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

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