如何测试字符串是否是有效的 C++(ish) 表达式？答案

【问题标题】：How to test if a string is a valid C++(ish) expression?如何测试字符串是否是有效的 C++(ish) 表达式？
【发布时间】：2017-05-23 09:12:30
【问题描述】：

我正在用 C++ 编写一个程序，它需要能够测试一个字符串（可能是std::string）是否是一个有效的 C++ 表达式。可以检查变量是否已声明（bool variableDeclared(std::string identifier)），也可以检查其类型（std::string variableType(std::string identifier)）。 variableType 函数根据在 C++ 中的声明方式（"bool"、"double"、"char" 等）返回一个字符串。

表达式不需要计算，只需要测试它是否有效。该函数只需要支持字符文字、字符串文字、数字文字、括号、简单运算符（+、-、*、/、!（逻辑不）、&&、@987654334 @、>、<、==) 以及 double、std::string（不需要函数调用）、bool 和 char 类型的变量。也不需要支持字符串连接。

所需的结果将是一个类似于bool validExpression(std::string expression) 的函数。最好它允许我修改操作（例如我可以将"==" 更改为"equal-to"）。

我将如何实现这一点？是否有一个库可以做这样的事情，一个正则表达式语句，还是只是一个包含大量 if 语句的长函数？

【问题讨论】：

编译它。如果它编译，那么也许它是有效的代码。这个练习的目的是什么？您是否正在尝试编写脚本语言？这可能是一条漫长而丑陋的道路，但也很有趣。请记住，除非您绝对信任提供代码的人，否则编译和执行任意代码是一个非常非常糟糕的主意。
如果您以前从未做过类似的事情，我建议您编写一个简单的表达式求值器来开始。允许的部分应该是整数（例如123）、括号（(、)）、+ 和*。那么calc("1+2*3") 应该返回 7。
@tadman 你确实意识到问题在于 OP 的问题比常规语言可以解决的问题更难，对吧？
@tadman 该页面上的第一句话：“Ragel 从常规语言编译可执行的有限状态机。”这意味着它不能做 OP 想要的。那为什么要推荐呢？
@tadman 不，这是我第一次听说 Ragel。但其描述的第一句话指出，它不能用于为包含可嵌套括号的语言生成解析器。如果您仅将它用作标记器（参见 Flex）并自己构建解析器，那很好。但是标记 OP 的输入是微不足道的。它需要一些工作的解析。

标签： c++ string parsing c++11 expression

【解决方案1】：

形式上，您的情况是：您有一个语法，它描述了您想要验证的表达式的语言，以及一个您想要确定它是否属于该语言的单词。这是该语言的解析器的工作。

您可以手工制作诸如递归下降 LL(1) 解析器之类的东西，或者使用工具生成解析器。这种工具的一个著名示例是Bison，用于生成 LALR(1) 解析器。维基百科有很长的parser generator list。

上面使用的技术术语主要是为谷歌搜索提供入口点。

【讨论】：

可能最简单的手写方式是作为一组相互递归的函数（查找递归下降）。
@melpomene：最简单的编写方法是使用 bison，正如这个答案所暗示的那样。它不会超过几行语法，特别是如果您不需要区分运算符。添加十几行 flex 来构建词法分析器，你就完成了。
@rici 好的，但野牛不是“手工”，这就是我的评论。我不同意这通常是最简单的方法：如果您以前从未编写过解析器，那么仅仅为了一个简单的语法检查器而学习两个全新的工具（bison、flex）可能是一个非常高的障碍。

【解决方案2】：

您将从或多或少正式地定义您的语言开始。（语言是一组字符串）。定义语言的一个好方法是指定它的上下文无关文法。在散文中非正式地描述附加条件（如必须声明变量和正确类型的要求）。

下一步将为您在上一步中指定的语法构建解析器。有几种工具可以自动从语法构建解析器，从 yacc/bison 到 boost::spirit。

在构建和检查解析器之后，实施非正式指定的规则并将它们插入到您的解析器代码/数据中。

通常下一步，构建一个评估器，可能是编写一个简单解释器最简单的部分，但你说你不需要。

将您的语言描述为“就像 C++ 一样，只是去掉了某些位”可能是上述序列的初步步骤。但是，如果您能提供帮助，不建议从 C++ 开始。 C++ 是一种很难正式指定的语言，由于其复杂的声明语法，它的解析器往往相当复杂。

【讨论】：

【解决方案3】：

您可以将编译器作为应用程序的子进程运行。您所要做的就是正确传递参数并解析响应

【讨论】：

这 1) 相当重量级，2) 需要与 OP 的程序一起安装编译器，以及 3) 会接受 OP 不想要的东西（函数、条件运算符等）
而且它不允许 OP 想要的东西（例如，将 == 更改为 equal-to）。
@Angew，你可以运行带有语法检查标志的编译器
@melpomene，您可以将定义添加为编译器参数
宏名必须是有效的标识符。 == 和 equal-to 没有也不能重新定义。