             elements[elements.length-1] = e;
 194         }
 195         public Seq(ElementNode e) { this(new ElementNode[] { e }); }
 196         public Seq(ElementNode[] elements) { this.elements = elements; }
 197         public Atom toAtom(Context cx) {
 198             if (elements.length != 1) throw new Error("you attempted to use ->, **, ++, or a similar character-class operator on a [potentially] multicharacter production");
 199             return elements[0].toAtom(cx);
 200         }
 201         public Seq tag(String tag) { this.tag = prefix+tag; return this; }
 202         public Seq follow(ElementNode follow) {
 203             this.follow = follow;
 204             return this;
 205         }
 206         public Seq dup() {
 207             Seq ret = new Seq(elements);
 208             ret.and.addAll(and);
 209             ret.not.addAll(not);
 210             ret.follow = follow;
 211             ret.tag = prefix+tag;
 212             return ret;
 213         }
 214         public Seq and(Seq s) { and.add(s); return this; }
 215         public Seq andnot(Seq s) { not.add(s); return this; }
 216         public Seq separate(ElementNode sep) {
 217             ElementNode[] elements = new ElementNode[this.elements.length * 2 - 1];
 218             for(int i=0; i<this.elements.length; i++) {
 219                 elements[i*2]   = this.elements[i];
 220                 if (i<this.elements.length-1)
 221                     elements[i*2+1] = new Drop(sep);
 222             }
 223             this.elements = elements;
 224             return this;
 225         }
 226         public Sequence build(Context cx, Union u, NonTerminalNode cnt) {
 227             Sequence ret = build0(cx, cnt);
 228             for(Seq s : and) { Sequence dork = s.build(cx, null, cnt); ret = ret.and(dork); }
 229             for(Seq s : not) { Sequence dork = s.build(cx, null, cnt); ret = ret.andnot(dork); }
 230             if (u!=null) u.add(ret);
 231             return ret;
 232         }
 233         public Sequence build0(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 234             boolean[] drops = new boolean[elements.length];
 235             Element[] els = new Element[elements.length];
 236             for(int i=0; i<elements.length; i++) {
 237                 drops[i]  = elements[i].drop();
 238                 els[i] = elements[i].build(cx, cnt);
 239                 if (elements[i].getOwnerTag() != null)
 240                     tag = elements[i].getOwnerTag();
 241             }
 242             Sequence ret = null;
 243             Production prod = new Production(tag, (cnt==null?null:cnt.name), els, drops);
 244             ret = cx.rm.createSequence(prod);
 245             if (ret == null) {
 246                 int idx = -1;
 247                 for(int i=0; i<els.length; i++)
 248                     if (!drops[i])
 249                         if (idx==-1) idx = i;
 250                         else throw new Error("multiple non-dropped elements in sequence: " + Sequence.create(els, null));
 251                 if (idx != -1) ret = Sequence.create(els, idx);
 252                 else           ret = Sequence.create(els, null);
 253             }
 254             if (this.follow != null)
 255                 ret = ret.followedBy(this.follow.toAtom(cx));
 256             return ret;
 257         }
 258     }
 259     public static @bind.as("&")   Seq  and2(Seq s,        Seq a)   { return s.and(a); }
 260     public static @bind.as("&~")  Seq  andnot2(Seq s,     Seq a)   { return s.andnot(a); }
 261     public static @bind.as("->")  Seq  arrow(Seq s, ElementNode e) { return s.follow(e); }
 262     public static @bind.as("::")  Seq  tag(String tagname, Seq s)  { return s.tag(tagname); }
 263     public static @bind.as("/")   Seq  slash(Seq s, ElementNode e) { return s.separate(e); }
 264
 265     public static Seq  seq(ElementNode[] elements)               { return new Seq(elements); }
 266     public static @bind.as("Elements")  Seq  seq2(ElementNode[] elements)               { return new Seq(elements); }
 267     public static @bind.as        Seq  psx(Seq s)                        { return s; }
 268     public static @bind.as(":")   ElementNode   colon(String s, ElementNode e)             { return new Label(s, e); }
 269     public static @bind.as(")")   void close(String foo)                 { throw new Error("not supported"); }
 270     public static @bind.as("()")  ElementNode   epsilon()                         { return new Constant(epsilon); }
 271
 272     private static Union epsilon = new Union("()");
 273     static { epsilon.add(Sequence.create()); }
 274
 275     public static class NonTerminalReferenceNode extends ElementNode {
 276         public String nonTerminal;
 277         public NonTerminalReferenceNode() { }
 278         public @bind.as("NonTerminalReference") NonTerminalReferenceNode(String nonTerminal) {
 279             this.nonTerminal = prefix + nonTerminal;
 280         }
 281         public Atom toAtom(Context cx) {
 282             return cx.grammar.get(nonTerminal).toAtom(cx);
 283         }
 284         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 285             if (!this.nonTerminal.startsWith(prefix)) nonTerminal = prefix + nonTerminal;
 286             Element ret = cx.get(nonTerminal);
 287             if (ret == null) throw new RuntimeException("unknown nonterminal \""+nonTerminal+"\"");
 288             return ret;
 289         }
 290     }
 291
 292     public static class Literal extends Constant {
 293         private String string;
 294         public @bind Literal(@bind.arg String string) {
 295             super(CharAtom.string(string));
 296             this.string = string;
 297         }
 298         public boolean drop() { return true; }
 299         public Atom toAtom(Context cx) {
 300             if (string.length()!=1) return super.toAtom(cx);
 301             edu.berkeley.sbp.util.Range.Set set = new edu.berkeley.sbp.util.Range.Set();
 302             set.add(string.charAt(0), string.charAt(0));
 303             return CharAtom.set(set);
 304         }
 305     }
 306
 307     public static                     class CharClass            extends ElementNode {
 308         Range[] ranges;
 309         public @bind.as("[") CharClass(Range[] ranges) { this.ranges = ranges; }
 310         public Atom toAtom(Context cx) {
 311             edu.berkeley.sbp.util.Range.Set set = new edu.berkeley.sbp.util.Range.Set();
 312             for(Range r : ranges)
 313                 set.add(r.first, r.last);
 314             return CharAtom.set(set);
 315         }
 316         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 317             edu.berkeley.sbp.util.Range.Set set = new edu.berkeley.sbp.util.Range.Set();
 318             for(Range r : ranges)
 319                 set.add(r.first, r.last);
 320             return CharAtom.set(set);
 321         }
 322     }
 323
 324     public static @bind.as("{")           class XTree                 extends ElementNode {
 325         public @bind.arg Seq body;
 326         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 327             Union u = new Union(null, false);
 328             Sequence s = body.build(cx, u, null);
 329             Union u2 = new Union(null, false);
 330             u2.add(Sequence.create(new Element[] {
 331                 CharAtom.leftBrace,
 332                 cx.get("ws"),
 333                 u,
 334                 cx.get("ws"),
 335                 CharAtom.rightBrace
 336             }, 2));
 337             return u2;
 338         }
 339     }
 340
 341     public static class Rep extends ElementNode {
 342         public ElementNode e, sep;
 343         public boolean zero, many, max;
 344         public Rep(ElementNode e, ElementNode sep, boolean zero, boolean many, boolean max) {
 345             this.e = e; this.sep = sep; this.zero = zero; this.many = many; this.max = max;}
 346         public Atom toAtom(Context cx) {
 347             if (sep != null) return super.toAtom(cx);
 348             return e.toAtom(cx);
 349         }
 350         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 351             return (!max)
 352                 ? Repeat.repeat(e.build(cx, null), zero, many, sep==null ? null : sep.build(cx, null), cx.rm.repeatTag())
 353                 : sep==null
 354                 ? Repeat.repeatMaximal(e.toAtom(cx), zero, many, cx.rm.repeatTag())
 355                 : Repeat.repeatMaximal(e.build(cx, null), zero, many, sep.toAtom(cx), cx.rm.repeatTag());
 356         }
 357     }
 358
 359     // FIXME: it would be nice if we could hoist this into "Rep"
 360     public static @bind.as("++")  ElementNode plusmax(final ElementNode e)
 361     { return new Rep(e, null, false, true, true); }
 362     public static @bind.as("+")   ElementNode plus(final ElementNode e)
 363     { return new Rep(e, null, false, true, false); }
 364     public static @bind.as("++/") ElementNode plusmaxfollow(final ElementNode e, final ElementNode sep)
 365     { return new Rep(e, sep,  false, true, true); }
 366     public static @bind.as("+/")  ElementNode plusfollow(final ElementNode e, final ElementNode sep)
 367     { return new Rep(e, sep,  false, true, false); }
 368     public static @bind.as("**")  ElementNode starmax(final ElementNode e)
 369     { return new Rep(e, null, true,  true, true); }
 370     public static @bind.as("*")   ElementNode star(final ElementNode e)
 371     { return new Rep(e, null, true,  true, false); }
 372     public static @bind.as("**/") ElementNode starmaxfollow(final ElementNode e, final ElementNode sep)
 373     { return new Rep(e, sep,  true,  true, true); }
 374     public static @bind.as("*/")  ElementNode starfollow(final ElementNode e, final ElementNode sep)
 375     { return new Rep(e, sep,  true,  true, false); }
 376     public static @bind.as("?")   ElementNode question(final ElementNode e)
 377     { return new Rep(e, null, true,  true, false); }
 378     public static @bind.as("!")   ElementNode bang(final ElementNode e)
 379     { return new Drop(e); }
 380
 381     public static @bind.as("^")   ElementNode caret(final String s) {
 382         final String thePrefix = prefix;
 383         return new Constant(CharAtom.string(s)) {
 384                 public String getOwnerTag() { return thePrefix+s; }
 385                 public boolean drop() { return true; }
 386             };
 387     }
 388
 389     public static @bind.as("~")   ElementNode tilde(final ElementNode e) {
 390         return new ElementNodeWrapper(e) {
 391                 public Atom toAtom(Context cx) {
 392                     return infer((Topology<Character>)e.toAtom(cx).complement()/*.minus(CharAtom.braces)*/);
 393                 }
 394                 public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 395                     return infer((Topology<Character>)e.toAtom(cx).complement()/*.minus(CharAtom.braces)*/);
 396                 } }; }
 397
 398     public static @bind.as("Word")        String word(String s) { return s; }
 399     public static @bind.as("Quoted")      String quoted(String s) { return s; }
 400     public static @bind.as("escaped")     String c(char c) {
 401         if (c=='{') return CharAtom.left+"";
 402         if (c=='}') return CharAtom.right+"";
 403         return c+"";
 404     }
 405     public static @bind.as("EmptyString") String emptystring() { return ""; }
 406     public static @bind.as("\n")          String retur() { return "\n"; }
 407     public static @bind.as("\r")          String lf() { return "\r"; }
 408
 409     //static Atom infer(Element e)  { return infer((Topology<Character>)Atom.toAtom(e)); }
 410     static Atom infer(Object t) { return (Atom)t; }
 411
 412     public static class Context {
 413         public HashMap<String,Union> map = new HashMap<String,Union>();
 414         public GrammarNode grammar;
 415         public String cnt = null;
 416         public Grammar.Bindings rm;
 417         public Context(GrammarNode g, Grammar.Bindings rm) {
 418             this.grammar = g;
 419             this.rm = rm;
 420         }
 421         public Union build() {
 422             Union ret = null;
 423             for(NonTerminalNode nt : grammar.values()) {
 424                 Union u = get(nt.name);
 425                 if ("s".equals(nt.name))
 426                     ret = u;
 427             }
 428             return ret;
 429         }
 430         public Context(Tree t, Grammar.Bindings rm) {
 431             this.rm = rm;
 432             TreeFunctor<Object,Object> red = (TreeFunctor<Object,Object>)t.head();
 433             this.grammar = (GrammarNode)red.invoke(t);
 434         }
 435         public Union peek(String name) { return map.get(name); }
 436         public void  put(String name, Union u) { map.put(name, u); }
 437         public Union get(String name) {
 438             Union ret = map.get(name);
 439             if (ret != null) return ret;
 440             ret = new Union(name);
 441             map.put(name, ret);
 442             NonTerminalNode nt = grammar.get(name);
 443             if (nt==null) {
 444                 throw new Error("warning could not find " + name);
 445             } else {
 446                 String old = cnt;
 447                 cnt = name;
 448                 nt.build(this, ret, nt);
 449                 cnt = old;
 450             }
 451             return ret;
 452         }
 453
 454     }
 455
 456     public static abstract class ElementNode {
 457         public String getLabel() { return null; }
 458         public String getOwnerTag() { return null; }
 459         public boolean drop() { return false; }
 460         public Atom toAtom(Context cx) { throw new Error("can't convert a " + this.getClass().getName() + " to an atom"); }
 461         public abstract Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt);
 462     }
 463
 464     public static abstract class ElementNodeWrapper extends ElementNode {
 465         protected ElementNode _e;
 466         public ElementNodeWrapper(ElementNode e) { this._e = e; }
 467         public String getLabel() { return _e.getLabel(); }
 468         public String getOwnerTag() { return _e.getOwnerTag(); }
 469         public boolean drop() { return _e.drop(); }
 470         public Atom toAtom(Context cx) { return _e.toAtom(cx); }
 471         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return _e.build(cx, cnt); }
 472     }
 473
 474     public static class Constant extends ElementNode {
 475         Element constant;
 476         public Constant(Element constant) { this.constant = constant; }
 477         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return constant; }
 478         public Atom toAtom(Context cx) {
 479             if (constant instanceof Atom) return ((Atom)constant);
 480             return super.toAtom(cx);
 481         }
 482     }
 483
 484     public abstract static class PostProcess extends ElementNodeWrapper {
 485         public PostProcess(ElementNode e) { super(e); }
 486         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return postProcess(_e.build(cx, cnt)); }
 487         public abstract Element postProcess(Element e);
 488     }
 489
 490     public static class Drop extends ElementNodeWrapper {
 491         public Drop(ElementNode e) { super(e); }
 492         public boolean drop() { return true; }
 493     }
 494
 495     public static class Label extends ElementNodeWrapper {
 496         public String label;
 497         public Label(String label, ElementNode e) { super(e); this.label = label; }
 498         public String getLabel() { return label; }
 499     }
 500
 501     /*
 502     static class Invert extends Atom {
 503         private final Atom a;
 504         public Invert(Atom a) { this.a = a; }
 505         public Topology top() { return a.complement(); }
 506         public String toString() { return "~"+a; }
 507     }
 508     */
 509 }