src/edu/berkeley/sbp/misc/MetaGrammar.java

   1 package edu.berkeley.sbp.misc;
   2 import edu.berkeley.sbp.util.*;
   3 import edu.berkeley.sbp.*;
   4 import edu.berkeley.sbp.chr.*;
   5 import java.util.*;
   6 import java.io.*;
   7
   8 public class MetaGrammar extends StringWalker {
   9
  10     public static Union make() throws Exception { return make(MetaGrammarTree.meta, "s"); }
  11     public static Union make(Tree<String> tree, String nt) throws Exception {
  12         Meta.MetaGrammarFile mgf = new Meta().new MetaGrammarFile(tree);
  13         BuildContext bc = new BuildContext(mgf);
  14         return mgf.get(nt).build(bc);
  15     }
  16
  17     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  18
  19     private static Element  set(Range.Set r) { return CharRange.set(r); }
  20     private static Element  string(String s) { return CharRange.string(s); }
  21     private static Atom infer(Element e)  { return infer((Topology<Character>)Atom.toAtom(e)); }
  22     private static Atom infer(Topology<Character> t) { return new CharRange(new CharTopology(t)); }
  23
  24     private MetaGrammar() { }
  25
  26     public static String string(Iterable<Tree<String>> children) {
  27         String ret = "";
  28         for(Tree<String> t : children) ret += string(t);
  29         return ret;
  30     }
  31     public static String string(Tree<String> tree) {
  32         String ret = "";
  33         if (tree.head()!=null) ret += tree.head();
  34         ret += string(tree.children());
  35         return ret;
  36     }
  37
  38     public static class BuildContext extends HashMap<String,Union> {
  39         private final Meta.MetaGrammarFile mgf;
  40         public Meta.NonTerminal currentNonTerminal;
  41         public BuildContext(Meta.MetaGrammarFile mgf) { this.mgf = mgf; }
  42         public Union build(String s) {
  43             Union ret = get(s);
  44             if (ret != null) return ret;
  45             Meta.NonTerminal mnt = mgf.get(s);
  46             if (mnt==null) throw new Error("undeclared nonterminal \""+s+"\"");
  47             return mnt.build(this);
  48         }
  49     }
  50
  51     public static class Meta {
  52         public Object repeatTag() { return null; }
  53         public Sequence resolveTag(String s, String nonTerminalName, Element[] els, Object[] labels, boolean [] drops) {
  54             return Sequence.rewritingSequence(s, els, labels, drops);
  55         }
  56         public class MetaGrammarFile extends HashMap<String,NonTerminal> {
  57             public MetaGrammarFile(Tree<String> tree) {
  58                 if (!tree.head().equals("grammar")) throw new Error();
  59                 for(Tree<String> nt : tree.child(0))
  60                     add(new NonTerminal(nt));
  61             }
  62             private void add(NonTerminal mnt) {
  63                 if (this.get(mnt.name)!=null) throw new Error("duplicate definition of nonterminal \""+mnt.name+"\"");
  64                 this.put(mnt.name, mnt);
  65             }
  66             public String toString() {
  67                 String ret = "";
  68                 for(NonTerminal mnt : this.values()) ret += mnt + "\n";
  69                 return ret;
  70             }
  71         }
  72         public class NonTerminal {
  73             public String    name;
  74             public MetaUnion rhs;
  75             public NonTerminal(Tree<String> tree) {
  76                 name = string(tree.child(0));
  77                 rhs = rhs(tree.child(1));
  78             }
  79             public String toString() { return name + " = " + rhs; }
  80             public Union build(BuildContext bc) {
  81                 NonTerminal ont = bc.currentNonTerminal;
  82                 bc.currentNonTerminal = this;
  83                 try {
  84                     return rhs.build(bc, name);
  85                 } finally {
  86                     bc.currentNonTerminal = ont;
  87                 }
  88             }
  89         }
  90         public MetaUnion rhs(Tree<String> t) {
  91             return t.numChildren()==1
  92                 ? new MetaUnion(t.child(0), false)
  93                 : new MetaUnion(t, true);
  94         }
  95         public class MetaUnion implements MetaSequence {
  96             public boolean prioritized;
  97             public MetaSequence[] sequences;
  98             public Sequence buildSequence(BuildContext bc) {
  99                 return Sequence.singleton(new Element[] { buildAnon(bc) }, 0);
 100             }
 101             public Union buildAnon(BuildContext bc) {
 102                 String s = "";
 103                 for(int i=0; i<sequences.length; i++)
 104                     s += (i>0?"\n                "+(prioritized?">":"|")+" ":"")+sequences[i].buildSequence(bc);
 105                 return build(bc, s);
 106             }
 107             public Union build(BuildContext bc, String name) {
 108                 Union u = bc.get(name);
 109                 if (u != null) return u;
 110                 u = new Union(name);
 111                 bc.put(name, u);
 112                 HashSet<Sequence> seqs = new HashSet<Sequence>();
 113                 for(MetaSequence s : sequences) {
 114                     Sequence seq = s.buildSequence(bc);
 115                     if (seq != null) {
 116                         Sequence oseq = seq;
 117                         if (prioritized)
 118                             for(Sequence seqprev : seqs)
 119                                 seq = seq.not(seqprev);
 120                         u.add(seq);
 121                         seqs.add(seq);
 122                     }
 123                 }
 124                 return u;
 125             }
 126             public MetaUnion(Tree<String> t, boolean prioritized) {
 127                 this.prioritized = prioritized;
 128                 int i = 0;
 129                 this.sequences = new MetaSequence[t.numChildren()];
 130                 for(Tree<String> tt : t)
 131                     sequences[i++] = prioritized
 132                         ? new MetaUnion(tt, false)
 133                         : makeMetaSequence(tt);
 134             }
 135             public String toString() {
 136                 String ret = "\n     ";
 137                 for(int i=0; i<sequences.length; i++) {
 138                     ret += sequences[i];
 139                     if (i<sequences.length-1)
 140                         ret += (prioritized ? "\n    > " : "\n    | ");
 141                 }
 142                 return ret;
 143             }
 144         }
 145
 146         public interface MetaSequence {
 147             public abstract Sequence buildSequence(BuildContext bc);
 148         }
 149
 150         public MetaSequence makeMetaSequence(Tree<String> t) {
 151             if ("psx".equals(t.head())) return makeConjunct(t.child(0));
 152             if (t.head().equals("&"))  return new MetaAnd(makeMetaSequence(t.child(0)), makeConjunct(t.child(1)), false);
 153             if (t.head().equals("&~")) return new MetaAnd(makeMetaSequence(t.child(0)), makeConjunct(t.child(1)), true);
 154             return null;
 155         }
 156
 157         public class MetaAnd implements MetaSequence {
 158             boolean not;
 159             MetaSequence left;
 160             MetaSequence right;
 161             public Sequence buildSequence(BuildContext bc) {
 162                 Union u = new Union(toString());
 163                 Sequence ret = left.buildSequence(bc);
 164                 Sequence rs = right.buildSequence(bc);
 165                 rs.lame = true;
 166                 if (not) ret = ret.not(rs);
 167                 else     ret = ret.and(rs);
 168                 u.add(rs);
 169                 u.add(ret);
 170                 return Sequence.singleton(u);
 171             }
 172             public MetaAnd(MetaSequence left, MetaSequence right, boolean not) {
 173                 this.left = left;
 174                 this.right = right;
 175                 this.not = not;
 176             }
 177             public String toString() { return left + " &"+(not?"~":"")+" "+right; }
 178         }
 179
 180         public class Conjunct implements MetaSequence {
 181             public boolean negated = false;
 182             public MetaClause[] elements;
 183             public HashMap<MetaClause,String> labelMap = new HashMap<MetaClause,String>();
 184             public MetaClause followedBy = null;
 185             public String tag;
 186             public MetaClause separator;
 187             public void addNamedClause(String name, MetaClause mc) {
 188                 labelMap.put(mc, name);
 189             }
 190             public Sequence buildSequence(BuildContext bc) {
 191                 Element[] els = new Element[elements.length + (separator==null?0:(elements.length-1))];
 192                 boolean[] drops = new boolean[elements.length + (separator==null?0:(elements.length-1))];
 193                 Object[] labels = new Object[els.length];
 194                 boolean unwrap = false;
 195                 boolean dropAll = false;
 196                 if (tag!=null && tag.equals("[]")) unwrap = true;
 197                 if (tag!=null && "()".equals(tag)) dropAll=true;
 198                 for(int i=0; i<elements.length; i++) {
 199                     int j = separator==null ? i : i*2;
 200                     els[j] = elements[i].build(bc);
 201                     labels[j] = labelMap.get(elements[i]);
 202                     drops[j] = elements[i].drop;
 203                     if (separator!=null && i<elements.length-1) {
 204                         els[j+1] = separator.build(bc);
 205                         drops[j+1] = true;
 206                     }
 207                 }
 208                 Sequence ret = null;
 209                 if (dropAll)     ret = Sequence.drop(els, false);
 210                 else if (unwrap) ret = Sequence.unwrap(els, repeatTag(), drops);
 211                 else if (tag!=null) {
 212                     ret = resolveTag(tag, bc.currentNonTerminal==null ? null : bc.currentNonTerminal.name, els, labels, drops);
 213                 } else {
 214                     int idx = -1;
 215                     for(int i=0; i<els.length; i++)
 216                         if (!drops[i])
 217                             if (idx==-1) idx = i;
 218                             else throw new Error("multiple non-dropped elements in sequence: " + Sequence.drop(els,false));
 219                     if (idx != -1) ret = Sequence.singleton(els, idx);
 220                     else           ret = Sequence.drop(els, false);
 221                 }
 222                 if (this.followedBy != null)
 223                     ret.follow = infer(this.followedBy.build(bc));
 224                 return ret;
 225             }
 226             private Conjunct(Tree<String> t) {
 227                 elements = new MetaClause[t.numChildren()];
 228                 int i = 0; for(Tree<String> tt : t)
 229                     elements[i++] = makeMetaClause(tt, this);
 230             }
 231             public String toString() {
 232                 String ret = (tag==null ? "" : (tag+":: ")) + (negated ? "~" : "");
 233                 if (elements.length > 1) ret += "(";
 234                 for(MetaClause mc : elements) ret += (" " + mc + " ");
 235                 if (separator != null) ret += " /" + separator;
 236                 if (followedBy != null) ret += " -> " + followedBy;
 237                 if (elements.length > 1) ret += ")";
 238                 return ret;
 239             }
 240         }
 241             public Conjunct makeConjunct(Tree<String> t) {
 242                 //System.err.println("makeConjunct("+t+")");
 243                 if ("/".equals(t.head())) {
 244                     Conjunct ret = makeConjunct(t.child(0));
 245                     ret.separator = makeMetaClause(t.child(1), ret);
 246                     return ret;
 247                 }
 248                 if ("->".equals(t.head())) {
 249                     Conjunct ret = makeConjunct(t.child(0));
 250                     ret.followedBy = makeMetaClause(t.child(1), ret);
 251                     return ret;
 252                 }
 253                 if ("::".equals(t.head())) {
 254                     Conjunct ret = makeConjunct(t.child(1));
 255                     ret.tag = string(t.child(0));
 256                     return ret;
 257                 }
 258                 if ("ps".equals(t.head())) {
 259                     return new Conjunct(t.child(0));
 260                 }
 261                 return new Conjunct(t);
 262             }
 263
 264             public MetaClause makeMetaClause(Tree<String> t, Conjunct c) {
 265                 //System.err.println("MetaClause.makeMetaClause("+t+")");
 266                 if (t==null) return new Epsilon();
 267                 if (t.head()==null) return new Epsilon();
 268                 if (t.head().equals("{")) throw new Error("metatree: " + t);
 269                 if (t.head().equals("*")) return new MetaRepeat(makeMetaClause(t.child(0), c), false, null, true, true);
 270                 if (t.head().equals("+")) return new MetaRepeat(makeMetaClause(t.child(0), c), false, null, false, true);
 271                 if (t.head().equals("?")) return new MetaRepeat(makeMetaClause(t.child(0), c), false, null, true, false);
 272                 if (t.head().equals("**")) return new MetaRepeat(makeMetaClause(t.child(0), c), true, null, true, true);
 273                 if (t.head().equals("++")) return new MetaRepeat(makeMetaClause(t.child(0), c), true, null, false, true);
 274                 if (t.head().equals("*/")) return new MetaRepeat(makeMetaClause(t.child(0), c), false, makeMetaClause(t.child(1), c), true, true);
 275                 if (t.head().equals("+/")) return new MetaRepeat(makeMetaClause(t.child(0), c), false, makeMetaClause(t.child(1), c), false, true);
 276                 if (t.head().equals("**/")) return new MetaRepeat(makeMetaClause(t.child(0), c), true, makeMetaClause(t.child(1), c), true, true);
 277                 if (t.head().equals("++/")) return new MetaRepeat(makeMetaClause(t.child(0), c), true, makeMetaClause(t.child(1), c), false, true);
 278                 if (t.head().equals("()")) return new Epsilon();
 279                 if (t.head().equals("[")) return new MetaRange(t.child(0));
 280                 if (t.head().equals("literal")) return new StringLiteral(t.child(0));
 281                 if (t.head().equals("nonTerminal")) return new NonTerminalReference(t.child(0));
 282                 if (t.head().equals(")")) return new SelfReference();
 283                 if (t.head().equals("(")) return new Parens(t.child(0));
 284                 if (t.head().equals("~")) return new MetaInvert(t.child(0), c);
 285                 if (t.head().equals("!")) { MetaClause mc = makeMetaClause(t.child(0), c); mc.drop = true; return mc; }
 286                 if (t.head().equals("^")) { c.tag = string(t.child(0)); return new StringLiteral(t.child(0)); }
 287                 if (t.head().equals("^^")) throw new Error("carets: " + t);
 288                 if (t.head().equals(":")) {
 289                     String name = string(t.child(0));
 290                     MetaClause clause = makeMetaClause(t.child(1), c);
 291                     c.addNamedClause(name, clause);
 292                     return clause;
 293                 }
 294                 throw new Error("unknown: " + t);
 295             }
 296
 297         public abstract class MetaClause {
 298             public String label = null;
 299             public boolean drop = false;
 300             public boolean lift = false;
 301             public abstract Element build(BuildContext bc);
 302         }
 303             public class MetaRepeat extends MetaClause {
 304                 public MetaClause element, separator;
 305                 public boolean maximal, zero, many;
 306                 public Element build(BuildContext bc) {
 307                     return !maximal
 308                         ? (separator==null
 309                            ? Sequence.repeat(element.build(bc), zero, many, null, repeatTag())
 310                            : Sequence.repeat(element.build(bc), zero, many, separator.build(bc), repeatTag()))
 311                         : (separator==null
 312                            ? Sequence.repeatMaximal(infer(element.build(bc)), zero, many, repeatTag())
 313                            : Sequence.repeatMaximal(element.build(bc), zero, many, infer(separator.build(bc)), repeatTag()));
 314                 }
 315                 public MetaRepeat(MetaClause element, boolean maximal, MetaClause separator, boolean zero, boolean many) {
 316                     this.separator = separator;
 317                     this.element = element;
 318                     this.maximal = maximal;
 319                     this.zero = zero;
 320                     this.many = many;
 321                 }
 322                 public String toString() {
 323                     return element+
 324                         ((zero&&!many)?"?":zero?"*":"+")+
 325                         (!maximal?"":zero?"*":"+")+
 326                         (separator==null?"":(" /"+separator));
 327                 }
 328             }
 329         public class Epsilon extends MetaClause {
 330             public String toString() { return "()"; }
 331             public Element build(BuildContext bc) { return Union.epsilon; }
 332         }
 333             public class Parens extends MetaClause {
 334                 public MetaUnion body;
 335                 public Parens(Tree<String> t) { this.body = rhs(t); }
 336                 public String toString() { return "( " + body + " )"; }
 337                 public Element build(BuildContext bc) { return body.buildAnon(bc); }
 338             }
 339             /*
 340             public static class MetaTree extends MetaClause {
 341                 public Conjunct body;
 342                 public MetaTree(Tree<String> t) { this.body = makeConjunct(t); }
 343                 public String toString() { return "{ " + body + " }"; }
 344                 public Element build(BuildContext bc) {
 345                     return new Union("{}");// body.buildSequence();
 346                 }
 347             }
 348             */
 349             public class MetaRange extends MetaClause {
 350                 Range.Set range = new Range.Set();
 351                 public String toString() { return range.toString(); }
 352                 public Element build(BuildContext bc) { return set(range); }
 353                 public MetaRange(Tree<String> t) {
 354                     for(Tree<String> tt : t) {
 355                         if (tt.head().equals("range")) {
 356                             range.add(tt.child(0).head().charAt(0));
 357                         } else if (tt.head().equals("-")) {
 358                             range.add(new Range(string(tt.child(0)).charAt(0),
 359                                                 string(tt.child(1)).charAt(0)));
 360                         }
 361                     }
 362                 }
 363             }
 364             public class StringLiteral extends MetaClause {
 365                 public String literal;
 366                 public Element build(BuildContext bc) { return string(literal); }
 367                 public StringLiteral(Tree<String> literal) { this.literal = string(literal); this.drop = true; }
 368                 public String toString() { return "\""+StringUtil.escapify(literal, "\"\r\n\\")+"\""; }
 369             }
 370             public class NonTerminalReference extends MetaClause {
 371                 public String name;
 372                 public NonTerminalReference(Tree<String> name) { this.name = string(name); }
 373                 public Element build(BuildContext bc) { return bc.build(name); }
 374                 public String toString() { return name; }
 375             }
 376             public class SelfReference extends MetaClause {
 377                 public String toString() { return "(*)"; }
 378                 public Element build(BuildContext bc) { return new Union("(*)"); /* FIXME */ }
 379             }
 380             public class MetaInvert extends MetaClause {
 381                 public MetaClause element;
 382                 public MetaInvert(Tree<String> t, Conjunct c) { this.element = makeMetaClause(t, c); }
 383                 public String toString() { return "~"+element; }
 384                 public Element build(BuildContext bc) { return infer((Topology<Character>)Atom.toAtom(element.build(bc)).complement()); }
 385             }
 386
 387     }
 388
 389     public static void main(String[] args) throws Exception {
 390         if (args.length != 2) {
 391             System.err.println("usage: java " + MetaGrammar.class.getName() + " grammarfile.g com.yourdomain.package.ClassName");
 392             System.exit(-1);
 393         }
 394         //StringBuffer sbs = new StringBuffer();
 395         //((MetaGrammar)new MetaGrammar().walk(meta)).nt.get("e").toString(sbs);
 396         //System.err.println(sbs);
 397         String className   = args[1].substring(args[1].lastIndexOf('.')+1);
 398         String packageName = args[1].substring(0, args[1].lastIndexOf('.'));
 399         String fileName    = packageName.replace('.', '/') + "/" + className + ".java";
 400
 401         BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(fileName)));
 402         StringBuffer out = new StringBuffer();
 403
 404         boolean skip = false;
 405         for(String s = br.readLine(); s != null; s = br.readLine()) {
 406             if (s.indexOf("DO NOT EDIT STUFF BELOW: IT IS AUTOMATICALLY GENERATED") != -1 && s.indexOf("\"")==-1) skip = true;
 407             if (s.indexOf("DO NOT EDIT STUFF ABOVE: IT IS AUTOMATICALLY GENERATED") != -1 && s.indexOf("\"")==-1) break;
 408             if (!skip) out.append(s+"\n");
 409         }
 410
 411         out.append("\n        // DO NOT EDIT STUFF BELOW: IT IS AUTOMATICALLY GENERATED\n");
 412         Tree<String> ts = new CharParser(MetaGrammar.make()).parse(new FileInputStream(args[0])).expand1();
 413
 414         //Forest<String> fs = new CharParser(make()).parse(new FileInputStream(args[0]));
 415         //System.out.println(fs.expand1());
 416
 417         //GraphViz gv = new GraphViz();
 418         //fs.toGraphViz(gv);
 419         //FileOutputStream fox = new FileOutputStream("out.dot");
 420         //gv.dump(fox);
 421         //fox.close();
 422
 423         ts.toJava(out);
 424         out.append("\n        // DO NOT EDIT STUFF ABOVE: IT IS AUTOMATICALLY GENERATED\n");
 425
 426         for(String s = br.readLine(); s != null; s = br.readLine()) out.append(s+"\n");
 427         br.close();
 428
 429         OutputStream os = new FileOutputStream(fileName);
 430         PrintWriter p = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(os));
 431         p.println(out.toString());
 432         p.flush();
 433         os.close();
 434     }
 435
 436 }