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