ANTLR IDE/分数電卓

金額計算に使えそうな外部 DSL を書きたいが、その前に軽くウォームアップ。

分数電卓を作ってみる。コンソールで式の入力を受付けて計算結果を返す。ただし小数は受け付けない。またゼロ割り算はシンプルに例外送出のみとする。

作業環境・実行環境は Eclipse を使用。コンソールビューの入力と出力がこんな風になるようにしたい。

1+2/5

(1+2)/5

1/2-1/2

0/3-1/4

7/5

3/5

0

-1/4

以下のような仕様で、簡単なJava の有理数クラスも要るので用意しておく。自明なのでコードは省略。

• 分子と分母を long 値のペアで表現する、Rational という名前の不変クラス。
• コンストラクタで約分する。
• add, subtract, multiply, divide メソッドは計算結果を新規インスタンスで返す。
• toString()は、分母が1なら整数、そうでないなら分数での文字列表現とする。
• 上記のとおりゼロ割りは例外送出。

この Rational クラスを、以下のような ANTLR コードから使う。AST 生成文法とAST 処理文法を別々にした。

grammar Expr;

options {
  output = AST;
  ASTLabelType=CommonTree;
}

//prog:    (stat {System.out.println($stat.tree.toStringTree());})+;
prog:    stat+
    ;
stat:    expr NEWLINE        -> expr
    |    NEWLINE                ->
    ;
expr:    multExpr (('+'^ |'-'^) multExpr)*
    ;
multExpr :    atom (('*'^ |'/'^) atom)*
    ;
atom:    INT
    |    '('! expr ')'!
    ;

INT :    '0'..'9'+ ;
NEWLINE: '\r'? '\n' ;
WS  :    (' '|'\t'|'\n'|'\r')+ {skip();} ;

tree grammar Eval;

options {
  tokenVocab=Expr;
  ASTLabelType=CommonTree;
}
@header {
  import rational.Rational;
}

prog:    stat+
    ;
stat:    expr {System.out.println($expr.value);}
    ;
expr returns [Rational value]
    :    ^('+' a=expr b=expr) {$value = a.add(b);}
    |    ^('-' a=expr b=expr) {$value = a.subtract(b);}
    |    ^('*' a=expr b=expr) {$value = a.multiply(b);}
    |    ^('/' a=expr b=expr) {$value = a.devide(b) ;}
    |    INT    {$value = new Rational(Long.parseLong($INT.text), 1);}
    ;

まあ、普通に動くようだ。

流れ的には、まず文法定義を書いてから、JUnit を用いたテストファーストで Rational クラスを書きながら、ANTLR コードと Java コードの結合を手作業で確認した。実戦だと ANTLR コードの検証も自動化したい。

次にやる事

• 行列の計算。もともとやりたいのは按分計算込みの事務処理用DSLだけど、その前に簡単な行列の計算がいりそうな感じ。
• 変数と代入式
• Java とのインターフェイス。コンソールを使わない形で Java から使えるようにする。