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         else if ("".equals(as)) { }
  91         else as = as +".";
  92
  93         System.err.println("#import " + fileName + " as " + as);
  94         try {
  95             Tree t = new CharParser(MetaGrammar.newInstance()).parse(new FileInputStream("tests/"+fileName)).expand1();
  96             Tree.TreeFunctor<Object,Object> red = (Tree.TreeFunctor<Object,Object>)t.head();
  97             String oldprefix = prefix;
  98             prefix = as;
  99             GrammarNode gn = (GrammarNode)red.invoke(t);
 100             prefix = oldprefix;
 101             return gn;
 102         } catch (Exception e) {
 103             e.printStackTrace();
 104             throw new RuntimeException(e);
 105         }
 106     }
 107
 108     public static interface NonTerminalSource {
 109         public NonTerminalNode[] getNonTerminals();
 110     }
 111
 112     public static class NonTerminalNode extends UnionNode implements NonTerminalSource {
 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) { this(name, sequences, false); }
 118         public NonTerminalNode(String name, Seq[][] sequences, boolean rep) { this(name, sequences, rep, null); }
 119         public NonTerminalNode(String name, Seq[][] sequences, boolean rep, String sep) {
 120             this.name = prefix + name;
 121             this.sequences = sequences;
 122             this.rep = rep;
 123             this.sep = prefix + sep;
 124         }
 125         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return cx.get(name); }
 126         public void build(Context cx, Union u, NonTerminalNode cnt) {
 127             if (!rep) { super.build(cx, u, this); return; }
 128             HashSet<Sequence> bad2 = new HashSet<Sequence>();
 129
 130             Union urep = new Union();
 131             urep.add(Sequence.empty);
 132             urep.add(Sequence.singleton(new Element[] { cx.get(sep), u }, 1));
 133
 134             for(int i=0; i<sequences.length; i++) {
 135                 Seq[] group = sequences[i];
 136                 Union u2 = new Union();
 137                 if (sequences.length==1) u2 = u;
 138                 for(int j=0; j<group.length; j++) {
 139                     Union u3 = new Union();
 140                     group[j].build(cx, u3, false, this);
 141                     Sequence s = Sequence.unwrap(new Element[] { u3, urep },
 142                                                  cx.rm.repeatTag(),
 143                                                  new boolean[] { false, false });
 144                     u2.add(s);
 145                 }
 146                 if (sequences.length==1) break;
 147                 Sequence seq = Sequence.singleton(u2);
 148                 for(Sequence s : bad2) {
 149                     s.lame = true;
 150                     seq = seq.not(s);
 151                 }
 152                 u.add(seq);
 153                 bad2.add(Sequence.singleton(u2));
 154             }
 155         }
 156     }
 157     public static @bind.as("=") NonTerminalNode go(@bind.arg String name, @bind.arg Seq[][] sequences) { return new NonTerminalNode(name, sequences, true); }
 158     public static @bind.as("=") NonTerminalNode go(@bind.arg String name, @bind.arg String sep, @bind.arg Seq[][] sequences) {
 159         return new NonTerminalNode(name, sequences, true, sep);
 160     }
 161
 162     public static class AnonUnionNode extends UnionNode {
 163         public @bind.as("(") AnonUnionNode(Seq[][] sequences) {
 164             this.sequences = sequences;
 165         }
 166         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 167             Union ret = new Union();
 168             build(cx, ret, cnt);
 169             return ret;
 170         }
 171     }
 172
 173     public static class Range {
 174         public @bind Range(char only) { first = only; last = only; }
 175         public @bind Range(char first, char last) { this.first = first; this.last = last; }
 176         public char first;
 177         public char last;
 178     }
 179
 180     public static abstract class ElementNode {
 181         public String getLabel() { return null; }
 182         public String getOwnerTag() { return null; }
 183         public boolean drop() { return false; }
 184         public abstract Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt);
 185     }
 186
 187     public static class Drop extends ElementNode {
 188         public ElementNode e;
 189         public Drop(ElementNode e) { this.e = e; }
 190         public String getLabel() { return null; }
 191         public boolean drop() { return true; }
 192         public String getOwnerTag() { return e.getOwnerTag(); }
 193         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return e.build(cx, cnt); }
 194     }
 195
 196     public static class Label extends ElementNode {
 197         public String label;
 198         public ElementNode e;
 199         public Label(String label, ElementNode e) { this.e = e; this.label = label; }
 200         public String getLabel() { return label; }
 201         public String getOwnerTag() { return e.getOwnerTag(); }
 202         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return e.build(cx, cnt); }
 203     }
 204
 205     public static /*abstract*/ class Seq {
 206         HashSet<Seq> and = new HashSet<Seq>();
 207         HashSet<Seq> not = new HashSet<Seq>();
 208         ElementNode[] elements;
 209         ElementNode follow;
 210         String tag = null;
 211         boolean lame;
 212         public void append(ElementNode e) {
 213             ElementNode[] elements = new ElementNode[this.elements.length+1];
 214             System.arraycopy(this.elements, 0, elements, 0, this.elements.length);
 215             this.elements = elements;
 216             elements[elements.length-1] = e;
 217         }
 218         public Seq(ElementNode e) { this(new ElementNode[] { e }); }
 219         public Seq(ElementNode[] elements) { this.elements = elements; }
 220         public Seq tag(String tag) { this.tag = prefix+tag; return this; }
 221         public Seq follow(ElementNode follow) { this.follow = follow; return this; }
 222         public Seq dup() {
 223             Seq ret = new Seq(elements);
 224             ret.and.addAll(and);
 225             ret.not.addAll(not);
 226             ret.follow = follow;
 227             ret.tag = prefix+tag;
 228             return ret;
 229         }
 230         public Seq and(Seq s) { and.add(s); s.lame = true; return this; }
 231         public Seq andnot(Seq s) { not.add(s); s.lame = true; return this; }
 232         public Seq separate(ElementNode sep) {
 233             ElementNode[] elements = new ElementNode[this.elements.length * 2 - 1];
 234             for(int i=0; i<this.elements.length; i++) {
 235                 elements[i*2]   = this.elements[i];
 236                 if (i<this.elements.length-1)
 237                     elements[i*2+1] = new Drop(sep);
 238             }
 239             this.elements = elements;
 240             return this;
 241         }
 242         public Sequence build(Context cx, Union u, boolean lame, NonTerminalNode cnt) {
 243             Sequence ret = build0(cx, lame || this.lame, cnt);
 244             for(Seq s : and) { Sequence dork = s.build(cx, u, true, cnt); ret = ret.and(dork); }
 245             for(Seq s : not) { Sequence dork = s.build(cx, u, true, cnt); ret = ret.not(dork); }
 246             u.add(ret);
 247             ret.lame = lame;
 248             return ret;
 249         }
 250         public Sequence build0(Context cx, boolean lame, NonTerminalNode cnt) {
 251             boolean dropAll = lame;
 252             if (tag!=null && tag.endsWith("()")) dropAll = true;
 253             boolean[] drops = new boolean[elements.length];
 254             Element[] els = new Element[elements.length];
 255             for(int i=0; i<elements.length; i++) {
 256                 drops[i]  = elements[i].drop();
 257                 els[i] = elements[i].build(cx, cnt);
 258                 if (elements[i].getOwnerTag() != null)
 259                     tag = elements[i].getOwnerTag();
 260             }
 261             Sequence ret = null;
 262             if (dropAll)     ret = Sequence.drop(els, false);
 263             else {
 264                 Production prod = new Production(tag, (cnt==null?null:cnt.name), els, drops);
 265                 ret = cx.rm.tryResolveTag(prod);
 266                 if (ret == null) {
 267                     int idx = -1;
 268                     for(int i=0; i<els.length; i++)
 269                         if (!drops[i])
 270                             if (idx==-1) idx = i;
 271                             else throw new Error("multiple non-dropped elements in sequence: " + Sequence.drop(els,false));
 272                     if (idx != -1) ret = Sequence.singleton(els, idx);
 273                     else           ret = Sequence.drop(els, false);
 274                 }
 275             }
 276             if (this.follow != null)
 277                 ret.follow = infer(this.follow.build(cx, null));
 278             ret.lame = this.lame;
 279             return ret;
 280         }
 281     }
 282     public static @bind.as("&")   Seq  and2(Seq s,        Seq a) { return s.and(a); }
 283     public static @bind.as("&~")  Seq  andnot2(Seq s,     Seq a) { return s.andnot(a); }
 284     public static @bind.as("->")  Seq  arrow(Seq s, ElementNode e)                { return s.follow(e); }
 285     public static @bind.as("::")  Seq  tag(String tagname, Seq s)        { return s.tag(tagname); }
 286     public static @bind.as("/")   Seq  slash(Seq s, ElementNode e)                { return s.separate(e); }
 287
 288     public static Seq  seq(ElementNode[] elements)               { return new Seq(elements); }
 289     public static @bind.as("Elements")  Seq  seq2(ElementNode[] elements)               { return new Seq(elements); }
 290     public static @bind.as        Seq  psx(Seq s)                        { return s; }
 291     public static @bind.as(":")   ElementNode   colon(String s, ElementNode e)             { return new Label(s, e); }
 292     public static @bind.as(")")   void close(String foo)                 { throw new Error("not supported"); }
 293     public static @bind.as("()")  ElementNode   epsilon()                         { return new Constant(Union.epsilon); }
 294
 295     public static class NonTerminalReferenceNode extends ElementNode {
 296         public String nonTerminal;
 297         public NonTerminalReferenceNode() { }
 298         public @bind.as("NonTerminalReference") NonTerminalReferenceNode(String nonTerminal) {
 299             this.nonTerminal = prefix + nonTerminal;
 300         }
 301         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 302             if (!this.nonTerminal.startsWith(prefix)) nonTerminal = prefix + nonTerminal;
 303             Element ret = cx.get(nonTerminal);
 304             if (ret == null) throw new RuntimeException("unknown nonterminal \""+nonTerminal+"\"");
 305             return ret;
 306         }
 307     }
 308
 309     public static class Literal extends Constant {
 310         public @bind Literal(@bind.arg String string) { super(CharRange.string(string)); }
 311         public boolean drop() { return true; }
 312     }
 313
 314     public static                     class CharClass            extends ElementNode {
 315         Range[] ranges;
 316         public @bind.as("[") CharClass(Range[] ranges) { this.ranges = ranges; }
 317         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 318             edu.berkeley.sbp.util.Range.Set set = new edu.berkeley.sbp.util.Range.Set();
 319             for(Range r : ranges)
 320                 set.add(r.first, r.last);
 321             return CharRange.set(set);
 322         }
 323     }
 324
 325     public static @bind.as("{")           class XTree                 extends ElementNode {
 326         public @bind.arg Seq body;
 327         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 328             Union u = new Union();
 329             Sequence s = body.build(cx, u, false, null);
 330             Union u2 = new Union();
 331             u2.add(Sequence.singleton(new Element[] {
 332                 CharRange.leftBrace,
 333                 cx.get("ws"),
 334                 u,
 335                 cx.get("ws"),
 336                 CharRange.rightBrace
 337             }, 2));
 338             return u2;
 339         }
 340     }
 341
 342     public static class Rep extends ElementNode {
 343         public ElementNode e, sep;
 344         public boolean zero, many, max;
 345         public Rep(ElementNode e, ElementNode sep, boolean zero, boolean many, boolean max) {
 346             this.e = e; this.sep = sep; this.zero = zero; this.many = many; this.max = max;}
 347         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) {
 348             return (!max)
 349                 ? Sequence.repeat(e.build(cx, null),        zero, many, sep==null ? null : sep.build(cx, null), cx.rm.repeatTag())
 350                 : sep==null
 351                 ? Sequence.repeatMaximal(infer(e.build(cx, null)), zero, many,                                   cx.rm.repeatTag())
 352                 : Sequence.repeatMaximal(e.build(cx, null),                    zero, many, infer(sep.build(cx, null)), cx.rm.repeatTag());
 353         }
 354     }
 355     public static class Constant extends ElementNode {
 356         Element constant;
 357         public Constant(Element constant) { this.constant = constant; }
 358         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return constant; }
 359     }
 360     public abstract static class PostProcess extends ElementNode {
 361         ElementNode e;
 362         public PostProcess(ElementNode e) { this.e = e; }
 363         public Element build(Context cx, NonTerminalNode cnt) { return postProcess(e.build(cx, cnt)); }
 364         public abstract Element postProcess(Element e);
 365     }
 366
 367     // FIXME: it would be nice if we could hoist this into "Rep"
 368     public static @bind.as("++")  ElementNode plusmax(final ElementNode e)
 369     { return new Rep(e, null, false, true, true); }
 370     public static @bind.as("+")   ElementNode plus(final ElementNode e)
 371     { return new Rep(e, null, false, true, false); }
 372     public static @bind.as("++/") ElementNode plusmaxfollow(final ElementNode e, final ElementNode sep)
 373     { return new Rep(e, sep,  false, true, true); }
 374     public static @bind.as("+/")  ElementNode plusfollow(final ElementNode e, final ElementNode sep)
 375     { return new Rep(e, sep,  false, true, false); }
 376     public static @bind.as("**")  ElementNode starmax(final ElementNode e)
 377     { return new Rep(e, null, true,  true, true); }
 378     public static @bind.as("*")   ElementNode star(final ElementNode e)
 379     { return new Rep(e, null, true,  true, false); }
 380     public static @bind.as("**/") ElementNode starmaxfollow(final ElementNode e, final ElementNode sep)
 381     { return new Rep(e, sep,  true,  true, true); }
 382     public static @bind.as("*/")  ElementNode starfollow(final ElementNode e, final ElementNode sep)
 383     { return new Rep(e, sep,  true,  true, false); }
 384     public static @bind.as("?")   ElementNode question(final ElementNode e)
 385     { return new Rep(e, null, true,  true, false); }
 386     public static @bind.as("!")   ElementNode bang(final ElementNode e)
 387     { return new Drop(e); }
 388
 389     public static @bind.as("^")   ElementNode caret(final String s) {
 390         final String thePrefix = prefix;
 391         return new Drop(new Constant(CharRange.string(s)) {
 392                 public String getOwnerTag() { return thePrefix+s; }
 393             });
 394     }
 395
 396     public static @bind.as("~")   ElementNode tilde(final ElementNode e) {
 397         return new PostProcess(e) {
 398                 public Element postProcess(Element e) {
 399                     return infer((Topology<Character>)Atom.toAtom(e).complement().minus(CharRange.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) { return c+""; }
 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(Topology<Character> t) { return new CharRange(new CharTopology(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 GrammarBindingResolver rm;
 417         public Context(GrammarNode g, GrammarBindingResolver 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, GrammarBindingResolver rm) {
 431             this.rm = rm;
 432             Tree.TreeFunctor<Object,Object> red = (Tree.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                 //System.err.println("*** warning could not find " + name);
 445                 throw new Error("warning could not find " + name);
 446             } else {
 447                 String old = cnt;
 448                 cnt = name;
 449                 nt.build(this, ret, nt);
 450                 cnt = old;
 451             }
 452             return ret;
 453         }
 454
 455     }
 456
 457 }