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