calc3 — 表达式求值器带运算符优先级1. 概述本次迭代将 calc2 的 tokenizer词法分析器升级为完整的表达式求值器实现了带运算符优先级的递归下降解析。功能变化项目calc1/calc2calc3输入(90-18)/315(90-18)/315输出逐行列出 token计算结果39优先级无仅线性扫描*/%优先于-括号仅识别括号内优先求值除法/取模仅识别运行时检查除零错误2. 变更清单文件操作说明parse.h编辑新增parse_peek()/parse_consume()APIparse.c编辑实现 lookahead 缓冲区增加has_lookahead状态eval.h新建声明eval_expr(input, result)eval.c新建递归下降求值器4 层语法函数~180 行main.c编辑改为调用eval_expr()输出结果Makefile编辑SRC加入eval.ctest目标改为三列校验退出码 输出值test.expr编辑增加第三列期望输出值3. 运算符优先级体系3.1 优先级层次优先级语法层运算符结合性1 (最低)expr-左结合2term*/%左结合3 (最高)unary一元-右结合—factor( )括号、数字字面量—3.2 文法定义expr → term (( | -) term)* term → unary ((* | / | %) unary)* unary → - unary | factor factor → NUMBER | ( expr ) | ERROR每个语法层函数消费对应的 token 并返回整数值通过函数调用层次隐式表达优先级staticintparse_expr(void)// 处理 -staticintparse_term(void)// 处理 * / %staticintparse_unary(void)// 处理一元 -staticintparse_factor(void)// 处理数字、括号4. 核心实现4.1 lookahead 缓冲区递归下降解析器需要预读peek下一个 token 来决定走哪个分支因此需要在 tokenizer 之上增加一层缓冲区。parse.h 新增 APITokenparse_peek(void);// 预读下一个 token不消费可多次调用Tokenparse_consume(void);// 消费并返回下一个 tokenparse.c 内部状态staticToken lookahead;// 缓冲区staticinthas_lookahead;// 1 已缓存parse_peek()第一次调用时会调用parse_next()将结果存入缓冲区后续调用直接返回缓冲区内容。parse_consume()清空缓冲区并返回内容下次读取时重新调用parse_next()。4.2 递归下降求值器eval.cparse_expr() ← 入口 ├─ parse_term() ← 处理 * / % │ ├─ parse_unary() ← 处理一元 - │ │ ├─ parse_factor() ← 处理数字、( ) │ │ │ ├─ NUMBER → 返回数值 │ │ │ ├─ (expr) → 递归 parse_expr() │ │ │ └─ ERROR → 报错 │ │ └─ -unary → 递归 parse_unary() 取负 │ └─ 循环处理 * / % └─ 循环处理 -关键代码expr 层staticintparse_expr(void){intleftparse_term();while(!eval_error){Token tparse_peek();if(t.typeTOKEN_PLUS){parse_consume();leftleftparse_term();}elseif(t.typeTOKEN_MINUS){parse_consume();leftleft-parse_term();}else{break;}}returnleft;}错误处理错误场景处理方式非法字符如factor中遇到TOKEN_ERROR输出列号并返回 1除零/模零term中运行时检查输出division by zero并返回 1不匹配的括号factor中(后未找到)时expect()失败多余 tokeneval_expr解析完后检查是否还有未消费的 token空输入eval_expr入口直接返回 14.3 main.c 入口staticintparse_and_eval(constchar*input){intresult;if(eval_expr(input,result)!0)return1;printf(%d\n,result);return0;}5. 测试套件升级5.1 test.expr 三列格式表达式 | 期望退出码 | 期望输出值#表达式退出码输出覆盖场景1(90-18)/315039基本表达式回归210%301取模3-530-2负号 加法43-50-2运算符后负号5(-3)0-3括号内负号6(-820)%-300混合 取模 负号73 508空格835*2013*优先于9(35)*2016括号覆盖优先级1010/2308/优先于1110%3*202%*同级左结合12351—非法字符13empty1—空输入5.2 Makefile test 目标更新为同时校验退出码和输出值while IFS| read -r expr expected expected_out; do \ # ... 去空格 ... actual_out$$($(TARGET) $$expr 2/dev/null); actual$$?; \ if [ $$actual $$expected ]; then \ if [ -z $$expected_out ] || [ $$actual_out $$expected_out ]; then \ printf PASS [%2d] %-22s → %s\n ...; \ fi; \ fi; \ done6. 目录结构更新后calc/ ├── Makefile # 构建脚本含 test 目标 ├── parse.h # tokenizer 头文件含 peek/consume API ├── parse.c # tokenizer 实现含 lookahead 缓冲区 ├── eval.h # 求值器头文件新增 ├── eval.c # 递归下降求值器实现新增 ├── main.c # 入口程序改为求值输出 ├── test.expr # 测试用例文件三列格式 ├── doc/ │ ├── calc1.md # 第一次构建tokenizer 基础 │ ├── calc2.md # 第二次构建取模、负号区分、测试套件 │ └── calc3.md # 本次构建表达式求值器 └── build/ ├── calc ├── parse.o ├── eval.o └── main.o7. 测试验证7.1 回归测试$maketestcalc — 测试套件PASS[1](90-18)/315 →39PASS[2]10%3 →1PASS[3]-53 →-2PASS[4]3-5 →-2PASS[5](-3)→-3PASS[6](-820)%-3 →0PASS[7]35→8PASS[8]35*2 →13PASS[9](35)*2 →16PASS[10]10/23 →8PASS[11]10%3*2 →2PASS[12]35 → error PASS[13]empty→ error13passed,0failed,13total7.2 优先级验证输入期望实际输出验证点35*23101313*优先于(35)*28*21616括号最高优先级10/235388/优先于10%3*211*2133%*同级左结合--5-(-5)55一元-右结合3/0errordivision by zero除零检查
