手把手教你用 ANTLR 构建四则运算计算器，探索语言解析的神奇力量

2024-03-08 14:00:18

## ANTLR 实操：构建一个功能强大的四则运算计算器

### 前言

ANTLR（ANother Tool for Language Recognition）是一款功能强大的工具，它能解析语言并生成对应的语法解析器。本指南将带你探索 ANTLR 的工作原理，并亲手构建一个四则运算计算器，让你深入了解 ANTLR 的应用和强大功能。

### ANTLR 入门

ANTLR 是一个解析器生成器，它将语法作为输入，生成针对该语法的解析器。ANTLR 采用 LL(*) 语法，从输入开头开始解析，并根据语法规则预测要解析的下一个符号。

### 构建四则运算计算器

#### 1. 定义语法

第一步是定义计算器的语法。我们的计算器将支持算术表达式的解析和计算，语法如下：

expression:
  number (PLUS | MINUS | MULTIPLY | DIVIDE) number
  | number
  ;

number:
  [0-9]+
  ;

#### 2. 生成解析器

接下来，使用 ANTLR 生成解析器。这里有两种方法：

命令行：antlr4 -Dlanguage=Java Calculator.g4
IntelliJ IDEA 等 IDE

#### 3. 编写词法分析器

词法分析器将输入分解为符号序列（标记）。我们使用 ANTLR 生成的词法分析器类对输入进行词法分析。

#### 4. 编写解析器

解析器根据语法规则解析标记序列。我们使用 ANTLR 生成的解析器类来解析表达式并计算结果。

### 代码示例

以下 Java 代码展示了如何使用 ANTLR 构建计算器：

import org.antlr.v4.runtime.*;
import org.antlr.v4.runtime.tree.ParseTree;

public class Calculator {

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    ANTLRInputStream input = new ANTLRInputStream(System.in);
    CalculatorLexer lexer = new CalculatorLexer(input);
    CommonTokenStream tokens = new CommonTokenStream(lexer);
    CalculatorParser parser = new CalculatorParser(tokens);
    ParseTree tree = parser.expression();
    Visitor visitor = new Visitor();
    visitor.visit(tree);
    System.out.println("Result: " + visitor.result);
  }

  private static class Visitor extends CalculatorBaseVisitor<Integer> {

    private int result;

    @Override
    public Integer visitExpression(CalculatorParser.ExpressionContext ctx) {
      int left = visit(ctx.left);
      int right = visit(ctx.right);
      switch (ctx.op.getType()) {
        case CalculatorLexer.PLUS:
          result = left + right;
          break;
        case CalculatorLexer.MINUS:
          result = left - right;
          break;
        case CalculatorLexer.MULTIPLY:
          result = left * right;
          break;
        case CalculatorLexer.DIVIDE:
          result = left / right;
          break;
      }
      return result;
    }

    @Override
    public Integer visitNumber(CalculatorParser.NumberContext ctx) {
      return Integer.parseInt(ctx.getText());
    }
  }
}