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("FIXME");
 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, u, cnt); ret = ret.and(dork); }
 229             for(Seq s : not) { Sequence dork = s.build(cx, u, cnt); ret = ret.andnot(dork); }
 230             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("{") ElementNode   leftBrace() {
 270         return new Drop(new CharClass(new Range[] { new Range(CharAtom.left, CharAtom.left) })); }
 271     public static @bind.as("}") ElementNode   rightBrace() {
 272         return new Drop(new CharClass(new Range[] { new Range(CharAtom.right, CharAtom.right) })); }
 273     public static @bind.as(")")   void close(String foo)                 { throw new Error("not supported"); }
 274     public static @bind.as("()")  ElementNode   epsilon()                         { return new Constant(epsilon); }
 275
 276     private static Union epsilon = new Union("()");
 277     static { epsilon.add(Sequence.create()); }
 278
 279     public static class NonTerminalReferenceNode extends ElementNode {
 280         public String nonTerminal;
 281         public NonTerminalReferenceNode() { }
 282         public @bind.as("NonTerminalReference") NonTerminalReferenceNode(String nonTerminal) {
 283             this.nonTerminal = prefix + nonTerminal;
 284         }
 285         public Atom toAtom(Context cx) {
 286             return cx.grammar.get(nonTerminal).toAtom(cx);
 287         }
 288         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 289             if (!this.nonTerminal.startsWith(prefix)) nonTerminal = prefix + nonTerminal;
 290             Element ret = cx.get(nonTerminal);
 291             if (ret == null) throw new RuntimeException("unknown nonterminal \""+nonTerminal+"\"");
 292             return ret;
 293         }
 294     }
 295
 296     public static class Literal extends Constant {
 297         private String string;
 298         public @bind Literal(@bind.arg String string) {
 299             super(CharAtom.string(string));
 300             this.string = string;
 301         }
 302         public boolean drop() { return true; }
 303         public Atom toAtom(Context cx) {
 304             if (string.length()!=1) return super.toAtom(cx);
 305             edu.berkeley.sbp.util.Range.Set set = new edu.berkeley.sbp.util.Range.Set();
 306             set.add(string.charAt(0), string.charAt(0));
 307             return CharAtom.set(set);
 308         }
 309     }
 310
 311     public static                     class CharClass            extends ElementNode {
 312         Range[] ranges;
 313         public @bind.as("[") CharClass(Range[] ranges) { this.ranges = ranges; }
 314         public Atom toAtom(Context cx) {
 315             edu.berkeley.sbp.util.Range.Set set = new edu.berkeley.sbp.util.Range.Set();
 316             for(Range r : ranges)
 317                 set.add(r.first, r.last);
 318             return CharAtom.set(set);
 319         }
 320         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 321             edu.berkeley.sbp.util.Range.Set set = new edu.berkeley.sbp.util.Range.Set();
 322             for(Range r : ranges)
 323                 set.add(r.first, r.last);
 324             return CharAtom.set(set);
 325         }
 326     }
 327
 328     public static @bind.as("{")           class XTree                 extends ElementNode {
 329         public @bind.arg Seq body;
 330         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 331             Union u = new Union(null, false);
 332             Sequence s = body.build(cx, u, null);
 333             Union u2 = new Union(null, false);
 334             u2.add(Sequence.create(new Element[] {
 335                 CharAtom.leftBrace,
 336                 cx.get("ws"),
 337                 u,
 338                 cx.get("ws"),
 339                 CharAtom.rightBrace
 340             }, 2));
 341             return u2;
 342         }
 343     }
 344
 345     public static class Rep extends ElementNode {
 346         public ElementNode e, sep;
 347         public boolean zero, many, max;
 348         public Rep(ElementNode e, ElementNode sep, boolean zero, boolean many, boolean max) {
 349             this.e = e; this.sep = sep; this.zero = zero; this.many = many; this.max = max;}
 350         public Atom toAtom(Context cx) {
 351             if (sep != null) return super.toAtom(cx);
 352             return e.toAtom(cx);
 353         }
 354         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 355             return (!max)
 356                 ? Repeat.repeat(e.build(cx, null), zero, many, sep==null ? null : sep.build(cx, null), cx.rm.repeatTag())
 357                 : sep==null
 358                 ? Repeat.repeatMaximal(e.toAtom(cx), zero, many, cx.rm.repeatTag())
 359                 : Repeat.repeatMaximal(e.build(cx, null), zero, many, sep.toAtom(cx), cx.rm.repeatTag());
 360         }
 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         final String thePrefix = prefix;
 387         return new Constant(CharAtom.string(s)) {
 388                 public String getOwnerTag() { return thePrefix+s; }
 389                 public boolean drop() { return true; }
 390             };
 391     }
 392
 393     public static @bind.as("~")   ElementNode tilde(final ElementNode e) {
 394         return new ElementNodeWrapper(e) {
 395                 public Atom toAtom(Context cx) {
 396                     return infer((Topology<Character>)e.toAtom(cx).complement()/*.minus(CharAtom.braces)*/);
 397                 }
 398                 public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 399                     return infer((Topology<Character>)e.toAtom(cx).complement()/*.minus(CharAtom.braces)*/);
 400                 } }; }
 401
 402     public static @bind.as("Word")        String word(String s) { return s; }
 403     public static @bind.as("Quoted")      String quoted(String s) { return s; }
 404     public static @bind.as("escaped")     String c(char c) {
 405         if (c=='{') return CharAtom.left+"";
 406         if (c=='}') return CharAtom.right+"";
 407         return c+"";
 408     }
 409     public static @bind.as("EmptyString") String emptystring() { return ""; }
 410     public static @bind.as("\n")          String retur() { return "\n"; }
 411     public static @bind.as("\r")          String lf() { return "\r"; }
 412
 413     //static Atom infer(Element e)  { return infer((Topology<Character>)Atom.toAtom(e)); }
 414     static Atom infer(Object t) { return (Atom)t; }
 415
 416     public static class Context {
 417         public HashMap<String,Union> map = new HashMap<String,Union>();
 418         public GrammarNode grammar;
 419         public String cnt = null;
 420         public Grammar.Bindings rm;
 421         public Context(GrammarNode g, Grammar.Bindings rm) {
 422             this.grammar = g;
 423             this.rm = rm;
 424         }
 425         public Union build() {
 426             Union ret = null;
 427             for(NonTerminalNode nt : grammar.values()) {
 428                 Union u = get(nt.name);
 429                 if ("s".equals(nt.name))
 430                     ret = u;
 431             }
 432             return ret;
 433         }
 434         public Context(Tree t, Grammar.Bindings rm) {
 435             this.rm = rm;
 436             TreeFunctor<Object,Object> red = (TreeFunctor<Object,Object>)t.head();
 437             this.grammar = (GrammarNode)red.invoke(t);
 438         }
 439         public Union peek(String name) { return map.get(name); }
 440         public void  put(String name, Union u) { map.put(name, u); }
 441         public Union get(String name) {
 442             Union ret = map.get(name);
 443             if (ret != null) return ret;
 444             ret = new Union(name);
 445             map.put(name, ret);
 446             NonTerminalNode nt = grammar.get(name);
 447             if (nt==null) {
 448                 throw new Error("warning could not find " + name);
 449             } else {
 450                 String old = cnt;
 451                 cnt = name;
 452                 nt.build(this, ret, nt);
 453                 cnt = old;
 454             }
 455             return ret;
 456         }
 457
 458     }
 459
 460     public static abstract class ElementNode {
 461         public String getLabel() { return null; }
 462         public String getOwnerTag() { return null; }
 463         public boolean drop() { return false; }
 464         public Atom toAtom(Context cx) { throw new Error("can't convert a " + this.getClass().getName() + " to an atom"); }
 465         public abstract Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt);
 466     }
 467
 468     public static abstract class ElementNodeWrapper extends ElementNode {
 469         protected ElementNode _e;
 470         public ElementNodeWrapper(ElementNode e) { this._e = e; }
 471         public String getLabel() { return _e.getLabel(); }
 472         public String getOwnerTag() { return _e.getOwnerTag(); }
 473         public boolean drop() { return _e.drop(); }
 474         public Atom toAtom(Context cx) { return _e.toAtom(cx); }
 475         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return _e.build(cx, cnt); }
 476     }
 477
 478     public static class Constant extends ElementNode {
 479         Element constant;
 480         public Constant(Element constant) { this.constant = constant; }
 481         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return constant; }
 482         public Atom toAtom(Context cx) {
 483             if (constant instanceof Atom) return ((Atom)constant);
 484             return super.toAtom(cx);
 485         }
 486     }
 487
 488     public abstract static class PostProcess extends ElementNodeWrapper {
 489         public PostProcess(ElementNode e) { super(e); }
 490         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return postProcess(_e.build(cx, cnt)); }
 491         public abstract Element postProcess(Element e);
 492     }
 493
 494     public static class Drop extends ElementNodeWrapper {
 495         public Drop(ElementNode e) { super(e); }
 496         public boolean drop() { return true; }
 497     }
 498
 499     public static class Label extends ElementNodeWrapper {
 500         public String label;
 501         public Label(String label, ElementNode e) { super(e); this.label = label; }
 502         public String getLabel() { return label; }
 503     }
 504
 505     /*
 506     static class Invert extends Atom {
 507         private final Atom a;
 508         public Invert(Atom a) { this.a = a; }
 509         public Topology top() { return a.complement(); }
 510         public String toString() { return "~"+a; }
 511     }
 512     */
 513 }