FOCAL 语言 ANTLR4 语法指南基于 grammars-v4 仓库的解析器实现解析【免费下载链接】grammars-v4Grammars written for ANTLR v4; expectation that the grammars are free of actions.项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/gr/grammars-v4FOCALFormula Calculator公式计算器是 1968 年由 DEC 开发的交互式解释型编程语言曾在 PDP-8 等小型机上广泛用于数值计算与教学。本指南以 grammars-v4 仓库中的 focal.g4 语法为核心完整讲解该 ANTLR4 语法的模块结构、命令规则、表达式解析与内置函数并给出可运行的测试与解析验证方法帮助你快速理解、复现甚至扩展这套 FOCAL 解析器。FOCAL 语法概览从程序到语句的骨架FOCAL 程序是典型的行号驱动结构每一行由**组号group number与行号line number**组成行号前缀后接一条命令。仓库中的 focal.g4 用三条规则精确刻画了这一骨架prog : statement EOF ; statement : linenum command ; linenum : grpnum . INTEGER ;prog是入口规则表示一个 FOCAL 程序由一至多条语句构成并以文件结尾EOF结束statement强制要求每条语句必须先有行号、再有命令linenum由grpnum . INTEGER组成即组号.行号形式例如01.02表示第 1 组第 2 行这与经典 FOCAL 的行号约定完全一致。在 examples/example1.txt 中可以直观看到该骨架的实际形态01.01 ASK NAME, NAME 01.02 ASK COORDINATES, X, Y 01.15 DO 7.24 01.16 DO 8 01.30 SET PI3.14156 02.10 SET INTERESTPRINCIPAL*(RATE/100)*TERM注意01.16 DO 8只带组号grpnum而不带行号这正是do_规则允许grpnum形式的原因见下文。命令集覆盖 FOCAL 核心指令的 11 条命令规则command规则focal.g4聚合了 FOCAL 的全部核心命令每条命令在语法中都有独立规则且大多支持经典的单字母缩写与原始 FOCAL 的键入习惯一致命令规则完整写法缩写语义askASKA从终端读取输入到变量do_DOD调用某组或某行子程序for_FORF循环执行后置命令set_SETS赋值quitQUIT—退出程序goto_GOTOG跳转到指定行if_IF—三向条件分支type_TYPET输出表达式或字符串return_RETURN—从子程序返回write_WRITE—列出程序文本commentCOMMENT—注释行ASK交互式输入ask : (ASK | A) askpair (, askpair)* ; askpair : STRING_LITERAL , VARIABLE (, VARIABLE)* ;askpair规定一次提示字符串后必须跟随至少一个变量且允许用逗号追加多个变量——example1.txt中的01.03 ASK A1,A1,OMEGA,W,T0,T0,DAMPING FACTOR,DAMPINGFACTOR即一次 ASK 携带多组提示-变量对。DO 与 RETURN子程序调用机制do_ : (DO | D) (all | grpnum | linenum) ; return_ : RETURN ;DO后允许三种目标关键字all执行整个组、组号如DO 8、完整行号如DO 7.24。子程序通过RETURN返回调用点示例中的22.86 SET X2;RETURN正是赋值后立即返回的典型写法。FOR 与 SET循环与控制流for_ : (FOR | F) VARIABLE expression , expression (, expression)? ; command ; set_ : (SET | S) VARIABLE expression (; command)? ;FOR的语法严格规定了三要素循环变量、初值、终值可选第三参数为步长随后以分号;接一条真正的命令。example1.txt中01.01 FOR X1,10; TYPE X,!步长省略与01.02 FOR X0,10,100; DO 2步长为 100分别展示了两种形态SET允许在赋值后用;级联一条命令22.86 SET X2;RETURN即利用了这一特性。IFFOCAL 特有的三向分支if_ : (IF) expression linenum (, linenum) (, linenum) (; command)? ;IF是 FOCAL 最富特色的指令根据表达式结果为负、零、正分别跳转到三个逗号分隔的行号。示例02.20 IF (25-25) 2.4,2.3,2.4表达相等则跳 2.3否则跳 2.403.01 IF (X) 3.1,3.02,3.1表达X 非负跳 3.1为负跳 3.02。TYPE 与类型表达式type_ : (TYPE | T) typeexpression (, typeexpression)* (; command)? ; typeexpression : expression | ! | # | STRING_LITERAL | (% INTEGER . INTEGER) ;TYPE输出项可以是表达式、字符串字面量、换行符!、制表符#以及%加数字的格式化控制整数部分位数.小数部分位数。示例01.01 FOR X1,10; TYPE X,!每次输出 X 后换行02.90 TYPE !!,TRY AGAIN.,!!!!!;GOTO 1.1则先空两行再输出文本最后用;级联 GOTO。WRITE、GOTO 与 COMMENTwrite_ : WRITE (grpnum | linenum)?列出程序文本可限定组或行goto_ : (GOTO | G) linenum?跳转行号可省略省略即停在原地供交互使用comment : COMMENT注释行以COMMENT开头对应的词法规则为COMMENT ~ [\r\n]*focal.g4即COMMENT后吃掉直到行尾的所有字符。01.01 COMMENT: THE SUMER GAME, BY RICHARD MERRILL是示例中的注释用法。表达式系统优先级分层与 FOCAL 特有的括号变量FOCAL 的算术表达式在语法中被拆成三个优先级层级focal.g4expression : primary (PLUSMIN primary)* // 加减最低优先级 ; primary : term (MULOP term)* // 乘除/乘方 ; term : (( expression )) | ([ expression ]) | ( expression ) | number | VARIABLE | (VARIABLE ( expression )) // 下标变量如 A(I) | (BUILTIN ( expression )) // 内置函数调用 ;expression → primary → term形成加减 乘除 原子项的经典优先级链括号除了圆括号()FOCAL 还允许方括号[]与尖括号作为成组符号下标变量VARIABLE ( expression )是 FOCAL 的数组访问方式例如A(I)数字采用尾数可选指数的表示number : mantissa (e signed_)?mantissa允许1.、.5、4.0、-10等写法且支持科学计数法如1e-3。运算符号方面PLUSMIN覆盖/-MULOP覆盖*///^乘方expression规则通过(PLUSMIN primary)*实现加减primary通过(MULOP term)*实现乘除乘方。词法设计内置函数、变量、字符串与空白处理词法规则focal.g4规模精简但覆盖面完整变量VARIABLE : ALPHA (ALPHA | DIGIT)*字母开头、后随字母数字示例中的DAMPINGFACTOR、INTEREST均属此类整数INTEGER : DIGIT、字母ALPHA : [A-Za-z]、数字DIGIT : [0-9]字符串字面量STRING_LITERAL : .*? 非贪婪匹配双引号内容因此 ASK 提示语、TYPE 输出文本均可含空格与标点内置函数BUILTINfocal.g4以f开头共 10 个对应 FOCAL 的数学函数库词法名对应函数含义fsinSIN正弦fcosCOS余弦fexpEXP指数flogLOG对数fatnATN反正切fsqtSQT平方根fabsABS绝对值fsgnSGN符号fitrITR取整franRAN随机数注释COMMENT : COMMENT ~ [\r\n]*与空白WS : [ \r\n\t] - skip空白被直接跳过命令关键字大小写不敏感性由ASK | A等备选分支在词法层承担。构建、测试与解析验证仓库为该语法提供了完整的工程化支撑可在本地复现解析过程。使用 antlr4-parse 快速验证仓库_scripts/antlr4-tools/目录提供了免安装运行 ANTLR 的工具链安装说明装好后即可对示例文件直接做解析树验证pip install antlr4-tools antlr4-parse focal/focal.g4 prog -tree focal/examples/example1.txtantlr4-parse会在终端打印文本形式的解析树换用-gui可弹出可视化树窗口换用-tokens -trace可观察词法流与规则进入/退出的完整轨迹非常适合调试自定义的 FOCAL 程序。Maven 构建与自动回归测试focal/pom.xml 通过 antlr4-maven-plugin 将focal.g4作为唯一源文件includefocal.g4/include生成解析器并开启visitor与listener两种访问模式。配套的 antlr4test-maven-plugin 则把 examples/ 目录下全部示例作为回归用例以prog为入口规则自动断言示例文件均可成功解析mvn test -pl focal根 pom.xml 中锁定的 ANTLR 版本为 4.13.2antlr.versionantlr4test-maven-plugin 版本为 1.22两者版本需联动匹配。若想用命令行手动生成 Java 目标代码可参考 grun.sh 中的调用方式java org.antlr.v4.Tool -no-listener -visitor -o out focal/focal.g4。多语言目标支持focal/desc.xml 声明该语法面向 CSharp、Cpp、Dart、Go、Java、JavaScript、PHP、Python3、TypeScript、Antlr4ng 共 10 种目标语言生成即同一份focal.g4可产出多语言解析器这也是 grammars-v4 仓库无内嵌动作free of actions约定的直接体现——纯语法描述保证了目标语言的无关性。小结grammars-v4 仓库中的 FOCAL 语法是一份简洁而完整的 ANTLR4 实现行号骨架prog → statement → linenum、11 条命令规则含 ASK/DO/FOR/SET/IF/TYPE 等经典指令及单字母缩写、三级优先级表达式系统含下标变量与三种括号、10 个内置数学函数以及组号.行号的注释与空白处理共同覆盖了 FOCAL 语言的核心语义。借助仓库提供的示例文件、Maven 回归测试与 antlr4-parse 工具你可以立刻上手验证、学习甚至扩展这套解析器——例如为BUILTIN补充新函数或为command增加新的命令分支。【免费下载链接】grammars-v4Grammars written for ANTLR v4; expectation that the grammars are free of actions.项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/gr/grammars-v4创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
